地区：上海市 宝山区
关键词：山东省科学院能源研究所;济南锅炉集团有限公司
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004378
成果描述：
| 该项目属于生物质能源领域，应用于生物质能源的热化学转化高值化利用。 能源资源约束趋紧、雾霾天气频发、应对气候变化压力不断加大，中国政府承诺“中国计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值，且非化石能源占一次能源消费的比重提高到20%左右”。因此，大规模开发利用可再生清洁能源替代煤炭、石油等化石能源迫在眉睫。生物质是可再生的零碳资源，中国每年产生秸秆类生物质约合5亿吨标准煤，但是并没有得到有效的利用，大量秸秆露天焚烧造成了严重的环境污染和资源浪费。积极开发利用生物质能源，是优化能源结构、降低碳排放、实现生态文明建设的重要途径。 生物质元素组成以碳、氢、氧为主，燃烧和热解气化等热化学转化技术是实现生物质资源大规模利用的主要方式。由于生物质挥发份高、能量密度低、灰熔点低、碱金属含量高，传统的热解气化方式焦油含量高、二次污染严重、运行稳定性差，均一温度的直接燃烧易结渣、碱金属对设备腐蚀严重。 该项目围绕生物质清洁高效能源化利用，提出了“基于热解气化的生物质分质分级热化学转化技术”，取得如下创新： 1、研究了生物质热化学转化的反应机理，分析了生物质挥发分的析出规律、碳的转移规律、灰渣的熔融特性，阐释了焦油高温分解机理，建立了典型生物质原料的热解气化特性数据库，研究了反应动力学理论，首次提出了分级气化燃烧工艺方法；根据生物质原料的理化特性和用户对不同品位能源的需求构建了生物质资源分质分级利用模式，促进了生物质能源的高效利用。 2、首创了生物质复合式低焦油分级气化工艺，开发了固定床和流化床气炭联产成套装备，实现了生物质气化过程的干燥热解、燃烧还原和气体重整三个步骤的分区连续进行，使焦油在炉内充分裂解，实现了燃气免水洗净化，攻克了生物质气化过程中焦油含量高的行业性难题。 3、解析了生物质燃气、半焦的燃烧特性和生物质灰中碱金属高温迁移特性，针对高碱高灰分生物质燃料，研发了基于生物质热解气化的解耦分区燃烧技术，并研制了系列锅炉产品，在获得高参数蒸汽的同时抑制了碱金属析出并避免结渣，大幅延长生物质锅炉寿命，保证了锅炉的安全稳定运行，提高生物质直燃发电运行效益，打破了国外对大型生物质直燃技术的垄断。 该项目在国家863、省自主创新重大科技专项等项目资助下，已获4项发明专利和1项实用新型专利，发表文章20余篇，鉴定成果1项、验收成果2项，提出的生物质分质分级热化学转化技术攻克了生物质气化过程中焦油含量高的行业性难题，打破了国外对大型生物质直燃技术的垄断。近三年，项目成果在山东、河北、河南、贵州等省份的多家企业得到成功应用，总创造直接经济效益3.37亿元，替代标煤109万吨，减排二氧化碳289万吨。 该项目实现了生物质的规模化利用，在替代化石能源、优化中国能源结构、保障能源安全的同时，还有效缓解了秸秆焚烧、化石能源使用产生的环境污染问题，减少了温室气体的排放，对于践行绿色发展的理念具有重要意义。 |
