稻壳固定床气化供热8t/h锅炉联产炭的工艺设计
文献综述
生物质气化作为生物质燃料的一种高端利用形式，近几十年来得到了国内外的广泛关注和深入研究。稻壳是一种产量巨大的农业废弃物，但同时也是一种很有利用价值的生物质燃料。直接丢弃或掩埋不但会造成资源浪费更会引起环境污染，而传统气化技术燃气中焦油含量高、气化产物单一致使经济效益不佳、存在一定的环境污染及设备系统不够完善等难题，极大地阻碍了气化技术的发展以及实现工业化规模的步伐。但本课题采用南京林业大学生物质气化多联产新技术，因地制宜、按需导向对设备进行创新改进，从而实现稻壳固定床气化供热联产炭的规模化、工业化生产，使稻壳从低品位的生物质燃料转变为高品位的生物质能源，从产品单一到多种产品同时产出，不仅提高了稻壳的经济价值，促进技术的进一步推广，还实现了碳的零排放甚至负排放，极大的降低了环境污染。
- 资源背景
水稻是我国主要的粮食作物，2019年全国水稻总产量超过了4亿吨，居世界第一，这也意味着我国是世界上最大的稻壳生产国。稻壳是稻谷加工过程中的主要副产品。稻壳约占稻谷质量的20%，据此计算，全国每年会产生约8000万吨的稻壳。稻壳主要由纤维素（34%～42%）、半纤维素（16%～22%）、木质素（21%～26%）、二氧化硅（10%～21%）和少量粗蛋白以及粗脂肪组成，作为能源燃料，其可燃成分达70%以上，发热量12.5～14.6M/kg，约为标准煤的一半。稻壳挥发分高，达50%以上，易着火燃烧，是一种应用前景广泛的可再生生物质资源。以稻壳为原料，可以制备出诸多高附加值的产品。但稻壳也存在自身的不足，其自然堆积密度小，约130kg/m3，运输不便。稻壳通常被视为农业废弃物，用于直接燃烧或被丢弃，这不仅会造成环境污染，更是资源的浪费。目前，国内外对稻壳的资源化利用进行了广泛的研究，资源化利用是稻壳有效利用的发展方向和趋势。
- 利用现状
我国水稻种植地域分布较为分散，既有小片种植以满足自家粮食需求的广大农村地区，也有大片机械化种植生产以供应全国粮食市场的粮仓之地，各类型种植户对稻壳的处理也大不相同。
作为非商品稻谷产生的稻壳量相对较少，大部分会被直接燃烧或者直接填埋作为肥料，甚至直接遗弃，对环境污染较大。只有小部分作为饲料被使用，但因为稻壳中含有的营养物质较少，直接粉碎作饲料或用作饲料添加物，动物不易消化吸收，所以需求较少。
作为商品稻谷产生的稻壳由稻谷加工企业处理，绝大部分用于发电。20世纪90年代是我国稻壳发电技术发展的重要时期。机械工业部、原粮食部科研院以及大型发电机和锅炉设备制造厂纷纷投入人力、物力进行稻壳发电技术和装备的开发、研制工作，稻壳发电技术日趋成熟。国家和地方相关优惠政策陆续出台，包括政府及有关部门的投资补贴、财政低息贷款、电价补贴等。稻壳发电机组如雨后春笋拔地而起，尤其在产粮地区以及经济较发达地区发展更快。据统计，这期间浙江省最为突出，有10多家碾米厂建设了以稻壳为原料的气化发电工程，发电功率一般为160～600kW，电量供碾米厂自用。21世纪以来，我国稻壳发电进入快速发展时期。稻壳发电机组以每年30～40套的速度递增，掌握了稻壳发电技术并能提供相关装备的企业也越来越多，由原来的2～3家发展到15家左右。据不完全统计，浙江省稻壳发电企业有20～25家，湖南省有10家左右，湖北省10家左右，安徽省15家左右，江苏省12家左右，江西省有20家左右，而粮食生产大省黑龙江省几乎每个县市都有稻壳发电机组。全国装机容量为160～800kW的稻壳气化发电机组共有280套左右，装机容量1500kW以上，利用稻壳直燃技术的发电厂累计有60家左右。看似装机数量较大，但实际上由于各种原因发电机组陷入停摆状态的数量也不少。据调查，2000年前建设的稻壳发电机组，目前还在正常运行的较少，2000～2005年上马的稻壳发电机组也有一半未能正常运行，2006年后建设投产的稻壳发电企业，停产的也有20%左右。导致以上结果的原因主要有三点：
①稻壳发电技术与装备逐渐成熟，但迄今为止，还有燃气恒压供气和焦油过量等技术难题未能解决。焦油的产生以及焦油净化未完全过关，导致机组维修工作量大，设备效率降低，从而影响到机组的正常运行。
②稻壳气化时产生焦油，且焦油在燃气净化、冷却和燃气水封时均会产生含酚废水。随着我国对环境保护越来越重视和环境法规日趋完善，企业不得不投入较高的资金进行污水处理，企业利润急剧下降。
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