第２２卷增刊１农业工程学报
Ｖｏｌ２２
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锥形流化床生物质气化技术和工程
蒋剑春，应
浩，戴伟娣，许
玉
（中国林业科学研究院林产化学工业研究所；国家林业局林产化学工程重点开放性实验室，南京２１００４２）
摘要．利用生物质气化发电、生物质气化供气、生物质气化供熟等技术，可以将各种生物质能转化成为高品位气体燃料、电力或蒸汽，是生物质高效转化利用的主要建径。流化床气化足生物质热化学转化的主要研究技术之一。本文主要论述了利用锥形流态化气化炉，对不同生物质原料，进行气化的工程化应用试验研究。应用锥形流化床气化技术，在Ⅱ苏省和安徽省等地，建立了生物质气化供气、供热和小规模发电（４００ｋＷ）等三个不同用能形式的工程。并且从拟建立的６ＭＷ生物质热解气化发电的计算结果来看生物质厚料价格选２５０元／ｔ以上．生物质单纯发电，经济上不可行。如果应用热电联供，并
且利用搏解气化的固体炭产品，则能够产生较好的经济效益。关键词・生物质，锥形，克化床｝气化｝发电中圈分类号：
文献标识码Ａ
文章编号：ｌ００２６８１９（２００６）ＺＫ一０２１１—０６
蒋剑春，应浩，戴伟娣，等锥形漉化床生物质气化技术和工程［Ｊ］．农业工程学报，２００６，２２（增１）；２１１—２１６
Ｊｍｎｇ
Ｊｍｎｃｈｕｎ＇ＹｍｇＨａｏ・Ｄａ，ＷｅｔｄＩ，ｅｔａ１．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｎｇｍｅｅｒｍｇｏｆｂｔｏｍａｓｓｇａｓｔｌ！ｔｃａｔｌｏｎｗｉｔｈｃｏｎｉｃａｌｆｌｍｄｔｚｅ０－ｄｂｅｄ
ｏｆｔｈｅＣＳＡＥ，２００６。２２（Ｓｕｐｐ１）；２１１－－２１６（１ｎＣｈｍｅｓｅｗｉｔｈ
Ｅｎｇｈｓｈａｂｓｔｒａｃｔ）
ＥＪ］Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ
０引言
生物质气化技术是清洁高效利用生物质能的有效途径之一。利用生物质气化发电、生物质气化供气、生物质气化供热等技术，可以将各种生物质能转化成为高品位气体燃料、电力或蒸汽，在发达国家已受到广泛重视。奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等国家，生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。瑞典和丹麦正在实行利用生物质进行热电联产的计划，使生物质能在转换为高品位电能的同时满足供热的需求，可以大幅度提高其转换效率。瑞典地区供热和热电联产所消耗的燃料，其中２６％是生物质。
美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位，目前，美国生物质发电装机容量已达１０５０万ｋＷ，７０％为生物质一煤混合燃烧工艺，单机容量３～１０万ｋＷ，发电成本３～６美分／（ｋｗ・ｈ），预计到２０１５年装机容量将达１６３０万ｋＷ。生物质流态化发电或者热电联供，是生物质发电主要采用的工艺、技术。
气化工艺路线和所采用的原料密切相关，不同的物料有不同的工艺路线。一般来说，对于堆积密度较大的块状生物质物料，如木片及木料加工厂废料，通常采用固定床气化工艺；对于细颗粒或粉状物料，如木屑、稻壳、人造板厂的砂光粉一般采用流态化气化工艺。流态化技术的发展，从２０世纪２０年代第一台流化床粉煤气化炉的应用开始，至今已有８０多年的历史ｏ］。由于流化床所特有的优点，使其在很多工业领域中都得到了广泛的应用，并且仍有非常好的工业前景。但是直到１９７５年流态化技术才用于生物质气化，流化床气化炉与固定床气化炉相比具有混合均匀，反应速度快，气固接触面积
收稿日期２００６—０８
１２
大，传热、传质系数高，反应温度均匀，单位面积的反应强度大，操作易于控制，物料在反应器中停留时间短，生产能力大及操作温度低等优点ｏ］，流态化技术在生物质气化中的应用得到了较陕的发展。国外对流态化生物质气化技术的研究开发十分活跃。美国、英国、瑞典、日本、印度、德国、西班牙、比利时、新西兰、加拿大等国家的学者分别开展了循环流化床、加压流化床等的研究，并且已经实现工业化应用。
中国的生物质气化技术应用研究，起始于２０世纪８０年代初。目前生物质气化技术在国际生物质高效利用方面占有一席之地。气化炉的应用已形成一定规模。绝大部分是固定床气化炉。九十年代初，才开展生物质流态化气化的研究。通常所采用的流化床一般为圆筒形流化床，对所处理的固体物料的粒度分布要求比较严格。因为如果颗粒度分布太广，则小颗粒容易被流体带出，大颗粒没有达到流化速度，停留在分布器口，影响流化床本身的操作。
而锥形流化床由于截面随高度而变化，所以表观气速在轴向上存在着速度梯度，使得其具有独特的流化特性。流体力学行为不同于其它的流化床。在底部截面积较小，因流速较高，可以保证大颗粒的硫化，而在顶部截面较大。所以流速低，可防止颗粒的带出，这样在一定的流体流量下，能使大小不同的颗粒都能在床层中流化的具有独特优点。锥形流化床适合宽的颗粒范围分布；操作弹性大，压力降低，稳定状态下的扩张能力等“］，根据这些特性，使锥形流化床被广泛应用到木材剩余物的燃烧、气化或裂解，不同程度湿度蔬菜和药剂的干燥等等。
针对目前国内生物质气化技术主要存在原料适应范围窄、燃气焦油含量高、自动化程度低、固定床气化能力小等问题，我们研究开发了适用松散型生物质物料的气化锥形流化床气化炉ｏ］。实现锥形流化床生物质气化发电、供热或供气工业化应用，替代部分化石燃科，减少环境污染。
作者简介蒋剑春，男，博士，研究员，博士生导师。主要从事生物质能源和活性擞的研究与开发。南京工业研究所，２１００４２
中国林业科学研究院林产化学
２１２
农监工程学撮２００６薤
１主要设备的工艺及结构设计
１．１锥形流化床工艺
由于农林生物质原料的粒度细小，颗粒分布比较宽（如稻糠、木屑、木粉、刨花、花生壳等），或者质地松软且易于粉碎。针对细小颗粒和稻草、麦草秸秆等堆积密度小，灰含量高，以及热值低等原料，采用固定床气化炉易产生架桥现象，且因物料中灰份含量高，致使气化炉中氧化还原区不断上移，气化炉不能长时间稳定运行。同时固定床产生的煤气热值较低，影响煤气正常使用。循环流化床因为循环进料的控制平衡比较困难，容易引起堵塞，尤其对于非连续运行时，建立稳定的床层时间长，
永
导致资源的恨费。
秸秆原料在加入流态化炉之前必须先进行预处理，根据瘟态化工艺要求．我们采用粉碎机将秸秆粉碎成粒径约３～５ｍｍ的颗粒。如用稻壳、术屑等作原料则可以直接送人气化炉气化。经过预处理后的物料由螺旋加料器连续加入流态化气化炉。
研究开发的锥型疯态化气化反应设备，对于细小颗粒和质地松软且易于粉碎的生物质，具有更好的适应性。考虑经济可行性，生产过程以空气（或者含氧达３０％左右的富氧空气）为热解气化介质。研究应用的工艺流程如图１所示。
燃气发电
集中供气
工业锅妒
流化床气化装置髂藏冷却净化装置输送贮存装置各种用逮
圉ｌ锥形赢化床生物质气化发电、供执、供气工艺虎程围
Ｆｉｇ
１
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ，ｃａｌ
ｇａｓ
ｐｒｏｃｅｓｓ
ｆｏｒｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ
ｐｏｗｅｒ
ｓｕｐｐｌｙｍｇｈｅａｔ
ａｎｄ
ｔｈｒｏｕｇｈｂｍｍａｓｓｇａｍｈｃａｔｚｏｎｗｎｈｃｏｍｃａｌｆ］ｍｄｌｚｅｄｂｅｄ
１．２锥形流化床气化炉
流化床气化炉是实现高效转化生物质为可燃气体的关键设备，该设备的设计是在辱有的试验基础上进行的，根据生物质原料的不同，在实验室冷态条件下，测定物料的临界流化速度（户Ⅳ），研究确定不同的操作工艺条件。如反应温度一般控制在７５０Ｃ左右、原料的含水率在１８％ｌ三【下、气体的流动速度取物料的１．５‰ｒ；其主要设计参数如下：
流态化床的床层直径取用锥形上下两头的平均直径，作为流态化热解气化的基准。反应器上端有一扩大段，固体反应物抖在流化床七端与气相介质分离。气化原料以木屑计，平均粒径ｄｐ一１ｍｍ，其密度ｎ＝４３０ｋｇ／ｍ３。固体物料的带出速度由下式计算：
目２庶态化热解气化设备鲒掏
Ｆｉｇ２
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｌｍ＆ｚｅｄｐｙｒｏｌｙｓｘｓｇａｍｆｌｃａｔｔｏｎ
ｅｑｕｔｐｒｎｅｕｔ
以一警＿５．９ｍ／ｓ疋＝掣＝ｅｏ．９６
‰，一ｏｏ。ｚｓ型墅铲＝Ｏ．０３１
生物质颗粒的实际沉降速度虬颗粒的最小流化速度由下式计算
１．３实际应用结果
应用锥形硫化床技术在江苏省太仓市、安徽省舒成和望江县先后建立了研究示范生产线，研究取得了较好的结果。
ｒ．３．１生物质气化发电
在安徽望正建立了４００ｋＷ稻壳气化发电机组。在
一定的摄度范围，不同的进料速度和发电机组不同的处理下，对生物质气化工艺进行了研究，并以稻壳为原料
蒋剑春等；锥形筑化庥生物噍气化技术和工程
进行了相关的对比试验。稻壳气化发电机组已经连续稳定运行１２个月，发电机绑的气缸保持良好．气缸始终没有拆洗清理，说明进人气缸的焦油量较少，净化装置忡船优良，本气化发电系统明显优于国内其邑机组。其结
景如下１焘ｌ。
ｌ＿３．２生物质气化供气
在扛苏背太仓市建立ｒ可供２００户届民生活用气的秸秆流化床气化集巾供气机组。该系统已经稳定运行３午时问，累计供气６。万ｍ３阻上，系统操作方便，稳定
可靠，供气量操作弹胜大，负荷町以根据用户需求随时调整，深得用户欢迎。实验数据结果如表２。１．３．３生物质气化供热
在安徽舒城粮食加１．厂建立ｒ１６８Ｓ．８ｄ打ｋ１／ｈ稻壳流化』术气化供热机组，代替原来利用柴汕远圭Ｉ＿外粮食干燥矬备。气化供热系统运行８个多月，替代原有燃油装置，累计节省８ｎｔ以上的液体燃料．减少了石油燃料的使用量。运ｉ，效果良好，取得了明品的经济效益。实
验数据结果知表３。
表ｌ生物质气化发由试验数据
ｆａｂｌｅｊ
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｍｐ
ｂｊ㈣ｓｏｇａｓｉｔｉｃａｔｏⅡｉｏｒ
ｅｌｅｃｔｒｉｃｉ＊ｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
５｝原料就＋帏／（温旺３茺：博耄“，ｍ
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煤气热值
／ｋｌ・Ｈｍ
煤气流量
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焦油台量
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表３４６８３．８４万ｋＪ，ｈ稻壳流化床气化供热
目｛原¨‰声＋鬻８／进料ｋｇ－４ｈｉ
１Ｚ
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ｃ。
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ｄ１０
－§２８２ｃ。Ｓ
２建设６Ｍｗ生物质热解气化发电／供热系统设计
２．Ｉ燃气发电过程的选择
气化发电可分为内燃机发电系统、燃气轮机发电系统及燃气蒸汽联合循环发电系统。（１）内燃机发电系
统．以简单的内燃机组为主，刮单独燃用低热值燃气，电町以燃气、燃油两用，它的特点是设备紧凑，系统简单，技术较成熟和可靠。（２）燃７Ｌ轮机发电系统．采用低热值
燃气轮机，燃气需增压．否则发电效率较低，由干燃气轮
机对燃气质量要求较高，并且需有较高的自动化控制水平和燃气轮机改造技术，所以一般苛独采用燃气轮机的
农业工程学报
生物质气化发Ｆ乜条统较少。（３）燃气一蒸汽联舍循环发电系统，是在内燃机、燃气轮机发电的基础Ｌ，增加余热
蒸汽的联合循环，这种系统可以有效地提高发电效串。
但是设备投入大，而且适用于大规模（一般在ｌＯＭＷ以
上）的场台，需要消耗大量的生物质资源，对ｆ分散型的
生物质资源来说，给原料的收购和存储带来很大困难。
综上所述，生物质气化发电技术在充分考虑收购，运输、存储、安全和经济等综合同素，我们认为还是应该
根据原料的分布情况，建立Ｍｗ缎的发电系统的发电技术。在目前的发电机组效率和技术条件下，生物质气
化发电的设备采用内燃机发电技术路线比较合适。
２
３技术过程
利用气化技术，把生物质废物，包括废秸秆．术料、稻草、稻壳、Ｕ蔗渣等转换为可燃气体，这些可燃气主要成份为ＣＯ，Ｈ，．ＣＨ。．ＣＯ。等，热值在５．２ＭＪ．／ｃａ３左右，同时含有少量的焦油。这些可燃气经过除焦净化后，再步用来加热余热锅炉产生蒸汽供热，蒸汽可作为工业生产或者生活用汽。其过程可由下面儿部分组成：
一篙
综台技术性和经济性两方面的考虑．采用气体内燃罄翟
机代替燃气轮机．避受了我创低热值燃气轮机技术夺过４项目投资
２．４
ｌ系统运行指标估算
本工程建成后系统运行指标估算如表４。
表４全厂生产运行指标
Ｔａｂｌｅ
４
Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｎｄ
００ｅｔ
ａｃｌｏｎ
ｉｎｄｅｘｅｏｏｆｔｈｅＤｏｗｅｒｐｌａｎ
Ｔ
ｔｈｒｏｕｇｈｂｉｏｍａｓｓ
ｇａ
Ｅｉｆｉｅａｄａｎ
序号
项目
数值
１燃气内燃机蛆发电容量，ｋｗ
１２×ｓｆ、０２争ｒ小时发电盐，ｋｗｈ
６０００
３
仝ｒ年发电晕／ｋＷｈ４Ｚ００００００（按７
３００
ｈ汁算）
４
ｒ自用电章／“８
５全厂年供电量７ｋｗｈ３８６４Ｕ０００（拄？９００｝，计茸１
６
蕞目殁率／蛳
２５７
生物质热值（干料）／ｋＪ・ｋｇ叫１３０３０Ｒ每鹿ＬＬ生物质牦量／ｋｇ・ｋｗｈ１
６６
９年生物质耗量Ｌｆ辩Ｊ／ｔ・ａ叫７００Ｓ０ｉｏ年节约标准煤鼍＾・１２ｔ１０００１１燃鼍咖燃机组蛊电容母／ｋＷ
ｌ２×５００１２龟ｒ小时盒电量ｅｋＷｋ
｛０１）０
１３全ｒ年发电量／ｋＷｈ４２００００００（撞７０００ｂＩ算，
１４ｒ＿岛埘电率，％８
１；全Ｉ。年供电量／ｋＷｈ０８６鲫。帅（按７，３００ｈ计算）
Ｌ６
蛊电救率／纯
如
２，４
２建设投资估算
６
ＭＷ生物质气化燃气发电蒸汽联产项目总投资
估算如表５。
表５投资估簋
Ｔａｂｌｅ
５
ＥｓＴｔｍａｆｌｏｎ“ｉｎｖｅｓ！ｎｌｅｎ！
万见
授安总计
ｇ－％－
掷
鬟穗聿蓉；他＋”
ｌ固定资Ｆ投资
５６９Ｚ２５０‘１５５３和ｏ．曲
１１上要生产车问２４０
１４７０
２６４
６
１９７４６ＩＬｌ主要车间１
２蚰Ｉ‘７０：叭５
Ｌｑｙ４６１２辅助工程
２８８
７６６１４，３１２０１０１２Ｊ气化炉厦净彳￡蕞置基础４Ｒ
６４８１２９６
８２ｉ６１２２简易恒料库庸等１２０３５５
４１６ｌ４
ｌ
２
３度奇２‘１２１．Ｅ３７．８Ｌ２ｄ循环水池
７２５４８ｌＩ３４Ｉ１．２Ｉ
冷却水池２４
１＾２４
４２４ｌ８公用工程
１０
２４３．６６７６１３
１
办公建筑（占化崆室）４０２４
３Ｅ
６７
ｅ２无形资ｒ６０∞！．１持术费６Ｕ
鲫
ｚ２蝣地使用费２３
其他无形疆ｒ
３不可预见费
２６４２Ｉ２６１．ｚ８４
铺底流动资金
ｌ８．４０１８ｊ３
）
建设荆捌息１６３
８９Ｉ６ｓ６９总训
ｊ甜２２ｓ（）４Ｉｊ‘５０６
４１７７＾９
ｇｌ
注；ｌ、建筑工程投资中包ａ建设单位管理费、勘察酸计费工程监理
希，
２）设备贿买投爵中包含备品．备件．∞环保Ｊ摇摇暗中包含环保评岱静，
２．４．３生物质热解气化发电项目投资的经济性分析
根据我国目前的经济环境和能源价格晴况．“江苏地区主要能源价格为例，电力为０．６元／ｋＷ；原料为２５０元／ｔ（到厂价格）。投资分析、产品销售收入和生产成本估算详见表６，７，８。
表６投资分析
Ｔａｂｌｅ５
Ａｓ，ａｔｙｓｅｓ
Ｌ］』ｌ：）…ＬＩ儿ｅｎｔ
ａ．ｄｂｅｎｅｌｉｔ
万元
序号
项Ｈ名称
建筑工程】５ｌ台土地征用贵设备购墨６０，３
言备品备忭
安装Ｔ程其批费坩
ｔ５
技术赞
程备费茸它费用合计
羔搿溅戮
送到气体内燃机中进行发电，内燃机排出的高温尾气进新的产业。
２
关的难题，比较适合中囤国情干¨工业水平，具有独创性和我国特色．在我Ｈ推广应用的潜力比较大，有望形成
增刊
蒋剑春等：锥形流化庳年物厦气化技术和工程
袁７销售幢＾，销售税盘爱附加估算
Ｔ＾ｂｌｅ７Ｓｔｉｍａｔｉｏｎｎｆｓａｌｅｓ
ｉｎｃｏｍｅ，ｒ…ｓ
ａｌｌｄ
ｒ…”…
表８生产成本估算
ｄｂｌｅ８
ＥＨｔｉｍａｔｌｏｎ∞ｆ
ｐｍｄ
ｕｃｒｉｏｎ…ｒＲ
从表７．８巾可见，生物质原料价格在２５０元＾时，牛物质气化供气的经济性较荠。如果考虑原料的价格上涨因素，单纯发电从鲐济角度考虑是不可行的。但是如果考虑了热电联供和热解气化炭产品的教益，巾物质热解气化发电项目具有较好的终挤性。
牛物质气化发电的社会效益：建成一十６０００ｋＷ的生物质气化发电站，每年町处理秸秆等农林生物质宝（ｆ多万元／ａ。生物质气化发电技术推广应用的社会效益足明显的。生物质属洁净可再生能源．与煤、油相比。其使用过程对卒气的污染少，可咀进一步减少ｃｒ】。等有害气体的释放。利用农业生物质发电具有显著的问接经济教盏它能极大地提高农业的产出＋增加农民的收入，从
而提高农业的经挤效益。
２
４．４林业生物质发电的潜能
中困丰富的林木和农业生物质资源，为生物质热解气化发电和热电联供，提供了资源保证。可必充分利用能量品忙较低的农林生物质，减少能量．需位较高的煤、汕等的消耗，从而缓解化石资源带来＿１句能源短缺的压力。从环境角度看，它能有效地减少环境污染和温章技应。根据文献资料“，我圜的小长期林业生物质能源的发电具有根太的潜能。见表９所示。
裹９中国林木质能资源供给量和发电装机容量目标
‘ｔａｂｌｅ９
ＳｕｐｐｌｙａｍｋＯｌＩｎｔｏｆｈｉｏｍａｓｓｆｒｏｍｆｏｒｅｓｔ＊＇ｏｏｄｓａｎｄ
ｒｈｆｎｈＩＰｃｔＲｏ！ｉｎｑｌａｌｌｅｄｐｏｗｅ‘ｇｅｎｅｒａｔｈｔｇｃａｐａｃｉｔｙｉｎＣｈ［ｎａ
ｚｕＭｑ－ｚ０胛年２００８午￡０００《２Ｃ１０年２０］５年２蛆０年
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３００ｉｏｏ
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５０
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４００
５００
１）利用锥形流态化气化技术。应用稻草、麦草、稻壳、小屑等蓬松刊物料的气化发电、生物质气化供气、生物质气化供热等技术，可以将各种生物质能转化成为高品位气体燃料，是生物质高效转化利用的主要途径，采用流态化气化炉能够克服松软原料自身密实低，肌份含
量高等缺陷。
２）应＿Ｈｊ锥形流化床气化技术，在江苏省和安徽省等地，建立了生物质气化供气、供热和小规模发电（４００ｋＷ）等ｉ个小同用能彤式的工程。较长期的运行效果艮好。困此流态化气化炉是一种较适用、埋想的生物质气化炉。
３）对于原料丰富的企业。建立小规模生物质气化
发电系统、供热或者供家庭生活用气．不仅技术可行＋而且能够产生良好的社会和经济效益。
４］以生物质为原料．从拟建设６Ｍｗ生物质热解气化发电｜１匀计算结果表明，生物质原料价格达２５Ｃ元以上，生物质单纯发电，经济上不吖行；如果应用热电联供，并且利用热解气化的同体炭产品，则能够产生较好
的经济效益。
参考文献］
［ＪＪ蒋剑春，等牛物质催化气化工业直用挫术研究ｒ－ｊ＇ｑ林产
化学与工业－２００１．２１（４）：４
９
４结论
８万ｔ，可节约用煤近２万ｔ．生产高品位能源电量约为４２００万ｋｗｈ，，ａ，新增加产值约２３００万元，同时．按照２５０元／ｔ原料收购价格计算，町以增加农匣收人１８００
２１６农业工程学报
２００６矩
［２３［３］
［４］
袁振宏，等生物质能利用原理与技术［Ｍ］北京．化学工
业出版社，２００３
［Ｊ］林产化学与工业，２００５，２５（Ｓ１）．１５１—１５５［６３［７３
［８］
蒋剑春．中国林业生物质能源转化技术产业化趋势口］．林
产化学与工业，２００５。２５（Ｓ１）．５—９，
张进平，蒋剑春，等生物质流态化催化气化技术研究［ｊ］．林产化学与工业，２００１，２１（３）．３ｚ一３６．
朱俊生．中国新能源和可再生能缉发展状况口］．可再生
能源，２００３，２３—８．
樊京春，王永刚，等生物质气化发电的经济效益分析口］．
能并工程，２００４，１２０—２３吕
文，王春峰，等中国林木生物质能源发展潜力研究
［５］应浩，蒋剑春，等生物质气化技术及开发应用研究进展Ｄ］．中国能潭，２００５，２７（１２）２９—３３
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆｂｉｏｍａｓｓｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｗｉｔｈｃｏｎｉｃａｌｆｌｕｉｄｉｚｅｄ—ｂｅｄ
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第２２卷增刊１农业工程学报
Ｖｏｌ２２
Ｓｕｐｐｌ
１１１１竺！！旦
三：！！些！竺！竺！竺！！
竺竺！！！！！！！
锥形流化床生物质气化技术和工程
蒋剑春，应
浩，戴伟娣，许
玉
（中国林业科学研究院林产化学工业研究所；国家林业局林产化学工程重点开放性实验室，南京２１００４２）
摘要．利用生物质气化发电、生物质气化供气、生物质气化供熟等技术，可以将各种生物质能转化成为高品位气体燃料、电力或蒸汽，是生物质高效转化利用的主要建径。流化床气化足生物质热化学转化的主要研究技术之一。本文主要论述了利用锥形流态化气化炉，对不同生物质原料，进行气化的工程化应用试验研究。应用锥形流化床气化技术，在Ⅱ苏省和安徽省等地，建立了生物质气化供气、供热和小规模发电（４００ｋＷ）等三个不同用能形式的工程。并且从拟建立的６ＭＷ生物质热解气化发电的计算结果来看生物质厚料价格选２５０元／ｔ以上．生物质单纯发电，经济上不可行。如果应用热电联供，并
且利用搏解气化的固体炭产品，则能够产生较好的经济效益。关键词・生物质，锥形，克化床｝气化｝发电中圈分类号：
文献标识码Ａ
文章编号：ｌ００２６８１９（２００６）ＺＫ一０２１１—０６
蒋剑春，应浩，戴伟娣，等锥形漉化床生物质气化技术和工程［Ｊ］．农业工程学报，２００６，２２（增１）；２１１—２１６
Ｊｍｎｇ
Ｊｍｎｃｈｕｎ＇ＹｍｇＨａｏ・Ｄａ，ＷｅｔｄＩ，ｅｔａ１．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｎｇｍｅｅｒｍｇｏｆｂｔｏｍａｓｓｇａｓｔｌ！ｔｃａｔｌｏｎｗｉｔｈｃｏｎｉｃａｌｆｌｍｄｔｚｅ０－ｄｂｅｄ
ｏｆｔｈｅＣＳＡＥ，２００６。２２（Ｓｕｐｐ１）；２１１－－２１６（１ｎＣｈｍｅｓｅｗｉｔｈ
Ｅｎｇｈｓｈａｂｓｔｒａｃｔ）
ＥＪ］Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ
０引言
生物质气化技术是清洁高效利用生物质能的有效途径之一。利用生物质气化发电、生物质气化供气、生物质气化供热等技术，可以将各种生物质能转化成为高品位气体燃料、电力或蒸汽，在发达国家已受到广泛重视。奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等国家，生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。瑞典和丹麦正在实行利用生物质进行热电联产的计划，使生物质能在转换为高品位电能的同时满足供热的需求，可以大幅度提高其转换效率。瑞典地区供热和热电联产所消耗的燃料，其中２６％是生物质。
美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位，目前，美国生物质发电装机容量已达１０５０万ｋＷ，７０％为生物质一煤混合燃烧工艺，单机容量３～１０万ｋＷ，发电成本３～６美分／（ｋｗ・ｈ），预计到２０１５年装机容量将达１６３０万ｋＷ。生物质流态化发电或者热电联供，是生物质发电主要采用的工艺、技术。
气化工艺路线和所采用的原料密切相关，不同的物料有不同的工艺路线。一般来说，对于堆积密度较大的块状生物质物料，如木片及木料加工厂废料，通常采用固定床气化工艺；对于细颗粒或粉状物料，如木屑、稻壳、人造板厂的砂光粉一般采用流态化气化工艺。流态化技术的发展，从２０世纪２０年代第一台流化床粉煤气化炉的应用开始，至今已有８０多年的历史ｏ］。由于流化床所特有的优点，使其在很多工业领域中都得到了广泛的应用，并且仍有非常好的工业前景。但是直到１９７５年流态化技术才用于生物质气化，流化床气化炉与固定床气化炉相比具有混合均匀，反应速度快，气固接触面积
收稿日期２００６—０８
１２
大，传热、传质系数高，反应温度均匀，单位面积的反应强度大，操作易于控制，物料在反应器中停留时间短，生产能力大及操作温度低等优点ｏ］，流态化技术在生物质气化中的应用得到了较陕的发展。国外对流态化生物质气化技术的研究开发十分活跃。美国、英国、瑞典、日本、印度、德国、西班牙、比利时、新西兰、加拿大等国家的学者分别开展了循环流化床、加压流化床等的研究，并且已经实现工业化应用。
中国的生物质气化技术应用研究，起始于２０世纪８０年代初。目前生物质气化技术在国际生物质高效利用方面占有一席之地。气化炉的应用已形成一定规模。绝大部分是固定床气化炉。九十年代初，才开展生物质流态化气化的研究。通常所采用的流化床一般为圆筒形流化床，对所处理的固体物料的粒度分布要求比较严格。因为如果颗粒度分布太广，则小颗粒容易被流体带出，大颗粒没有达到流化速度，停留在分布器口，影响流化床本身的操作。
而锥形流化床由于截面随高度而变化，所以表观气速在轴向上存在着速度梯度，使得其具有独特的流化特性。流体力学行为不同于其它的流化床。在底部截面积较小，因流速较高，可以保证大颗粒的硫化，而在顶部截面较大。所以流速低，可防止颗粒的带出，这样在一定的流体流量下，能使大小不同的颗粒都能在床层中流化的具有独特优点。锥形流化床适合宽的颗粒范围分布；操作弹性大，压力降低，稳定状态下的扩张能力等“］，根据这些特性，使锥形流化床被广泛应用到木材剩余物的燃烧、气化或裂解，不同程度湿度蔬菜和药剂的干燥等等。
针对目前国内生物质气化技术主要存在原料适应范围窄、燃气焦油含量高、自动化程度低、固定床气化能力小等问题，我们研究开发了适用松散型生物质物料的气化锥形流化床气化炉ｏ］。实现锥形流化床生物质气化发电、供热或供气工业化应用，替代部分化石燃科，减少环境污染。
作者简介蒋剑春，男，博士，研究员，博士生导师。主要从事生物质能源和活性擞的研究与开发。南京工业研究所，２１００４２
中国林业科学研究院林产化学
２１２
农监工程学撮２００６薤
１主要设备的工艺及结构设计
１．１锥形流化床工艺
由于农林生物质原料的粒度细小，颗粒分布比较宽（如稻糠、木屑、木粉、刨花、花生壳等），或者质地松软且易于粉碎。针对细小颗粒和稻草、麦草秸秆等堆积密度小，灰含量高，以及热值低等原料，采用固定床气化炉易产生架桥现象，且因物料中灰份含量高，致使气化炉中氧化还原区不断上移，气化炉不能长时间稳定运行。同时固定床产生的煤气热值较低，影响煤气正常使用。循环流化床因为循环进料的控制平衡比较困难，容易引起堵塞，尤其对于非连续运行时，建立稳定的床层时间长，
永
导致资源的恨费。
秸秆原料在加入流态化炉之前必须先进行预处理，根据瘟态化工艺要求．我们采用粉碎机将秸秆粉碎成粒径约３～５ｍｍ的颗粒。如用稻壳、术屑等作原料则可以直接送人气化炉气化。经过预处理后的物料由螺旋加料器连续加入流态化气化炉。
研究开发的锥型疯态化气化反应设备，对于细小颗粒和质地松软且易于粉碎的生物质，具有更好的适应性。考虑经济可行性，生产过程以空气（或者含氧达３０％左右的富氧空气）为热解气化介质。研究应用的工艺流程如图１所示。
燃气发电
集中供气
工业锅妒
流化床气化装置髂藏冷却净化装置输送贮存装置各种用逮
圉ｌ锥形赢化床生物质气化发电、供执、供气工艺虎程围
Ｆｉｇ
１
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ，ｃａｌ
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ｐｒｏｃｅｓｓ
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ｔｈｒｏｕｇｈｂｍｍａｓｓｇａｍｈｃａｔｚｏｎｗｎｈｃｏｍｃａｌｆ］ｍｄｌｚｅｄｂｅｄ
１．２锥形流化床气化炉
流化床气化炉是实现高效转化生物质为可燃气体的关键设备，该设备的设计是在辱有的试验基础上进行的，根据生物质原料的不同，在实验室冷态条件下，测定物料的临界流化速度（户Ⅳ），研究确定不同的操作工艺条件。如反应温度一般控制在７５０Ｃ左右、原料的含水率在１８％ｌ三【下、气体的流动速度取物料的１．５‰ｒ；其主要设计参数如下：
流态化床的床层直径取用锥形上下两头的平均直径，作为流态化热解气化的基准。反应器上端有一扩大段，固体反应物抖在流化床七端与气相介质分离。气化原料以木屑计，平均粒径ｄｐ一１ｍｍ，其密度ｎ＝４３０ｋｇ／ｍ３。固体物料的带出速度由下式计算：
目２庶态化热解气化设备鲒掏
Ｆｉｇ２
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｌｍ＆ｚｅｄｐｙｒｏｌｙｓｘｓｇａｍｆｌｃａｔｔｏｎ
ｅｑｕｔｐｒｎｅｕｔ
以一警＿５．９ｍ／ｓ疋＝掣＝ｅｏ．９６
‰，一ｏｏ。ｚｓ型墅铲＝Ｏ．０３１
生物质颗粒的实际沉降速度虬颗粒的最小流化速度由下式计算
１．３实际应用结果
应用锥形硫化床技术在江苏省太仓市、安徽省舒成和望江县先后建立了研究示范生产线，研究取得了较好的结果。
ｒ．３．１生物质气化发电
在安徽望正建立了４００ｋＷ稻壳气化发电机组。在
一定的摄度范围，不同的进料速度和发电机组不同的处理下，对生物质气化工艺进行了研究，并以稻壳为原料
蒋剑春等；锥形筑化庥生物噍气化技术和工程
进行了相关的对比试验。稻壳气化发电机组已经连续稳定运行１２个月，发电机绑的气缸保持良好．气缸始终没有拆洗清理，说明进人气缸的焦油量较少，净化装置忡船优良，本气化发电系统明显优于国内其邑机组。其结
景如下１焘ｌ。
ｌ＿３．２生物质气化供气
在扛苏背太仓市建立ｒ可供２００户届民生活用气的秸秆流化床气化集巾供气机组。该系统已经稳定运行３午时问，累计供气６。万ｍ３阻上，系统操作方便，稳定
可靠，供气量操作弹胜大，负荷町以根据用户需求随时调整，深得用户欢迎。实验数据结果如表２。１．３．３生物质气化供热
在安徽舒城粮食加１．厂建立ｒ１６８Ｓ．８ｄ打ｋ１／ｈ稻壳流化』术气化供热机组，代替原来利用柴汕远圭Ｉ＿外粮食干燥矬备。气化供热系统运行８个多月，替代原有燃油装置，累计节省８ｎｔ以上的液体燃料．减少了石油燃料的使用量。运ｉ，效果良好，取得了明品的经济效益。实
验数据结果知表３。
表ｌ生物质气化发由试验数据
ｆａｂｌｅｊ
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｍｐ
ｂｊ㈣ｓｏｇａｓｉｔｉｃａｔｏⅡｉｏｒ
ｅｌｅｃｔｒｉｃｉ＊ｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
５｝原料就＋帏／（温旺３茺：博耄“，ｍ
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煤气热值
／ｋｌ・Ｈｍ
煤气流量
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焦油台量
７：“口・Ｎｍ—ｏ
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表３４６８３．８４万ｋＪ，ｈ稻壳流化床气化供热
目｛原¨‰声＋鬻８／进料ｋｇ－４ｈｉ
１Ｚ
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耗ｃ）
ｄ１０
－§２８２ｃ。Ｓ
２建设６Ｍｗ生物质热解气化发电／供热系统设计
２．Ｉ燃气发电过程的选择
气化发电可分为内燃机发电系统、燃气轮机发电系统及燃气蒸汽联合循环发电系统。（１）内燃机发电系
统．以简单的内燃机组为主，刮单独燃用低热值燃气，电町以燃气、燃油两用，它的特点是设备紧凑，系统简单，技术较成熟和可靠。（２）燃７Ｌ轮机发电系统．采用低热值
燃气轮机，燃气需增压．否则发电效率较低，由干燃气轮
机对燃气质量要求较高，并且需有较高的自动化控制水平和燃气轮机改造技术，所以一般苛独采用燃气轮机的
农业工程学报
生物质气化发Ｆ乜条统较少。（３）燃气一蒸汽联舍循环发电系统，是在内燃机、燃气轮机发电的基础Ｌ，增加余热
蒸汽的联合循环，这种系统可以有效地提高发电效串。
但是设备投入大，而且适用于大规模（一般在ｌＯＭＷ以
上）的场台，需要消耗大量的生物质资源，对ｆ分散型的
生物质资源来说，给原料的收购和存储带来很大困难。
综上所述，生物质气化发电技术在充分考虑收购，运输、存储、安全和经济等综合同素，我们认为还是应该
根据原料的分布情况，建立Ｍｗ缎的发电系统的发电技术。在目前的发电机组效率和技术条件下，生物质气
化发电的设备采用内燃机发电技术路线比较合适。
２
３技术过程
利用气化技术，把生物质废物，包括废秸秆．术料、稻草、稻壳、Ｕ蔗渣等转换为可燃气体，这些可燃气主要成份为ＣＯ，Ｈ，．ＣＨ。．ＣＯ。等，热值在５．２ＭＪ．／ｃａ３左右，同时含有少量的焦油。这些可燃气经过除焦净化后，再步用来加热余热锅炉产生蒸汽供热，蒸汽可作为工业生产或者生活用汽。其过程可由下面儿部分组成：
一篙
综台技术性和经济性两方面的考虑．采用气体内燃罄翟
机代替燃气轮机．避受了我创低热值燃气轮机技术夺过４项目投资
２．４
ｌ系统运行指标估算
本工程建成后系统运行指标估算如表４。
表４全厂生产运行指标
Ｔａｂｌｅ
４
Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｎｄ
００ｅｔ
ａｃｌｏｎ
ｉｎｄｅｘｅｏｏｆｔｈｅＤｏｗｅｒｐｌａｎ
Ｔ
ｔｈｒｏｕｇｈｂｉｏｍａｓｓ
ｇａ
Ｅｉｆｉｅａｄａｎ
序号
项目
数值
１燃气内燃机蛆发电容量，ｋｗ
１２×ｓｆ、０２争ｒ小时发电盐，ｋｗｈ
６０００
３
仝ｒ年发电晕／ｋＷｈ４Ｚ００００００（按７
３００
ｈ汁算）
４
ｒ自用电章／“８
５全厂年供电量７ｋｗｈ３８６４Ｕ０００（拄？９００｝，计茸１
６
蕞目殁率／蛳
２５７
生物质热值（干料）／ｋＪ・ｋｇ叫１３０３０Ｒ每鹿ＬＬ生物质牦量／ｋｇ・ｋｗｈ１
６６
９年生物质耗量Ｌｆ辩Ｊ／ｔ・ａ叫７００Ｓ０ｉｏ年节约标准煤鼍＾・１２ｔ１０００１１燃鼍咖燃机组蛊电容母／ｋＷ
ｌ２×５００１２龟ｒ小时盒电量ｅｋＷｋ
｛０１）０
１３全ｒ年发电量／ｋＷｈ４２００００００（撞７０００ｂＩ算，
１４ｒ＿岛埘电率，％８
１；全Ｉ。年供电量／ｋＷｈ０８６鲫。帅（按７，３００ｈ计算）
Ｌ６
蛊电救率／纯
如
２，４
２建设投资估算
６
ＭＷ生物质气化燃气发电蒸汽联产项目总投资
估算如表５。
表５投资估簋
Ｔａｂｌｅ
５
ＥｓＴｔｍａｆｌｏｎ“ｉｎｖｅｓ！ｎｌｅｎ！
万见
授安总计
ｇ－％－
掷
鬟穗聿蓉；他＋”
ｌ固定资Ｆ投资
５６９Ｚ２５０‘１５５３和ｏ．曲
１１上要生产车问２４０
１４７０
２６４
６
１９７４６ＩＬｌ主要车间１
２蚰Ｉ‘７０：叭５
Ｌｑｙ４６１２辅助工程
２８８
７６６１４，３１２０１０１２Ｊ气化炉厦净彳￡蕞置基础４Ｒ
６４８１２９６
８２ｉ６１２２简易恒料库庸等１２０３５５
４１６ｌ４
ｌ
２
３度奇２‘１２１．Ｅ３７．８Ｌ２ｄ循环水池
７２５４８ｌＩ３４Ｉ１．２Ｉ
冷却水池２４
１＾２４
４２４ｌ８公用工程
１０
２４３．６６７６１３
１
办公建筑（占化崆室）４０２４
３Ｅ
６７
ｅ２无形资ｒ６０∞！．１持术费６Ｕ
鲫
ｚ２蝣地使用费２３
其他无形疆ｒ
３不可预见费
２６４２Ｉ２６１．ｚ８４
铺底流动资金
ｌ８．４０１８ｊ３
）
建设荆捌息１６３
８９Ｉ６ｓ６９总训
ｊ甜２２ｓ（）４Ｉｊ‘５０６
４１７７＾９
ｇｌ
注；ｌ、建筑工程投资中包ａ建设单位管理费、勘察酸计费工程监理
希，
２）设备贿买投爵中包含备品．备件．∞环保Ｊ摇摇暗中包含环保评岱静，
２．４．３生物质热解气化发电项目投资的经济性分析
根据我国目前的经济环境和能源价格晴况．“江苏地区主要能源价格为例，电力为０．６元／ｋＷ；原料为２５０元／ｔ（到厂价格）。投资分析、产品销售收入和生产成本估算详见表６，７，８。
表６投资分析
Ｔａｂｌｅ５
Ａｓ，ａｔｙｓｅｓ
Ｌ］』ｌ：）…ＬＩ儿ｅｎｔ
ａ．ｄｂｅｎｅｌｉｔ
万元
序号
项Ｈ名称
建筑工程】５ｌ台土地征用贵设备购墨６０，３
言备品备忭
安装Ｔ程其批费坩
ｔ５
技术赞
程备费茸它费用合计
羔搿溅戮
送到气体内燃机中进行发电，内燃机排出的高温尾气进新的产业。
２
关的难题，比较适合中囤国情干¨工业水平，具有独创性和我国特色．在我Ｈ推广应用的潜力比较大，有望形成
增刊
蒋剑春等：锥形流化庳年物厦气化技术和工程
袁７销售幢＾，销售税盘爱附加估算
Ｔ＾ｂｌｅ７Ｓｔｉｍａｔｉｏｎｎｆｓａｌｅｓ
ｉｎｃｏｍｅ，ｒ…ｓ
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ｒ…”…
表８生产成本估算
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ＥＨｔｉｍａｔｌｏｎ∞ｆ
ｐｍｄ
ｕｃｒｉｏｎ…ｒＲ
从表７．８巾可见，生物质原料价格在２５０元＾时，牛物质气化供气的经济性较荠。如果考虑原料的价格上涨因素，单纯发电从鲐济角度考虑是不可行的。但是如果考虑了热电联供和热解气化炭产品的教益，巾物质热解气化发电项目具有较好的终挤性。
牛物质气化发电的社会效益：建成一十６０００ｋＷ的生物质气化发电站，每年町处理秸秆等农林生物质宝（ｆ多万元／ａ。生物质气化发电技术推广应用的社会效益足明显的。生物质属洁净可再生能源．与煤、油相比。其使用过程对卒气的污染少，可咀进一步减少ｃｒ】。等有害气体的释放。利用农业生物质发电具有显著的问接经济教盏它能极大地提高农业的产出＋增加农民的收入，从
而提高农业的经挤效益。
２
４．４林业生物质发电的潜能
中困丰富的林木和农业生物质资源，为生物质热解气化发电和热电联供，提供了资源保证。可必充分利用能量品忙较低的农林生物质，减少能量．需位较高的煤、汕等的消耗，从而缓解化石资源带来＿１句能源短缺的压力。从环境角度看，它能有效地减少环境污染和温章技应。根据文献资料“，我圜的小长期林业生物质能源的发电具有根太的潜能。见表９所示。
裹９中国林木质能资源供给量和发电装机容量目标
‘ｔａｂｌｅ９
ＳｕｐｐｌｙａｍｋＯｌＩｎｔｏｆｈｉｏｍａｓｓｆｒｏｍｆｏｒｅｓｔ＊＇ｏｏｄｓａｎｄ
ｒｈｆｎｈＩＰｃｔＲｏ！ｉｎｑｌａｌｌｅｄｐｏｗｅ‘ｇｅｎｅｒａｔｈｔｇｃａｐａｃｉｔｙｉｎＣｈ［ｎａ
ｚｕＭｑ－ｚ０胛年２００８午￡０００《２Ｃ１０年２０］５年２蛆０年
生物总量ｊ亿ｔ２３０２０５２【ｕ２Ｉ。Ｂ２０ｚ。ｕ２８０山获得量／ｌ・ａ叫８一１０
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４００
５００
１）利用锥形流态化气化技术。应用稻草、麦草、稻壳、小屑等蓬松刊物料的气化发电、生物质气化供气、生物质气化供热等技术，可以将各种生物质能转化成为高品位气体燃料，是生物质高效转化利用的主要途径，采用流态化气化炉能够克服松软原料自身密实低，肌份含
量高等缺陷。
２）应＿Ｈｊ锥形流化床气化技术，在江苏省和安徽省等地，建立了生物质气化供气、供热和小规模发电（４００ｋＷ）等ｉ个小同用能彤式的工程。较长期的运行效果艮好。困此流态化气化炉是一种较适用、埋想的生物质气化炉。
３）对于原料丰富的企业。建立小规模生物质气化
发电系统、供热或者供家庭生活用气．不仅技术可行＋而且能够产生良好的社会和经济效益。
４］以生物质为原料．从拟建设６Ｍｗ生物质热解气化发电｜１匀计算结果表明，生物质原料价格达２５Ｃ元以上，生物质单纯发电，经济上不吖行；如果应用热电联供，并且利用热解气化的同体炭产品，则能够产生较好
的经济效益。
参考文献］
［ＪＪ蒋剑春，等牛物质催化气化工业直用挫术研究ｒ－ｊ＇ｑ林产
化学与工业－２００１．２１（４）：４
９
４结论
８万ｔ，可节约用煤近２万ｔ．生产高品位能源电量约为４２００万ｋｗｈ，，ａ，新增加产值约２３００万元，同时．按照２５０元／ｔ原料收购价格计算，町以增加农匣收人１８００
２１６农业工程学报
２００６矩
［２３［３］
［４］
袁振宏，等生物质能利用原理与技术［Ｍ］北京．化学工
业出版社，２００３
［Ｊ］林产化学与工业，２００５，２５（Ｓ１）．１５１—１５５［６３［７３
［８］
蒋剑春．中国林业生物质能源转化技术产业化趋势口］．林
产化学与工业，２００５。２５（Ｓ１）．５—９，
张进平，蒋剑春，等生物质流态化催化气化技术研究［ｊ］．林产化学与工业，２００１，２１（３）．３ｚ一３６．
朱俊生．中国新能源和可再生能缉发展状况口］．可再生
能源，２００３，２３—８．
樊京春，王永刚，等生物质气化发电的经济效益分析口］．
能并工程，２００４，１２０—２３吕
文，王春峰，等中国林木生物质能源发展潜力研究
［５］应浩，蒋剑春，等生物质气化技术及开发应用研究进展Ｄ］．中国能潭，２００５，２７（１２）２９—３３
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