秸秆热解气化集中供气项目应用

一、项目总论 （一）规模

1、气化站：日产500m3生物质燃气(15000~17000Kj/m3)，日产副产品：生物质炭400kg；木焦油40kg；木醋液300kg。

2、全村400户炊事用气配套管网。 （二）、生产工艺：热解制气工艺。

（三）、投资：工程总投资为：174.23万元。 （四）、运行费用及收益

年运行费用22.4万元，年消耗农业废弃物800余吨，通过副产品的销售年可收益27.62万元。 二、项目的意义和必要性

生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量，是人类赖以生存的重要能源，仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消耗总量的第四位。生物质能又是可再生能源。我省是农业大省，可资利用的农作物秸杆及果枝资源约4400万吨。目前造肥用于农田、家庭燃用消耗约35%，还有65%的秸秆没有利用。秸秆热解气化集中供气，能最大限度地利用废弃的可再生能源，既可以节约煤炭等一次性能源，又可以增加农民收入，改善农民的生活质量，加快建设社会主义新农村建设。 三、工艺选择

目前流行的生物质制气的方法主要分为两种，分别是氧化法制气和热解法制气。氧化法又有空气氧化和氧气氧化和水蒸气氧化等方法。空气氧化法制气的热值比较低，一般在4500-5000KJ/m3(标准状态)，每户炊事用气量在5-6m3/天，焦油含量比较高，易发生管网和灶具的堵塞现象，同时CO含量比较高，一般都超过20%。如为提高燃气热值而采用其他氧化法制气，工艺流程太过复杂，投资运行费用也比较高，适于近距离烧锅炉、干燥和发电，不适于在农村炊事使用。采用空气氧化法虽然投资比较省，但是由于热值过低，安全性差，管网和调节装置投资高，这也是目前空气氧化法应用存在的矛盾问题。热解法制气也分为很多种，可以在农村使用的是常规热解（也称为干馏），工艺流程简单，易于运行维护，同时热解燃气热值可以达到国家人工制气的要求，热值可以达到15000-17000KJ/m3（标准状态），是空气氧化法的3.3~3.4倍。同时热解制气过程中可以产生相当数量的副产品。热解制气过程中1000kg植物体(干基)可以同时产出300m3可燃气、300kg木炭、30kg焦油（符合销售标准）和木醋液200kg。氧化制气和热解制气所产生物质气质量的比较如下：

表1 秸秆氧化法制气和热解制气可燃气体质量异同

项 目 原 料 可燃气热值（KJ/m3） 副产品 二次污染 焦油含量 CO含量 氧化制气 薪柴、秸秆、玉米芯等 4500~5000 无 焦油 20mg/m3左右 >20% 热解制气 薪柴、秸秆、玉米芯等 15000~17000 炭，木醋液，木焦油 无 10mg/ m3以下 20%以下 热解制气气体质量与国家标准比较见下表：

表2 热解制气气体质量一览表

项目 (1)、低热值(MJ/m3)应大于 (2)、杂质 ①焦油及灰尘(mg/m3)应小于 ②H2S(mg/m3)应小于 ③氨(mg/m3)应小于 ④萘(mg/m3)冬季应小于 夏季应小于 ⑤氧含量(v％)应小于 ⑥CO含量(v％)宜小于 国家标准 14.7 10 20 50 50 100 1 10* 本工程可燃气实际值 15～17 5～10 无检出 无检出 无检出 无检出 0.8 15～17

*1994年以后，各煤气设计院又按新规定设计，CO含量控制为20％以下。

采用热解制气可以避免氧化制气所产生的安全等问题，同时投资和运行费用也比较低。因此本项目采用热解制气。本项目热解制气的主要原料为：玉米杆、树枝等秸杆。 热解气化的主要特点：

a、隔绝空气条件下进行干馏热解，保证可燃气中的氧含量符合标准，同时，无N2的带入，可保证燃气热值达到标准值以上。

b、增大入炉原料装填系数，增大原料型化密度，减少可燃气中的氧含量，也减少CO的含量。 c、选择适当的热解温度，保证可燃气热值大于3500大卡/m3。随着热解温度的提高，燃气热值也提高，但随着温度的提高，能耗也加大，选择合适的热解温度对于生产出合格燃气，降低能耗是至关重要的。生物质热解气化一般选择500℃。

d、在工艺上采取四级除焦油装置，可保证焦油及灰尘符合标准值。经三年多的连续供气实践，未发现管道中、燃气灶中有油凝出现象。 四、产品组成及产量 本项目产品有四种： （1）、生物质燃气 每吨原料产气300m3。

燃气符合国家煤气标准GB13612-92，燃气热值大于14.7KJ/m3，CO小于20％，焦油及灰尘小于10mg/m3，含氧量小于1％。 （2）、木质炭

每吨原料产木质炭300kg/t。 根据市场需要可加工为型炭。 木质炭发热量大于7000大卡/kg。 木质炭灰分小于10％。 （3）、木焦油

每吨原料产木焦油30~50kg/t。

木焦油为优质化工原料，符合销售标准。木焦油优于煤焦油，目前多用于油漆业、有机肥制造业、橡胶业中。 （4）、木醋液

每吨原料产木醋液200~250kg/t。

木醋液中含有多种有机酸，是良好的驱虫剂、植物生长剂、生物保鲜剂。 五、 项目规模

（一）、用气量计算

按村民400户计算，平均户炊事用气量计1.25m3/d。本项目总的用气量为500m3/d。需要的原料（树枝、秸秆等）为2.0t/d。 （二）、工程规模

本工程中炭为副产品，可解决部分村民冬季采暖问题，也可以出售，本工程目标为供应村民生活用气。因此工程规模按该村用气总量满足要求进行设计。考虑到设备选型，该村气化站的设计规模为消耗秸秆1t/班，每班6小时，每天2班。

1、最大生产能力日供600m3生物质可燃气生产车间，原材料粉碎及成型车间； 2、2t/d生物质燃料热解气化炉1套； 3、1t/d生物质燃料热解釜3套； 4、燃气净化设备4套； 5、300600m3湿式储气柜1套； 6、输气设备1套；

7、400户管网铺设及户内燃气设备400套； 8、原料粉碎设备1套； 9、原料成型设备1套； 10、中和净化器1套 11、自动卸料机1台 八、经济效益分析 1、产品

村民年炊事用气量约20万m3。 年产型生物质炭220吨，全部出售； 年产木焦油：22吨，全部出售； 木醋液：144吨，全部出售；

年消耗农业废弃物800余吨，为减轻用户负担，保证原料来源，村民提供6kg原料可换1m3燃气。 2、产品价格

可燃气价格，应以当地居民可接受的价格，如按1.0元/m3计，每月每户平均消耗1.25m3，月燃气费37.5元。 木炭

广泛应用于烘烤、取暖、化工、净化等行业，含碳量高达80%以上，热值7500大卡/公斤，可用于烧烤、取暖、工业净水、加工活性炭等。目前国内售价1500元左右。 木焦油

本工艺中的木焦油优于其它气化工艺的煤焦油，属于一种化工原料，市场价为2000元/t。 木醋液：可作为杀虫剂、植物生长剂、生物保鲜剂等，经提炼后可作为保健品使用，发达国家非常流行。市场价为500元/t。 3、生产成本估算 1）年总收入 可燃气：村民原料交换

炭：220吨/年 1500元/吨 收入计：33.00万元 木焦油：22吨/年 2500元/吨 收入计： 5.50万元 木醋液：144吨/年 800元/吨 收入计：11.52万元

合计收入： 50.02万元 2) 年总消耗 原 料：村民原料交换

电： 20万度/年 0.6元/度 12.0万元 除焦油剂： 1吨/年 4000元/吨 0.4万元 工人工资： 6人 1000元/月 7.2万元 维修费： 2.8万元 合 计： 22.4万元

3） 利润：收入－消耗＝50.02-22.4＝27.62万元 九、结论及建议

本项目的实施将有力地推动项目所在地新农村建设的发展，对带动当地农村经济的发展，增加农民收入也具有重要意义。本项目直接投资174万元，从经济分析指标看，由于国家可再生能源的产业政策的支持，本项目有良好的节能环保效益，同时还具有良好的社会效益，该项目每年利用农作物秸秆800余吨，给农民增收近27.62万元。

综上所述，该项目技术先进，社会、经济效益显著，符合国家产业政策和可持续发展战略，对我省新农村建设有重要的推动意义。