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题名生物质固废甲烷化技术研究进展
被引量:3
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作者
陈德露
安风霞
邵旦洋
王晓佳
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机构
东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室
国家能源集团科学技术研究院有限公司
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出处
《电力科技与环保》
2022年第3期184-194,共11页
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基金
国家重点研发计划(2019YFC1906802)。
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文摘
生物质是一种可再生能源,将其作为固体燃料甲烷化,可以减少对煤炭等化石燃料的依赖,也成为能源消费结构调整中天然气生成的重要途径。生物质固废甲烷化主要有三种途径:生物化学转化途径(厌氧消化)、热化学转化途径甲烷化以及结合化学链气化技术的化学链甲烷化。厌氧消化工艺使用微生物细菌将生物质固废转为小分子生物,过程中可产生沼气,沼气主要由50%~70%的甲烷和30%~50%的二氧化碳组成,目前从单段消化池发展到多段多批次消化系统。重点介绍了7种工艺流程,包括Waasa工艺、Dranco工艺、Valorga工艺、Kompogas工艺、顺序分批厌氧堆肥(SEBAC)工艺、厌氧相态固体(APS)消化工艺及久保田一体式厌氧膜生物反应器(KSAMBR)工艺,其中KSAMBR是近十年来发展起来的一种新型工艺,其浸没式膜可保留产甲烷菌,过滤可溶解的甲烷发酵抑制剂,工艺过程稳定、蒸煮器的容积小。气化结合甲烷化工艺将气化炉和甲烷化反应器前后连接,结合去除硫化物、氯化物、焦油和固体灰等净化过程,最终获得合成天然气。介绍了荷兰能源技术中心(ECN)生物质制天然气工艺、德国太阳能氢气研究中心(ZSW)工艺、瑞士保罗谢勒研究所(PSI)工艺等3种工艺流程。其中,ECN生物质制天然气工艺800kW的中试规模装置,处理量约160kg/h;ZSW工艺多管式反应器采用镍基催化剂,通过熔盐多管热交换手段保持反应器整体温度在500℃左右,可获得含量为81.9%的甲烷气体;PSI工艺采用快速内循环流化床,气化反应温度为850℃,出口气体中CH_(4)含量以干气体计约为9%。化学链甲烷化工艺将CaO吸附CO_(2)的过程加入到气化过程中,免去后续去除CO_(2)工艺,提高了H/C比,从而简化甲烷化的后处理过程。基于CaO循环的化学链甲烷化不仅可以吸收甲烷化反应中的热量,同时对生产过程的CO_(2)进行封存,将实现碳的负平衡。该技术有望在资源化利用生物质固废方面实现大规模应用。研究成果为生物质固废甲烷化技术的工艺选择和设计提供参考。
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关键词
生物质
厌氧消化
气化
甲烷化
化学链
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Keywords
biomass
anaerobic digestion
gasification
methanation
chemical looping
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分类号
TK6
[动力工程及工程热物理—生物能]
X705
[环境科学与工程—环境工程]
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