[发明专利]多级控制聚自由基生物质气化再生能源系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质气化再生能源系统，尤其涉及利用聚自由基加速反应 装置的生物质气化再生能源系统。

背景技术

能源是现代社会赖以生存和发展的基础，能源的供给能力密切关系着国民经 济的可持续性发展，是国家战略安全保障的基础之一。中国目前能源供给形势 严峻，环境质量包袱沉重。由于化石能源储量日益减少、油价波动较大、对能 源安全问题的担忧以及对全球变暖的关注，发展清洁可再生能源已成为紧迫的 课题，新能源行业呈现高成长性。根据广泛论证的可再生能源的产业背景及发 展概况，以生物质能为代表的生物质气化发电、生物质氢能、生物质绿色液体 燃料将成为未来重要的替代能源。生物质能属于清洁能源，中国的生物质再生 能源的资源非常丰富，生物质再生能源大规模普及应用，有助于改善生态环境 和CO₂减排。

发展循环经济，是建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展的重 要途径。循环经济建设和城市化发展进程加大了对废物处理以及对新能源技术 的需求。中国政府已经颁布实施《可再生能源法》(2007)，《循环经济促进法》 (2008)，将生物质能等可再生能源的科学技术研究和产业化发展列为国家科技发 展与高技术产业发展的优先领域，寻求最大限度的使用可再生能源，最大限度 的推进资源回收，抑制资源浪费和污染物排放总量。

随着石油价格的大幅波动，未来汽车的能源动力已向多元化发展。新能源汽 车主要分为代用燃料汽车和电动汽车。代用燃料以内燃机为主，比如乙醇燃料、 甲醇燃料为动力；电动汽车包括纯电动汽车、燃料电池汽车、内燃机和电池共 同作用的混合动力电动汽车。化石燃料枯竭后，只有生物质资源可以用作大规 模燃料和氢能的生产，可以预测生物液体燃料及清洁电力，燃料电池电动车将 会是未来汽车动力的主要能源动力。

生物质是指各种类型的有机物，从广义上讲，生物质都是来源于植物通过光 合作用生成的有机物，最初来自于太阳能。生物质由C、H、O、N、S、P等元 素组成，具有挥发性高、碳活性高，硫、氮含量低，灰分低的优点。既具有矿 物燃料属性，又有储存、运输、再生、转换的特点，有着不可替代的优势。生 物质的种类很多，通常包括以下几个方面：薪炭林、能源作物、水生植物；油 料植物；农业副产品(如秸秆)；农林业废弃物；工业有机废弃物(如废塑料、 石化残余)；谷物加工厂、造纸厂、木材加工厂、食品业副产品和各类有机废弃 物(包括危险废物、医疗废物、生活垃圾)等。中国生物质资源丰富，总量达 4.87亿吨油当量/年，其中76％可用于发电和供热。(参见文献：中国政府/世界 银行/全球环境基金-生物质发电技术提高潜力分析咨询项目报告，中国科学 院广州能源研究所，2005年4月)。

生物质能可再生能源的利用过程构成自然界的循环的一部分，其所产生的废 物主要是二氧化碳和灰渣，对自然界来讲是存量循环概念。排出的二氧化碳能 够被植物重新吸收。并且生物质含硫量极低，不到煤炭含硫量的1/4。生物质能 具有资源分布广、环境影响小、可以永续利用等特点。生物质能的广泛应用， 可显著减少二氧化碳和二氧化硫排放，产生巨大的环境和社会效益。

利用燃烧技术释放生物质能，经过多年的发展，目前技术上已经成熟、商业 化普及程度较高，如生活垃圾焚烧和生物质直燃发电，从长期实践来看，有着 本质上的缺陷：

1、焚烧模式的环保问题突出，造成严重的二次污染，表现在以下几个方面： 因为焚烧中使用了大量的过剩空气，稀释焚烧强度，焚烧炉工作温度较低或者 停留时间短造成有害物质不能有效分解；在下游设备的低温区域，在过氧、金 属盐类化合物催化剂、飞灰颗粒和未燃尽碳的作用下，重新合成二恶英和呋喃 (PCDD/Fs)，它们是剧毒的有害物质；特别是炉排层燃方式生成大量的酸性污 染气体，如HCl、HF、SO₂、NO_X等；飞灰和底灰中富集的重金属渗入空气和地 下水源。(参见文献：固体废物焚烧过程中二噁英控制技术研究进展，周莉菊等， 能源与环境，2006No.554；城市生活垃圾焚烧炉各工艺参数对二噁英生成的影 响，刘阳生等，现代化工，2001年10月21卷；国家环境分析测试中心，二噁 英研究，http://cneax.com/2005。)

2、而焚烧模式，通过锅炉带蒸汽轮机的发电技术本质上净发电效率有限。 尤其是，在单一燃烧过程中产生的大量腐蚀性很强的酸性气体，易造成锅炉受 热面腐蚀，导致蒸汽参数和发电效率低，能源利用效率低。