生物质气化可持续发展面临的全球挑战:概述(一)

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1、内容概述

研究证明,生物质是一种有效能源载体,能够满足不断增长的清洁能源和永久能源需求,为社会的可持续发展提供动力。在不同的生物质转化路线中,生物质气化是一种最有前景的热化学途径,用于将生物质能转化为气体燃料,既可以通过发酵产生生物燃料,也可以用于发电。但是我们不能将这些气体燃料直接作为家用和商业用途,这表明存在各种各样的不足之处,包括在这一领域所欠缺的研究。本文重点介绍了在生物质供应链管理、生物质预处理、常见缺点、气体调节和转化技术等方面遇到的各种技术壁垒。近期研究发现的最大挑战难题包括生物质气化、燃气调节、政府政策以及用于供热和发电的燃料气体的应用。尽管拥有不同的气化炉反应器,但为了成功运营和商业化发展,仍有待开发一种高效的反应器设计。因此,一种具有高效气体调节技术的先进气化系统能明显克服许多弊端。

从生物质气化中获得的燃料可通过若干种方式用于发电,包括通过汽轮机和燃气轮机的间接方式,或送入内燃机的直接方式。在汽轮机中,发生炉煤气供给锅炉产生高压蒸汽,通过蒸汽轮机连接到交流发电机上进行发电。尽管效率低(10%-20%),但这一过程具有成本集约性。然而有报告指出,锅炉和汽轮机的限制因素影响到这一过程。内燃式燃气轮机是提高燃油利用率的另一种选择,在小范围内产生良好的效率。然而这些系统也存在一些技术难题。例如,燃料气体和杂质的混合可能会影响气体膨胀,而杂质腐蚀会降低涡轮叶片的寿命周期。在外燃式燃气轮机内,对气体进行适当清洗和利用,可解决内燃式燃气轮机的相关问题。最后一点,也有报告指出内燃式燃气发动机已成为利用生物质发电的可行选择,并且燃料气体的各种成分和相关发动机效率已得到了优化。然而,只有满足充分的燃料气体纯度和压缩比优化要求之后,方可使用这些系统。此外通过催化裂解,燃料质量可提高到理想水平。虽然这种燃料的价格十分昂贵,但如果催化剂的使用得到恰当优化,那么价格也具有可行性。

如果生物质转化装置的位置不能接入主要的电力网络,那么从生物质产生的电能分配会是一个复杂且成本密集的过程。在这种情况下,与建设输电设施相关的额外费用往往决定着生物发电机组的经济可行性。本文旨在对生物质气化的发展进步和问题挑战及其在生物能源可持续发展中所起到的作用进行批判性评论,而且本文将对学生、学徒、技术人员、利益相关者、研究人员和政府部门均有帮助。根据文献评论,本项研究对生物质供应链管理、生物质能预处理、常见壁垒、气体调节和转化装置等方面遇到的各种壁垒进行了评述,并提出了相应建议。

2、行文思路

上部分主要介绍了生物质供应链管理(获取、收集、运输等)和生物质预处理方法(干燥、研磨等)。

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