科技成果——生物质气化燃气替代窑炉燃料技术
技术类别 零碳技术
适用范围 可再生能源生物质能源化利用
行业现状
我国生物质资源丰富，其利用方式主要有成型燃料、直燃发电、厌氧制沼气等，但各类技术发展均存在一定的瓶颈。该技术以工业领域热需求为目标市场，通常单一热需求用户需要消耗生物质原料在6万吨左右，燃料选择广泛，受周边燃料市场的制约相对较小。目前，该技术已在广东汕头、深圳、佛山、肇庆等地建立了示范工程，涉及行业包括钢铁、有色金属熔炼等。生物质气化燃气替代传统的煤、重油和天然气等化石能源，清洁低碳，具有良好的经济和社会效益。
成果简介
1、技术原理
该技术的核心设备是混流式固定床气化炉。原料从设备顶部进入气化炉后，在高温和气化剂作用下转化为含有一氧化碳、氢气和甲烷等成分的可燃气。气化剂可从气化炉的上部和下部同时进入，产生可燃气体经炉体中部排出，而炉渣由炉底炉排输送到灰渣池。由炉体中部排出的可燃气经过净化除尘后送往工业燃烧设备。该气化气可用于不锈钢退火炉、熔铜炉、熔铝炉等工业窑炉，可实现对燃煤、重油、天然气等传统化石燃料的替代。
2、关键技术
（1）生物质混流式固定床气化技术
通过将上吸式固定床与下吸式固定床优化组合，解决生物质固定床气化过程中燃气温度低和生产规模小的常见问题；
（2）高温生物质燃气除灰及输送技术
通过燃气高温除尘器和燃气高温输送风机，实现高温除尘高温输送的一体化设计，既满足工业窑炉对生物质燃气洁净度的要求，又可避免生物质燃气的显热损失、过度除焦油的能量损失以及焦油冷凝带来的管道堵塞问题；
（3）低热值燃气高效燃烧及污染控制技术
通过低热值燃气连续式蓄热燃烧器，在高效燃烧的同时降低NOx和SO2等污染物的含量，实现中低热值燃气燃烧工况的有效调节，满足工业窑炉对火焰长度、燃烧温度、环境气氛和污染物控制等方面的要求；
（4）生物质气化系统与工业窑炉耦合技术
根据窑炉生产需求可快速调节产气负荷，避免浪费和燃气不足的情况发生。
3、工艺流程
该技术是一项由生物质原料气化到用气设备端的完整工艺。以熔铝炉为例，工艺系统
由原料储存、上料设备、固定床气化炉、灰渣处理装置、燃气输送、熔铝炉蓄热燃烧系统、熔铝炉烟风系统及主辅设备控制系统构成，详见图1所示。
主要技术指标
1、气化炉生物质原料处理量3t/h；
2、燃气热值：1350kcal/Nm3；
3、燃气杂质含量：≤50mg/Nm3；
4、生物质燃气产率：1.8-2Nm3/kg；
5、气化效率（热燃气）：≥85%。
图1 生物质燃气替代化石燃料工艺流程图（熔铝炉为例）
技术水平
该技术已获得5项国家发明专利，5项实用新型专利。
典型案例
典型用户：佛山金兰铝厂有限公司、肇庆市弘达实业有限公司、深圳市华美钢铁有限公司等。
典型案例1
案例名称：佛山金兰铝厂有限公司生物质燃气熔铝炉供热技改项目
建设规模：年耗生物质原料5.4万吨，替代燃油折合标准煤2.1万吨/年，若折合替代天然气相当于2835万立方米。建设条件：项目周边资源丰富，热用户用热需求稳定。主要建设内容：4套生物质气化设备，以生物质燃气替代燃油，供热于数台铝熔炼炉及保温炉。项目投资约2000万元，建设周期约6个月，年经济效益约780万元，项目投资回收期约2.6年。年减排量约5万tCO2，碳减排成本约150元/tCO2。
典型案例2
案例名称：肇庆弘达公司生物质燃气有色金属熔炼炉供热技改项目
建设规模：年耗生物质原料5000吨，替代燃油折合标准煤1900吨/年，若折合替代天然气相当于262万立方米。建设条件：项目周边资源丰富，用户用热需求稳定。主要建设内容：生物质气化设备及辅助工程的施工。项目投资约350万元，建设周期约6个月，
年经济效益约210万元，项目投资回收期约1.7年。年减排量约4600tCO2，碳减排成本约150元/tCO2。
市场前景
预计未来5年，应用该技术项目总投资额可达到1.5亿元，按照耗用生物质量25万吨/年计算，可替代标准煤9.5万吨/年，可形成年减排能力约25万tCO2。
