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气体生物燃料(Gaseous Biofuels) 是指以生物质为原料,在高温条件下经热解、气化或厌氧发酵产生的可燃性气体。包括生物质热解气、生物质气化气(含生物质合成气)、沼气和生物氢等,属于可再生的生物质能。随着化石能源储量的减少,应大力开发和应用以能源植物为主的生物质能。
生物质(Biomass) 是指利用大气、水、土地等通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。生物质资源主要有:动物脂肪、农林作物、水生藻类、光合微生物、农林产品废弃物、城市垃圾、禽畜排泄物等。这些都可以分别用来产生气体生物燃料、液体生物燃料或固体燃料。
气体生物燃料根据生产方式不同,分为以下几种:
1. 生物质热解气(Biomass pyrolysis gas),是指生物质在无氧或缺氧(惰性气氛)环境中通过热化学反应和分解生成的混合可燃气体。其分解过程,不添加气化剂。主要产物为生物油、炭和可燃气。其中热解气的热值受温度影响显著:在400~500℃时,热值约为12.5~16 MJ/m³;随着温度升高,热值可提升至16~17 MJ/m³并趋于稳定。主要可燃成分包括CO、H₂和CH₄。尽管部分高温热解气热值接近中热值燃气,但其成分复杂、含焦油量高,不宜直接燃烧或利用,需额外净化处理。
组分含量范围(基于不同工艺):H₂: 10%–26%,CO: 15%–42%,CH₄: 1%–20%,CO₂: 16%–23%,含有少量C₂以上烃类及焦油杂质。
2. 生物质气化气(Biomass gasification gas),是指以生物质为原料,在高温和有限氧气或气化剂条件下,通过热化学和氧化还原反应生成的混合可燃气体。如由农林废弃物、城市垃圾产生的木屑气、秸秆气、稻壳气、垃圾气等生物质气化气,其主要成分是CO、H₂、CH₄、N₂等。由于原料种类和制气工艺的差异,不同生物质气化气的气体组成及其燃烧特性呈现显著区别。主要用于燃烧锅炉及分布式能源系统。
生物质合成气(Biosyngas),是指以生物质为原料,在高温富氧或水蒸气条件下,通过气化或热解等热化学转化过程制得的可燃气体。是以生物质气化气为基础,经过净化、除尘、脱焦油、重整和水煤气反应等工艺处理后得到的以CO和H₂为主的气体,如由农林废弃物、城市垃圾产生等产生的合成气。可用于发电或进一步合成液体燃料。国家标准GB/T 40508-2021。
3. 沼气(Biogas),是指以生物质为原料,在厌氧条件下被厌氧菌利用而产生的气体,如由秸秆、污水污泥、禽畜粪便、餐厨垃圾等产生的沼气,其主要成分是CH₄、CO₂等。主要用于分布式能源系统。
4. 生物氢(Bio-hydrogen),是指通过生物技术手段,利用微生物代谢活动或生物质原料转化而产生的氢气。属于绿色清洁能源的一种,具有可再生、低排放、原料来源广泛等优势。
备注:
1) 国际标准:生物质气化气遵循 ISO/TC 238、EN 14961、ASTM D5757及美国ASTM D3172/D7025;沼气遵循 ISO/TC 255;非气化生物气遵循 ISO 24252:2021。
2) 始终参考当前适用的最新版本。
