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生物質(zhì)氣發(fā)展正當(dāng)時(shí)，理研計(jì)器助力能源安全高效利用！
發(fā)布時(shí)間：2023-06-14
中國工程院《中國可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告》中表示，我國含太陽能在內(nèi)每年開采的清潔能源有21.48億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。其中，生物質(zhì)能是水電的2倍且是風(fēng)電的3.5倍，占總量的54.5%，是我國最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?
作為人類最早使用的能源，生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源。據(jù)國際能源署（IEA），2030年全球36%的能源消費(fèi)來自可再生能源，其中生物質(zhì)能將占到60%。因此，發(fā)展生物質(zhì)能將為推動(dòng)碳減排與應(yīng)對(duì)氣候變化作出貢獻(xiàn)。
何為生物質(zhì)能
（一）生物質(zhì)
一切有生命的可以生長的有機(jī)物質(zhì)通稱為生物質(zhì)，包括植物、動(dòng)物和微生物。
廣義上的生物質(zhì)包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動(dòng)物及其生產(chǎn)的廢棄物。有代表性的生物質(zhì)如農(nóng)作物、農(nóng)作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動(dòng)物糞便。
狹義上的生物質(zhì)主要是指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實(shí)以外的秸稈、樹木等木質(zhì)纖維素、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質(zhì)。
生物質(zhì)中都蘊(yùn)藏著能源，我們稱其為生物質(zhì)能（biomass energy ）。
（二）生物質(zhì)能
生物質(zhì)能（biomass energy ）直接或間接地源自綠色植物的光合作用。生物質(zhì)能存儲(chǔ)在生物質(zhì)中，生物質(zhì)能以生物質(zhì)為載體。生物質(zhì)能可轉(zhuǎn)換為固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)。生物質(zhì)能源自太陽能，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源。
太陽能經(jīng)綠色植物的光合作用后轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能并存儲(chǔ)其中，此時(shí)，綠色植物是生物質(zhì)能的載體。動(dòng)物以綠色植物為食物，以此獲取生存代謝需要的能量，經(jīng)過轉(zhuǎn)化，存儲(chǔ)在動(dòng)物體內(nèi)的能量可能是糖或脂肪，糖或脂肪也是生物質(zhì)能，此時(shí)，動(dòng)物是生物質(zhì)能的載體。
生物質(zhì)能利用形式
生物質(zhì)燃燒是傳統(tǒng)的利用方式，但是熱效率低下，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，污染嚴(yán)重。在諸多生物質(zhì)利用方法中，生物質(zhì)氣化以其高效率、低成本、使用和運(yùn)輸方便等諸多優(yōu)點(diǎn)越來越受到人們的關(guān)注。
生物質(zhì)氣化技術(shù)
生物質(zhì)氣化是指在無氧或缺氧的高溫環(huán)境下，使生物質(zhì)固體原料發(fā)生熱分解或不完全燃燒而轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃?xì)獾臒峄瘜W(xué)轉(zhuǎn)化過程。
生物質(zhì)氣化原理是在一定的熱力學(xué)條件下，借助于氣化介質(zhì)（空氣、氧氣或水蒸氣等）的作用，使生物質(zhì)的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原、重整反應(yīng)，熱解伴生的焦油進(jìn)一步熱裂化或催化裂化成為小分子碳?xì)浠衔铮@得CO、H2和CH4等氣體。
生物質(zhì)氣化反應(yīng)原理圖
生物質(zhì)氣化化學(xué)反應(yīng)式（以空氣為氣化介質(zhì)）：CH1.4O0.6+0.4O2+1.5N2=0.7CO+0.3CO2+0.6H2+0.1H2O+(1.5N2)
01
生物質(zhì)氣體燃料的熱值：一般為5~8MJ/m3;
02
生物質(zhì)氣體燃料的成分：其主要可燃成分為CO、H2和CH4和一些C2H4高分子碳?xì)浠衔锛吧倭拷褂停?br />
03
生物質(zhì)氣體燃料的燃燒產(chǎn)物：生物質(zhì)氣體燃料是一種可再生的環(huán)保清潔型能源，硫含量很低，主要燃燒產(chǎn)物為CO2、H2O、N2；
生物質(zhì)氣化技術(shù)改變了傳統(tǒng)直接燃燒生物質(zhì)來獲取能量的方式，通過氣化技術(shù)，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵉目扇細(xì)怏w，大大提高生物質(zhì)能源的使用范圍。
生物質(zhì)氣化技術(shù)有以下獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：
1.環(huán)保清潔型氣體燃料；
2.燃燒特性好，燃燼率高；
3.含硫量極低，僅為燃料油的1/20左右，不用采取任何脫硫措施即可達(dá)到環(huán)保要求；
4.含氧量極低，燃燒時(shí)不用采取任何脫硝措施即可達(dá)到環(huán)保要求；
5.燃?xì)夂伊康停?br />
6.“0”排放：生物質(zhì)燃燒排放的C02與其在生長過程中吸收的C02相同，且替代了化石能源，減少了凈排放，根據(jù)《京都議定書》機(jī)制，生物質(zhì)燃料CO2為生態(tài)“0”排放。
生物質(zhì)氣化過程可分為4個(gè)過程，即：固體燃料干燥、熱分解反應(yīng)、還原反應(yīng)、氧化反應(yīng)。但這些反應(yīng)過程并不是相對(duì)獨(dú)立的，而是相互滲透，交錯(cuò)分布的。
反應(yīng)過程中隨著氣化溫度的升高氣化產(chǎn)氣量逐漸增大，CO2、H2、甲烷以及烴類氣體含量都有不同程度地增加，尤其是可燃組分濃度增大，改善了燃?xì)獾馁|(zhì)量。空氣-水蒸氣氣化劑能使H2和CO2的體積分?jǐn)?shù)明顯上升。水蒸氣能促進(jìn)生物質(zhì)氣化生成的焦油進(jìn)一步裂解，生成甲烷和CnHm等氣體產(chǎn)物。
使用氣體檢測(cè)儀來監(jiān)測(cè)氣化過程中的氣體組分，有助于我們掌控和優(yōu)化生物質(zhì)氣產(chǎn)氣工藝，提高產(chǎn)氣量及產(chǎn)氣品質(zhì)。
理研計(jì)器型號(hào)OHC-800，可以通過一個(gè)設(shè)備精確測(cè)量H2、CO2和CH4的單獨(dú)濃度，以及混合氣體的熱值，它還具有快速響應(yīng)時(shí)間，這有助于實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程。
▲這是一款伴隨了理研公司近90年的傳感器
在OHC-800內(nèi)部有兩種傳感器：一種是光學(xué)傳感器，另一種是聲波傳感器。通過使用理研計(jì)器自己的Op-Sonic計(jì)算方法，OHC-800可以獲得H2、CO2和CH4的濃度以及混合氣體的熱值。
理研計(jì)器的氣體測(cè)量系統(tǒng)結(jié)合了三個(gè)高精度傳感器來測(cè)量生物質(zhì)能可燃?xì)怏w的成分，具有防爆性能，能夠連續(xù)測(cè)量，有助于減少CO2排放。
生物質(zhì)氣化事故
由于生物質(zhì)氣化工藝中所具有的大量危險(xiǎn)因素，以及其相關(guān)安全措施的缺乏，導(dǎo)致其所造成的事故往往也會(huì)帶來重大的人員傷亡。
生物質(zhì)氣化工藝中會(huì)產(chǎn)生大量的CO、CO2以及少量的H2、CH4等氣體，這些氣體存在于氣化裝置、儲(chǔ)罐與輸送管道中，這使得在生物質(zhì)氣化工藝中，存在著大量的氣體安全隱患。
生物質(zhì)氣化工藝中的事故主要可分為兩類：
一、氣體爆炸事故
燃?xì)馀c空氣或氧氣混合，當(dāng)CO、H2、CH4等可燃性氣體與空氣混合達(dá)到一定濃度時(shí)，就會(huì)形成有爆炸危險(xiǎn)的混合氣體，這種氣體一旦遇到明火就會(huì)發(fā)生爆炸。
二、氣體泄漏導(dǎo)致的中毒事故
生物質(zhì)氣化工藝中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體CO，引起CO中毒的起因主要因?yàn)樵跉饣b置中的反應(yīng)過程中C的不完全燃燒會(huì)產(chǎn)生大量CO，泄漏后會(huì)導(dǎo)致CO中毒；同時(shí)生物質(zhì)氣化工藝過程中產(chǎn)生的CO2也會(huì)導(dǎo)致中毒。
所以，有必要監(jiān)測(cè)生物質(zhì)氣化工藝過程中產(chǎn)生的H2、CO、CO2和CH4的安全濃度，理研計(jì)器一直致力于自主研發(fā)高精度的氣體檢測(cè)儀器，持續(xù)關(guān)注大氣環(huán)境的變化態(tài)勢(shì)，用智能化的氣體檢測(cè)儀器，準(zhǔn)確檢測(cè)出環(huán)境中的CO2，CH4和CO等氣體。
● GX-6000作為一種復(fù)合型的便攜式氣體檢測(cè)儀，能夠檢測(cè)可燃?xì)怏w、氧氣、硫化氫、一氧化碳、氨氣及近千種氣體。
GX-6000利用泵吸式采樣主動(dòng)把待檢測(cè)氣體抽到傳感器的氣室，響應(yīng)時(shí)間比擴(kuò)散式快很多，在檢測(cè)氣體的微量泄漏、檢查泄漏點(diǎn)等方面獨(dú)占鰲頭。在使用期間，不僅能檢測(cè)氨氣濃度，還能監(jiān)測(cè)氣體濃度的變化，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示在氣體檢測(cè)儀顯示屏上。
● GD-70D系列固定式氣體報(bào)警器、外觀新穎、品質(zhì)卓越，可實(shí)時(shí)24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)，超標(biāo)自動(dòng)聲光報(bào)警，自動(dòng)排除險(xiǎn)情，適用于各種環(huán)境中的危險(xiǎn)氣體濃度和泄漏檢測(cè)。
● 實(shí)時(shí)在線檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警；
● 對(duì)危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)安全起到了預(yù)警作用；
● 具有信號(hào)穩(wěn)定，精度高，重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)；
● 可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警和遠(yuǎn)程監(jiān)控，報(bào)警功能；
結(jié)語
生物質(zhì)氣化技術(shù)是近幾年發(fā)展的一項(xiàng)新能源利用技術(shù)，對(duì)改善居住及大氣環(huán)境、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善生產(chǎn)生活方式均具有重大意義，但也出現(xiàn)一些氣體安全問題，需要我們合理利用氣體檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避。
安全生產(chǎn)是關(guān)系人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的大事，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的標(biāo)志。在生產(chǎn)過程中，通過安裝氣體檢測(cè)報(bào)警裝置，時(shí)刻檢測(cè)有毒有害氣體泄漏濃度，將風(fēng)險(xiǎn)隱患控制在源頭。圖片
理研計(jì)器擁有600多種氣體傳感器和100多種氣體探測(cè)器。未來，我們?nèi)詫⒉粩嚅_發(fā)新產(chǎn)品、研發(fā)各項(xiàng)新功能，使得氣體檢測(cè)儀在應(yīng)用上更先進(jìn)、更適合日新月異的市場(chǎng)環(huán)境，致力于為用戶提供一個(gè)可靠、準(zhǔn)確、安全的氣體檢測(cè)方案。
理研計(jì)器必將在未來氣體產(chǎn)業(yè)的生命安全畫卷中，添上濃墨重彩的一筆，守護(hù)人們的幸福生活，為生產(chǎn)和生活不斷創(chuàng)造新價(jià)值！為用戶選配適合原理的檢測(cè)儀，用成熟的工藝完善氣體檢測(cè)系統(tǒng)。