T/JSERS 1-2022 生物质气化多联产装置设计及性能规范

ICS：27.010

江苏省能源研究会团体标准

T/JSERS1-2022

生物质气化多联产装置设计及技术规范

Designandtechnicalspecificationofbiomass

gasificationpoly-generationplant

(终审稿）

2022–04–27发布2022–06–01实施

江苏省能源研究会发布

目次

前言.......................................................................II

1范围......................................................................1

2规范性引用文件.............................................................1

3术语和定义.................................................................1

4总则......................................................................3

5基本规定...................................................................4

5.1一般规定...............................................................4

5.2装置工艺设计要求.......................................................4

5.3装置结构设计要求.......................................................8

5.4装置安装设计要求.......................................................8

5.5装置运行维护要求.......................................................9

6性能指标...................................................................9

6.1一般要求...............................................................9

6.2装置指标...............................................................9

6.3产物指标..............................................................10

7安全要求..................................................................12

7.1防爆装置..............................................................12

7.2燃气报警..............................................................13

7.3电气联锁..............................................................14

7.4吹扫..................................................................14

附录A（规范性）外部含灰率的测定...........................................15

附录B（规范性）气化强度计算方法...........................................16

附录C（资料性）耐火材料...................................................17

附录D（规范性）气化产物计算方法...........................................20

I

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规

则》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由江苏省能源研究会提出并归口。

本文件起草单位：合肥德博生物能源科技有限公司、东南大学、兴化荣宝油脂有限公司。

本文件主要起草人：赵成武、鲁万宝、张守军、张会岩、郝振威、刘波、李静、蔡明翔、

吴银龙、张政、冯干、胡鹏、吴石亮、李益瑞、张广林、王亚军、毕张飞。

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II

生物质气化多联产装置设计及技术规范

1范围

本文件规范了生物质气化多联产装置的基本规定、性能指标及安全要求等内容。

本文件适用于农林生物质原料收到基处理量大于300kg/h的生物质气化多联产工业化装

置，不适用于农林生物质原料收到基处理量小于300kg/h的生物质气化多联产实验型装置。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期

的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改单）适用于本文件。

GB567爆破片与爆破片装置

GB/T985.1气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口

GB/T17664木炭和木炭试验方法

GB/T20801.5压力管道规范工业管道检验与试验

GB/T28733固体生物质燃料全水分测定方法

GB50009建筑结构载荷规范

GB50016建筑设计防火规范

GB50057建筑物防雷设计规范

GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范

GB50195发生炉煤气站设计规范

GB50211工业炉砌筑工程施工与验收规范

GB50264工业设备及管道绝热工程设计规范

NB/T47003.1钢制焊接常压容器

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

1

3.1

农林生物质原料rawmaterialofagriculturalandforestrybiomass

农业和林业生产与加工过程中产生、可供后续能源化利用的农业剩余物（如玉米秸、麦

秸、稻杆、棉杆和稻壳等）和林业剩余物（如木材、竹材、木屑、竹屑、锯末和果壳等）等。

3.2

生物质气化biomassgasification

以农林生物质为原料，以空气、氧气、水蒸气或它们的混合气为气化剂，通过热解、氧

化、还原等多个热转化反应将固态生物质转化为含有CO、H2、CH4、CnHm等可燃气。

3.3

生物质气化多联产biomassgasificationpolygeneration

以农林生物质为原料，经热解气化制取生物质炭、生物质燃气、生物质液等多种产物的

技术。

3.4

生物质燃气biomassgas

农林生物质原料通过热解或气化等热化学转化方式产生的可燃气体。

3.5

生物质炭biochar

农林生物质原料经热解气化后得到的固体产物。

3.6

外部含灰率extraashcontent

农林生物质原料样品中的外在灰分质量占农林生物质原料质量的百分比。

3.7

额定原料消耗量ratedrawmaterialconsumption

在额定反应负荷下，单位时间内农林生物质气化多联产装置反应消耗的原料质量。

3.8

气化强度gasificationintensity

单位横截面积的气化反应器在单位时间内气化农林生物质原料的能力。

3.9

气化有效热效率gasificationeffectivethermalefficiency

农林生物质原料经气化反应后产生可供后续进行热利用的能量包括有生物质燃气、生物

2

质焦油、生物质炭等所携带的物理显热及化学热能量之和与参与反应的农林生物质原料热量

的百分比。

3.10

生物质炭收率biocharyield

单位时间内反应产生的生物质炭质量与参与反应的农林生物质原料质量的百分比。

3.11

气体产率gasyield

单位农林生物质原料经气化反应所产生的生物质燃气在标准状态下的体积。

3.12

气体热值gascalorificvalue

标准状态下单位体积的生物质燃气所包含的化学能，一般所指低位热值。

3.13

生物质炭含碳率biocharcarboncontent

生物质炭中固定碳的质量占生物质炭质量的百分比。

3.14

生物质液biomassliquid

农林生物质原料经气化反应生成的常温下呈液态、高温时呈气态的物质，以生物质焦油、

生物质醋液为主要组分。

3.15

生物质提取液biomassextract

生物质液经冷凝、分离、回收及提纯后得到含有酸类、醇类、酯类、醛类、酮类、酚类

等多种化学成分的一种液体。

3.16

生物质焦油biomasstar

农林生物质高温热解气化过程中产生的气体冷凝后得到的黑褐色或褐色粘性液体。

4总则

4.1为了规范和指导生物质气化多联产装置设计，提高行业发展水平，使生物质气化多

联产装置满足稳定运行、安全可靠、经济合理、技术先进、“四节一环保”等要求，制定本

3

规范。

4.2生物质气化多联产装置设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准规定。

5基本规定

5.1一般规定

5.1.1生物质气化多联产装置设计应遵循生物质多组分价值分级利用的原则。

5.1.2生物质气化多联产装置设计应根据实际工程运行现状，不断总结生产经验，实时对装

置进行优化、改进及升级。

5.1.3生物质气化多联产装置中关键设备设计使用寿命不应低于20年，主体钢构件使用寿命

不低于20年。

5.1.4装置的防雷设计应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057的有关规定。

5.1.5生物质气化多联产装置场站的火灾危险性分类及防火等级设计按现行国家标准《建筑

设计防火规范》GB50016执行，生物质气化多联产装置车间应属于乙类火灾危险性生产厂

房，其建筑耐火等级不应低于二级。

5.2装置工艺设计要求

5.2.1生物质气化多联产装置的选择可分为下吸式固定床生物质气化多联产装置、上吸式固

定床生物质气化多联产装置、流化床生物质气化多联产装置等。

5.2.2流化床、上吸式固定床生物质气化多联产装置系统可以分为正压系统、负压系统和加

压系统。下吸式固定床生物质气化多联产装置分为负压和正压系统。正压、加压系统需保证

原料的可靠供给，负压系统需保证燃气的安全输送。

5.2.3生物质气化多联产装置在炉型选择与原料的匹配上应参考表1的规定。

表1生物质气化多联产装置与适用的生物质原料种类

生物质气化多联产装置类型适用的农林生物质原料

上吸式固定床生物质气化多联产装置主要适用于块状的原料，如木片、竹片、秸秆压块等。

主要适用于谷壳、果壳等颗粒状原料，如稻壳、杏仁壳、

下吸式固定床生物质气化多联产装置

全国团体标准信息平台棕榈壳、桃壳、椰壳。

主要适用于粉状、均质原料，如竹屑、木屑、锯末及高水

流化床生物质气化多联产装置

分、易结渣生物质原料。

4

5.2.4进入生物质气化多联产装置的农林生物质原料应当进行破碎、干燥、除灰等处理，外

部含灰率的测定应当符合规范，测定方法参见附录A。含水率的测定方法应按现行国家标准

《固体生物质燃料全水分测定方法》GB/T28733中规定的方法执行。生物质气化多联产装

置所用农林生物质原料的特性应满足表2的相关规定，其中棕榈壳、桃壳、椰壳等果壳同杏

仁壳指标。

表2主要农林生物质原料的特性要求

粒径含水率外部含灰率

原料种类

cm%%

木片5-10≤20≤3

竹片5-10≤20≤2

秸秆压块3-5≤15≤3

稻壳-≤13≤5

杏仁壳-≤10≤3

竹屑-≤45≤5

木屑-≤45≤5

5.2.5生物质气化多联产装置的规模大小应根据农林生物质原料量进行确定，考虑到收储及

装置的机械性能，工业化应用的生物质气化多联产装置额定原料消耗量设计应当符合表3

的相关规定，生物质气化多联产装置的运行负荷调整应按照额定原料消耗量的60%-110%进

行。

表3生物质气化多联产装置的额定原料消耗量（单台）

额定原料消耗量

生物质气化多联产装置类型

kg/h

上吸式固定床生物质气化多联产装置3500~10000

下吸式固定床生物质气化多联产装置1800~4000

流化床生物质气化多联产装置1000~20000

5.2.6生物质气化多联产装置内原料层应设计在合理高度，且不应小于表4的规定，流化床

生物质气化多联产装置对原料层的高度不作限制，但流化床生物质气化多联产装置的床料高

度不应小于500mm。

表4生物质气化多联产装置内料层高度

5

原料层高度

生物质气化多联产装置类型

mm

上吸式固定床生物质气化多联产装置3500

下吸式固定床生物质气化多联产装置2500

5.2.7生物质气化多联产装置内部反应温度的调整应符合表5的规定。

表5生物质气化多联产装置反应温度区间

反应温度区间

生物质气化多联产装置类型

℃

上吸式固定床生物质气化多联产装置300~650

下吸式固定床生物质气化多联产装置450~750

流化床生物质气化多联产装置600~800

5.2.8生物质气化多联产装置生物质炭产品品质与设计反应温度相关，生物质气化多联产装

置燃气出口温度应符合表6的规定。

表6生物质气化多联产装置燃气出口温度

装置燃气出口温度

生物质气化多联产装置类型

℃

上吸式固定床生物质气化多联产装置80~150

下吸式固定床生物质气化多联产装置350~450

流化床生物质气化多联产装置550~780

5.2.9生物质气化多联产装置炉型和容量的设计，应根据生物质原料的来源、品种、供应规

模、各种产品的市场需求、投资、工艺流程以及技术经济综合比较后进行确定，同时生物质

气化多联产装置的设计应符合下列要求：

Ⅰ流化床生物质气化多联产装置

5.2.10流化床生物质气化多联产装置的布风装置设计应有较高的抗敲打及抗烧损能力，应使

物料能够流化均匀，风帽口应便于清理。

5.2.11流化床生物质气化多联产装置的炭输送绞龙装置应符合下列要求：

1）炭输送绞龙输送量不宜小于生物质气化多联产装置额定工作运行时生物质炭产量

的150%；

2）生物质炭出口设置多级密封装置；

6

3）炭输送绞龙应具备正反转功能。

Ⅱ上吸式固定床生物质气化多联产装置

5.2.12上吸式固定床生物质气化多联产装置炉排装置设计应符合下列要求：

1）上吸式固定床生物质气化多联产装置的炉排设计应满足运行的需求，支撑气化的燃

料层，有效松动料层、消除架桥、排出生物质炭，满足进入炉排内的空气气流分布匀速的要

求；

2）上吸式固定床生物质气化多联产装置的炉排转速设定应满足相关技术要求，炉排的

驱动装置宜采用变频调速技术，且应采取相关减震措施，驱动装置固定处基础载荷不低于设

计值的1.5倍。

5.2.13上吸式固定床生物质气化多联产装置的炉前给料装置应采用密封式。

5.2.14生物质气化多联产