生物質(zhì)固體成型燃料(2學(xué)時(shí))

1、生物質(zhì)固體成型燃料液態(tài)技術(shù)（生物乙醇、甲醇和生物柴油）新能源風(fēng)能太陽(yáng)能地?zé)崮艹毕苌镔|(zhì)能利用形式氣態(tài)技術(shù)（生物沼氣、垃圾沼氣、木質(zhì)氣）固態(tài)技術(shù)農(nóng)林廢棄物直燃、壓縮成型（發(fā)電、供熱）我國(guó)生物質(zhì)能利用重點(diǎn)領(lǐng)域和總體布局表注：表格由可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃整理而成隨著生態(tài)文明村鎮(zhèn)的建設(shè)和社會(huì)用能水平的提高，秸稈等生物質(zhì)能的管理利用問(wèn)題越來(lái)越突出，一些村鎮(zhèn)仍然在焚燒秸稈，造成新的環(huán)境污染。另一方面礦物能源的漲價(jià)，使很多人又重新把目光轉(zhuǎn)向秸稈等生物質(zhì)能，但是大量秸稈等生物質(zhì)的儲(chǔ)存、利用、防火安全等技術(shù)問(wèn)題需要解決。廣義生物質(zhì)能包括植物種子、秸稈、樹木枝條、牧草、畜禽糞便以及生活有機(jī)垃圾等。狹義的生

2、物質(zhì)能通常是指農(nóng)業(yè)、林業(yè)廢棄物，如各種作物秸稈、樹葉、鋸屑、蔗渣等。什么是生物質(zhì)能？生物質(zhì)的缺陷：松散性易燃性、持續(xù)性低如何解決生物質(zhì)的松散性、易燃性、不均勻性問(wèn)題？解決自然界生物質(zhì)的松散性、易燃性、不均勻性、安全儲(chǔ)存等問(wèn)題，直接的解決辦法是壓縮成致密固化塊，根據(jù)形狀和致密程度的不同，人們把這些產(chǎn)品根據(jù)形狀叫做生物質(zhì)顆粒、生物質(zhì)壓塊或生物質(zhì)壓餅、生物質(zhì)燃料棒。 生物質(zhì)固化壓縮成型生物質(zhì)能成型燃料的優(yōu)勢(shì)：在體積熱值方面接近煤，可作為煤的替代燃料；便于貯存和運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。 正常燃燒情況下無(wú)煙塵和黑煙排出，煙氣中SO2、NOX、CO的排放濃度均低于國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，污染物排放小于煤。 是居民生活炊事取暖和

3、工業(yè)生產(chǎn)用能的良好燃料，可替代煤炭、天然氣、液化氣等不可再生能源作為新型的能源供應(yīng)。生物質(zhì)燃料二氧化碳零排放植物生長(zhǎng)期吸收二氧化碳生物質(zhì)燃料燃燒排放的CO2是植物生長(zhǎng)期所吸受的，不會(huì)增加大氣中CO2的總量。國(guó)際上稱之為CO2零排放，也稱碳中性。燃燒排放二氧化碳生物質(zhì)成型燃料鍋爐類型工 業(yè) 鍋 爐燃料種類燃煤(散煤)燃煤(型煤）燃用生物質(zhì)天然氣熱效率 (%)65757580808390大氣污染物排放煙塵(mg/m3)1500800250微量SO2 (mg/m3)1.2S3.2S1.0S2.2S20微量NOX (mg/m3)1001508015050150150CO (%)0.080.10.050

4、.10.050.40.02CO2 (t/t煤)1.51.61.41.5排放與生長(zhǎng)期抵消2.4（t/km3）林格曼黑度(級(jí))12111工業(yè)鍋爐熱性能及大氣污染物排放現(xiàn)狀公司生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)燃用生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐節(jié)能和減排生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐檢測(cè)結(jié)果檢測(cè)單位盛昌公司 中國(guó)經(jīng)濟(jì)時(shí)報(bào)社 房山區(qū)復(fù)興苗木繁育中心 鍋爐容量（MW）0.7 2.1 1.4熱效率 (%)818383大氣污染物排放煙塵(mg/m3)285 （6）260（8）215（8）SO2 (mg/m3)2010NOX (mg/m3)11712585CO (%)0.120.110.10CO2 (t/t煤)1.51.61.6林格曼黑度(級(jí))

5、111不同能源鍋爐燃料成本比較（0.7MW）經(jīng)濟(jì)性項(xiàng)目煤炭（類煙煤）輕柴油天燃?xì)馍镔|(zhì)燃料燃料發(fā)熱量5000(KJ/kg)10200(KJ/kg)8700(KJ/m3)3800(KJ/kg)鍋爐效率74%88%88%80%燃料密度(kg/m3)1100-1400(kg/m3)830-860(kg/m3)0.74(kg/m3)600-1000(kg/m3)燃燒CO2排放量.kg/kg1.783.061.960燃燒SO2排放量.g/kg0.5% (特低硫煤)0.25%（設(shè)計(jì)用代表燃油）/0.1%燃燒NOX排放量.g/kg2.943.671.87 (g/m3)1.02市場(chǎng)價(jià)格800元/噸7571元/

6、噸1.95元/立方米600元/噸燃料消耗(1噸鍋爐/小時(shí))163kg/h67 kg/h79 m3/h198 kg/h燃料費(fèi)用(1噸鍋爐/小時(shí))元130.4507.26154.05118.81.以上價(jià)格以北京市2010年5月份格為參考2.煤的含硫量以特低硫煤為準(zhǔn)，燃油以設(shè)計(jì)用代表性燃油為準(zhǔn)3.污染物的排放以全國(guó)污染物普查排放系數(shù)手冊(cè)為準(zhǔn)?！澳茉磫?wèn)題”“環(huán)境問(wèn)題”“三農(nóng)問(wèn)題” 農(nóng)林廢棄物資源化利用 改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu) 提高農(nóng)民收入、增加農(nóng)民就業(yè)崗位 新的、可再生的替代能源 優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、增加能源供給 提高能源使用效率 CO2零排放、SO2、氮氧化物低排放 減少秸稈焚燒污染空氣生物質(zhì)成型燃料有助于解決

7、我國(guó)三大戰(zhàn)略難題 歐洲、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入商品化階段，擁有成熟的技術(shù)，完整的標(biāo)準(zhǔn)體系和不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)。國(guó)外生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以德國(guó)為例40多座生物質(zhì)燃料廠，240萬(wàn)噸1100多個(gè)生物質(zhì)工業(yè)供暖設(shè)施 超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)民用生物質(zhì)顆粒采暖爐200多座生物質(zhì)熱電聯(lián)供廠，2008年供電超過(guò) 1170萬(wàn)千瓦時(shí) 可再生能源供熱的92%來(lái)自于生物質(zhì)能，其中77.8%來(lái)自于生物質(zhì)成型燃料成型燃料廠經(jīng)銷商爐具制造商鍋爐制造商配件商協(xié)會(huì)及組織 德國(guó)2008年可再生能源供熱統(tǒng)計(jì) 生物質(zhì)成型燃料（民用）生物質(zhì)成型燃料（工業(yè)）生物質(zhì)成型燃料（熱電聯(lián)產(chǎn)）液態(tài)生物質(zhì)燃料生物質(zhì)燃?xì)饫惿镔|(zhì)

8、太陽(yáng)能供熱深層地?zé)釡\層地?zé)釃?guó)內(nèi)生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀生物質(zhì)資源豐富我國(guó)糧食與秸稈產(chǎn)量發(fā)展趨勢(shì)（根據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒整理） 我國(guó)秸稈年產(chǎn)量約7億噸，另有約1.2億噸稻殼、蔗渣、花生殼等剩余物。據(jù)農(nóng)業(yè)部對(duì)糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)分析，到2020年我國(guó)主要作物的秸稈總量將達(dá)到8億噸。 我國(guó)林木生物質(zhì)資源預(yù)測(cè)（億噸 ）我國(guó)現(xiàn)有生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)廠近200家。秸稈燃料廠主要分布在華北、華中和東北等地；木質(zhì)顆粒燃料廠主要集中在華東、華南、東北和內(nèi)蒙等地。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有成型設(shè)備生產(chǎn)廠家100多家，主要分布在河南、河北、山東等地區(qū)。國(guó)內(nèi)生物質(zhì)燃燒技術(shù)生物質(zhì)成型燃料村鎮(zhèn)應(yīng)用爐具生物質(zhì)工業(yè)鍋爐生物質(zhì)電站鍋爐生物質(zhì)爐具和鍋爐近來(lái)也有

9、長(zhǎng)足發(fā)展，如廣州迪森、重慶良奇、山東多樂、湖南萬(wàn)家、張家界三木、北京桑普和北京老萬(wàn)等。但由于種種原因，使用可靠、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)廉物美、能批量投入工業(yè)生產(chǎn)、滿足廣大用戶使用要求的產(chǎn)品并不多。國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策序號(hào)政策文件相關(guān)內(nèi)容1可再生能源法本法是為了促進(jìn)可再生能源的開發(fā)利用，增加能源供應(yīng)，改善能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展而制定的。2可再生能源發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃到2010年和2020年，生物質(zhì)固體成型燃料年利用量分別達(dá)到100萬(wàn)噸和5000萬(wàn)噸。3財(cái)政部秸稈能源化利用補(bǔ)助資金管理暫行辦法：150元/噸秸稈4關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見有序發(fā)展以秸稈為原料的生物質(zhì)能。積極

10、利用秸稈固化成型及炭化等發(fā)展生物質(zhì)能，逐步改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)。加大資金投入，對(duì)生產(chǎn)秸稈固化成型燃料等給予適當(dāng)資金支持。5農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（0715年)到2010年，全國(guó)建成400個(gè)左右秸稈固化成型燃料應(yīng)用示范點(diǎn)，秸稈固化成型燃料年利用量達(dá)到100萬(wàn)噸左右，到2015年，秸稈固化成型燃料年利用量達(dá)到2000萬(wàn)噸左右。序號(hào)政策文件相關(guān)內(nèi)容6能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃“十一五”期間，重點(diǎn)發(fā)展資源潛力大、技術(shù)基本成熟的風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)成型燃料、太陽(yáng)能利用等可再生能源，以規(guī)?；ㄔO(shè)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。7關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展高效清潔能源。逐步減少原煤直接使用。大力發(fā)展風(fēng)能

11、、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、水能等可再生能源和替代能源?中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案減緩溫室氣體排放的重點(diǎn)領(lǐng)域之一是“推進(jìn)生物質(zhì)能源的發(fā)展，以生物質(zhì)發(fā)電、沼氣、生物質(zhì)固體成型燃料和液體燃料為重點(diǎn)，大力推進(jìn)生物質(zhì)能源的開發(fā)和利用。點(diǎn)火容易燃燒速度均勻適中燃燒所需的氧量與外界滲透擴(kuò)散的氧量能夠較好的匹配燃燒波浪較小，燃燒相對(duì)穩(wěn)定。生物質(zhì)成型燃料燃燒特性生物質(zhì)燃燒過(guò)程特點(diǎn)：三個(gè)階段：1）預(yù)熱干燥；2）揮發(fā)分的析出、燃燒與焦炭形成；3）殘余焦炭燃燒。含水量高且多變，熱值低，爐前熱值變化快，燃燒組織困難；密度小，空隙率高，結(jié)構(gòu)松散，迎風(fēng)面積大，懸浮燃燒比例大；揮發(fā)分高，且析出溫度低、析出過(guò)程迅速，燃燒組織

12、需與之適應(yīng)；著火容易，燃盡困難；堿金屬和氯腐蝕問(wèn)題突出燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)與運(yùn)行方式的選擇須從其燃燒特性出發(fā)！生物質(zhì)燃燒特性生物質(zhì)成型燃料燃燒機(jī)理靜態(tài)滲透式擴(kuò)散燃燒，燃燒過(guò)程從燃料的著火后開始，其燃燒過(guò)程分成：(1)表面可燃揮發(fā)物燃燒，形成橙黃色火焰。(2)除表面部分可燃揮發(fā)物燃燒外，表層部分的碳處于過(guò)渡燃燒區(qū)，形成橙紅色較長(zhǎng)火焰。(3) 表面仍有較少的揮發(fā)分燃燒，更主要的是燃燒向成型燃料更深層滲透。焦碳擴(kuò)散燃燒，燃料表層生成薄灰殼，外層包圍著淡藍(lán)色短火焰。(4)燃料進(jìn)一步向更深層發(fā)展，在層內(nèi)主要進(jìn)行碳燃燒，在球表面進(jìn)行一氧化碳的燃燒。（5）燃盡灰殼不斷加厚，可燃物基本燃盡。特點(diǎn)：體積小，密度大，儲(chǔ)

13、運(yùn)方便燃料致密，燃燒持續(xù)穩(wěn)定、周期長(zhǎng)，燃燒效率高燃燒后的灰渣及煙氣中污染物含量小與常規(guī)生物質(zhì)及煤差別大，燃燒設(shè)備需重新設(shè)計(jì)（包括：爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)分布、過(guò)量空氣系數(shù)大小、受熱面布置等）國(guó)內(nèi)：規(guī)模不大。國(guó)外：燃燒設(shè)備已定型，加工工藝合理、專業(yè)化、自動(dòng)化程度高、熱效率高、排煙污染??；已產(chǎn)業(yè)化，在加熱、供暖、干燥、發(fā)電等多領(lǐng)域推廣應(yīng)用 引進(jìn)技術(shù)不合國(guó)情國(guó)外：林業(yè)廢棄物； 國(guó)內(nèi)：秸稈類生物質(zhì)成型燃料技術(shù)堿金屬問(wèn)題生物質(zhì)灰高堿金屬含量堿金屬熔點(diǎn)低、易揮發(fā)堿金屬易與床料等反應(yīng)積灰、結(jié)渣、聚團(tuán)特點(diǎn)：燃燒過(guò)程中不可避免造成鍋爐壽命、熱效率降低嚴(yán)重影響鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行生物質(zhì)燃燒存在的問(wèn)題

14、結(jié)渣主要是由煙氣中夾帶的熔化或半熔化的灰粒（堿金屬鹽）接觸到受熱面凝結(jié)下來(lái)，并在受熱面上不斷生長(zhǎng)、積聚而成，它的表面往往堆積較堅(jiān)硬的灰渣燒結(jié)層，多發(fā)生在爐內(nèi)輻射受熱面上 積灰則是由生物質(zhì)中易揮發(fā)物質(zhì)（主要是堿金屬鹽）在高溫下?lián)]發(fā)進(jìn)入氣相后, 與煙氣、飛灰一起流過(guò)煙道和受熱面(主要是過(guò)熱器和再熱器)等設(shè)備時(shí)，會(huì)通過(guò)一系列的氣固相之間的復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程以不同的形態(tài)在對(duì)流受熱面上發(fā)生凝結(jié)、沾附或者沉降 堿金屬問(wèn)題聚團(tuán)：生物質(zhì)原料中的堿金屬在流化床床料中在一定高溫條件下反應(yīng)形成低熔點(diǎn)的共晶化合物而引起顆粒聚團(tuán)，妨礙流化，甚至造成流化失敗顆粒被覆層包裹，覆層間相互粘結(jié)灰中的低溫共晶體熔融粘結(jié)流化床燃

15、后料形態(tài)2SiO2+Na2CO3=Na2O2SiO2+CO24SiO2+K2CO3=K2O4SiO2+CO2床料中大塊聚團(tuán)樣造成床結(jié)渣的幾個(gè)關(guān)鍵因素：燃料特性 溫度 床料的選擇 覆蓋層 常用結(jié)渣指標(biāo)：灰熔點(diǎn)、灰成分和灰粘度灰熔點(diǎn)并不適合作為生物質(zhì)積灰結(jié)渣的單一判別指標(biāo)還應(yīng)綜合考慮基于灰成分和灰粘度的生物質(zhì)積灰結(jié)渣特性指標(biāo)：堿酸比、硅比、硅鋁比、堿性指數(shù)、灰沾污指數(shù)等酸性氧化物一般具有較高的熔點(diǎn)，堿性氧化物構(gòu)成的礦物質(zhì)多屬于低熔點(diǎn)化合物，故這兩種氧化物的比值，可反映燃料中的原生的及燃燒生成的低熔點(diǎn)鹽類的多少。 堿酸比：堿酸比指標(biāo)判別結(jié)渣的分級(jí)界限 Rb/a1.75結(jié)渣傾向低中高嚴(yán)重硅比是一個(gè)權(quán)衡

16、液態(tài)渣粘度的指標(biāo)。硅比G增加，渣的粘度也增加，其計(jì)算公式如下：硅比：式中：當(dāng)量Fe2O3= Fe2O3+1.1 FeO+ 1.43Fe若：G78.8，輕微結(jié)渣；G=66.1-78.8， 中等結(jié)渣；G66.1，嚴(yán)重結(jié)渣硅鋁比：硅鋁比的大致判別界限：(SiO2/Al2O3)2.65 時(shí)屬嚴(yán)重結(jié)渣。 定義：燃料的單位發(fā)熱量中的堿金屬氧化物(K2O+Na2O)的質(zhì)量含量(kg/GJ)。其表達(dá)式如下： Yt(YK2O+YNa2O)/Q堿性指數(shù)：Q燃料在干燥基和定容條件下的高位發(fā)熱量，GJ/KgYt燃料中的灰分百分含量，YK2O、YNa2O灰分中堿性氧化物K2O+Na2O的百分含量，其判別條件為：當(dāng)堿性指

17、數(shù)小于0.17時(shí)，發(fā)生結(jié)渣的可能性極?。划?dāng)堿性指數(shù)在0.170.34之間，發(fā)生結(jié)渣的可能性增加；當(dāng)堿性指數(shù)大于0.34時(shí)，發(fā)生結(jié)渣 灰沾污指數(shù)(略）生物質(zhì)試樣堿酸比硅比硅鋁比堿金屬含量堿性指數(shù)沾污指數(shù)木屑0.72368.999.58411.9430.341.496花生殼0.75869.527.61118.5520.341.712谷殼0.09894.5565.683.5450.340.004886稻秸0.53275.6275.9516.9820.341.402生物質(zhì)的結(jié)渣指標(biāo)計(jì)算值 綜合各指標(biāo)可得出，稻秸和花生殼的結(jié)渣傾向嚴(yán)重，木屑次之，谷殼相對(duì)輕微。 防止?fàn)t內(nèi)積灰、結(jié)渣、聚團(tuán)的對(duì)策與煤混燒，降

18、低燃料堿金屬含量對(duì)流化床，尋找適宜的惰性床料?？梢赃x擇富含抑制聚團(tuán)燒結(jié)元素的床料，提高了燒結(jié)發(fā)生的溫度，以保證正常流化合理的風(fēng)速和一二次風(fēng)比，控制密相區(qū)燃燒份額和合理的床溫采用煙氣再循環(huán)控制床溫及時(shí)排出大渣，保證均勻流化監(jiān)視爐內(nèi)各點(diǎn)溫度和控制風(fēng)量堿金屬問(wèn)題解決方法氯腐蝕問(wèn)題生物質(zhì)中氯含量相對(duì)較高（如稻草），氯在燃燒過(guò)程中的揮發(fā)及其與鍋爐受熱面的反應(yīng)會(huì)引起鍋爐的腐蝕。 生物質(zhì)燃料鍋爐發(fā)生高溫氯腐蝕的原因主要是生物質(zhì)中的氯在燃燒過(guò)程中以HCl形式揮發(fā)出來(lái)，與鍋爐的金屬壁面發(fā)生反應(yīng) ：Fe+2HClFeCl2+H22Fe+6HCl2FeCl3+3H22FeCl2+Cl22FeCl32Fe+ 3Cl2

19、2FeCl34FeCl3+3O22Fe2O3+6Cl24FeCl2+3O23Fe2O3+4Cl2Fe2O3(保護(hù)膜)+6HCl2FeCl3+3H2O4FeCl2+O22FeCl3+2FeOCl4FeOCl+ O22Fe2O3+2Cl2只要HCl和Cl2不斷補(bǔ)充，腐蝕反應(yīng)就會(huì)一直進(jìn)行，而且，F(xiàn)eCl3熔點(diǎn)很低。僅為282，較易揮發(fā)，對(duì)保護(hù)膜的破壞較為嚴(yán)重。除了對(duì)Fe、Fe2O3的侵蝕外，氯與氯化物還可在一定條件下對(duì)Cr2O3保護(hù)膜構(gòu)成腐蝕： 2Cr2O3+4Cl2+O24CrO2Cl2Cr2O3+4HCl+H22CrCl2+3H2O2Cr2O3+8NaCl+5O24Na2CrO4+4Cl24Cr

20、Cl2+3O2Cr2O3+4Cl22MCl+SO3+H2OM2SO4+2HCl2MCl+SO2+O2M2SO4+Cl2當(dāng)氯、硫化合物共存時(shí)： 氯腐蝕問(wèn)題氯、硫化物+ H2O、O2，加速高溫腐蝕過(guò)程。除了以上高溫氣體腐蝕和熔融鹽腐蝕之外，HCl氣體還易在煙道出口處形成露點(diǎn)腐蝕。合理調(diào)整工況加入鈣基吸收劑脫氯 過(guò)熱器材料選耐腐蝕的不銹鋼容易腐蝕區(qū)加保護(hù)套管在管壁采用高溫噴涂各部分過(guò)熱器布置有效吹灰器，加強(qiáng)吹灰高溫氯腐蝕防治措施：氯腐蝕問(wèn)題解決方法如何將秸稈壓塊成型？如何將秸稈壓塊成型？ 壓塊成型機(jī)在工作時(shí)，先將生物質(zhì)秸稈粉碎成1030毫米，由輸送機(jī)輸送至強(qiáng)制喂料器，強(qiáng)制喂入壓縮機(jī)環(huán)模腔內(nèi)。在壓輥和環(huán)模的摩擦擠壓下，