生物质燃烧技术
摘要：清华大学生物质燃烧技术建立在清华大学独立知识产权的生活垃圾清洁焚烧及综合利用专利技术上，综合考虑了生物质燃料的特点，循环流化床锅炉经特殊设计，以保证生物质燃料的充分燃烧，并避免积灰、结渣及腐蚀现象。用于生物质燃烧的热风发生装置已申请专利。
一、概况
清华大学热能工程系对生物质的焚烧及其综合利用进行了十多年的研究，开发出了“燃用多成分低热值燃料的流化床锅炉及其运行方法”（专利号：ZL97103977.1）发明专利技术，该项技术以循环流化床焚烧技术为核心，配以特殊的进料和排渣系统，根据生物质的燃烧特性、成灰特性，对进料形式、炉膛结构、分离方式、受热面布置进行了特殊的设计，并对防腐、尾部积灰进行了有效地处理，对排放物的污染进行了有效地控制。该项技术拥有完全的自主知识产权，可广泛应用于生活垃圾以及玉米芯、秸秆等农林废弃物的焚烧处理及能源利用。
该循环流化床锅炉具有高效、低磨损、负荷调节范围宽、运行可靠、启动迅速等突出优点，经杜邦公司酒泉种子加工厂同类燃烧生物质锅炉实际运行检验，可长期不间断运行，运行效果良好。
循环流化床燃烧技术对秸秆燃料的适应性较好，负荷调节范围较大的。床内工质颗粒扰动剧烈，传热和传质工况十分优越，有利于高温烟气、空气与燃料地混合充分，为高水分、低热值的生物质燃料提供极佳的着火条件，同时由于燃料在床内停留的时间较长，可以确保生物质燃料地完全燃烧，从而提高了燃用生物质锅炉的热效率。
在生物质燃烧技术研究的过程中，清华大学还开发了燃用生物质的热风炉，并申请了专利“一种燃用生物质的热风发生装置”（发明专利申请号：200710064684.1，实用新型专利申请号：200720103931.X）。
二、生物质燃料燃烧特性
与常规的燃煤相比，生物质燃料通常氧含量高（通常大于30%），氢碳比、氧碳比较高，挥发分高，灰分含量少。由于生物质燃料特性的不同，从而导致了生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应速度以及燃烧产物的成分与燃煤相比也都存在较大差别，表现出不同于燃煤的燃烧特性。生物质燃料的燃烧过程主要分为挥发份的析出、燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立阶段，其燃烧过程的特点是：
(1) 生物质水分含量较多，燃烧需要较高的干燥温度和较长的干燥时间，产生的烟气体积较大，排烟热损失较高；
(2) 生物质燃料的密度小，结构比较松散，迎风面积大，容易被吹起，悬浮燃烧的比例较大；
(3) 由于生物质发热量低，炉内温度场偏低，组织稳定的燃烧比较困难；
(4) 由于生物质挥发份含量高，燃料着火温度较低，一般在250℃~350℃温度下挥发份就大量析出并开始剧烈燃烧，此时若空气供应量不足，将会增大燃料的化学不完全燃烧损失；
(5) 挥发份析出燃尽后，受到灰烬包裹和空气渗透困难的影响，焦炭颗粒燃烧速度缓慢、燃尽困难，如不采取适当的必要措施，将会导致灰烬中残留较多的余碳，增大机械不完全燃烧损失。
(6) 秸秆等部分生物质燃料含氯量较高，因此需要对床层部分结构和运行工况进行特殊考虑，防止其对床层部分的腐蚀。
同时，秸秆类生物质燃料还会随着收割季节的不同，水分波动较大，这就要求燃烧设备对秸秆燃料水分波动带来的热值变化的适应性较强。
而由于秸秆生物质中含有大量的碱金属元素（主要是钾和钠），在生物质燃烧过程中，碱金属、硫和氯元素挥发出来，相互间发生化学反应，然后以硫酸盐或氯化物的形式凝结在飞灰颗粒和受热面的壁面上，容易在受热面上发生积灰、结渣现象，影响燃烧设备安全、稳定的运行。因此，在设计生物质燃烧设备时，必须加以特殊考虑。
三、清华大学生物质燃烧技术特点
清华大学生物质燃烧技术在对玉米芯、秸秆等生物质燃料特性进行分析、总结基础上，对循环流化床锅炉结构加以特殊设计，使生物质维持在 750～850℃左右稳定燃烧，避免了燃料结渣现象，并且减少了 NOx、SOx等有害气体的生成，具有显著的经济效益和环保效益。
本技术及其产品具有以下几个特点：
1、热效率较高，η≥83%；
本技术采用循环流化床锅炉，生物质燃料焚烧彻底完全，而且分离后灰渣重新进入炉膛，从而换热效率大幅度提高，锅炉的热效率一般高于83%，相比目前的燃煤中小供暖锅炉，热效率提高了10%左右，从而能够有效地减少燃料的耗量，降低了锅炉的运行成本。
2、运行成本低廉
全部以玉米芯、秸秆等生物质为燃料，其单位热值的价格低于煤，加之本锅炉的热效率比目前的锅炉高出10个点左右，使得锅炉的运行成本较低。
3、燃料适用性广，能够确保锅炉稳定安全运行
本产品不但能够全部以玉米秸、玉米芯、麦秸、稻秸、木屑、杂草等生物质为燃料，还可以全部以煤或者劣质煤为燃料，同时，也能够适应煤和生物质燃料混烧的情况，这样，如果发生生物质短缺的情况下，也可以保证锅炉能够连续稳定运行。
4、对结渣问题进行了特殊处理
生物质的灰熔点比较低，一般在930～990℃，本产品的炉膛设计温度为750～850℃，并保持炉膛温度均匀稳定，从而避免炉膛结渣。
5、对积灰问题进行了特殊处理
根据生物质焚烧的积灰特性，本产品对尾部对流受热面和吹灰方式进行了特殊的设计，采取乙炔爆燃的吹灰方式，能够避免积灰。
3.1 燃烧组织
生物质锅炉采用循环流化床燃烧方式。炉膛内的生物质燃料在流态化状态下燃烧，并与炉膛水冷壁受热面进行热交换，离开炉膛并夹带大量物料颗粒的烟气经过高温旋风分离器之后，绝大部分固体物料被旋风分离器分离下来，经返料器返回炉膛，烟气则进入尾部的烟道。循环流化床燃烧系统由炉膛、旋风分离器和返料器等核心部分组成。
为了使秸秆生物质充分的燃烧和燃尽，锅炉燃烧系统采用两级配风系统。由于物料充分循环，循环流化床锅炉可以实现炉内均匀的温度控制，炉内均匀的温度水平，有利于固定碳的燃尽，同时，通过高效率的旋风分离器，可以把未燃尽的固定碳分离，送回炉内燃烧，进一步降低飞灰的含碳量，因此，秸秆循环流化床锅炉的燃烧效率可以达到99%以上。
为了降低生物质燃料燃烧过程中产生的二氧化硫和氯化氢，锅炉设有石灰石加入系统，石灰石进入炉膛后，经过煅烧分解为氧化钙，氧化钙在低温下和烟气中的二氧化硫反应生成硫酸钙，通过物料的多次循环，可以提高氧化钙的利用率，通常循环流化床的脱硫效率可以达到90%以上。另外，在低温燃烧状态下，氧化钙还可以与烟气中的氯化氢反应生成氯化钙，脱除烟气中一部分氯化氢气体，对于减轻尾部的低温腐蚀有较好的效果。
3.2有效防止结渣积灰现象
防止生物质燃料燃烧结焦的主要措施主要从两个方面来考虑：一是控制生物质燃料燃烧的温度，使其低于灰的变形温度；二是通过选择性的循环床料，提高生物质燃料燃烧后灰的熔点温度。
为了防止生物质燃料在炉膛内结焦，选取了较低的炉膛燃烧温度，同时，该温度又不会影响到秸秆充分燃烧和燃尽。生物质燃烧后的灰具有较强的粘结性，容易在对流受热面上粘结，产生严重的积灰。清华大学生物质燃烧技术把过热器的高温段以屏式过热器的形式放置在炉内，通过炉内循环物料持续冲刷，有效地解决了屏式高温过热器的积灰。而控制尾部烟道中低温过热器的蒸汽出口温度，又可进一步降低了低温过热器的积灰。同时，采用高的烟气流速，也可以有效降低受热面的积灰。
另外，尾部对流受热面应配备合理的吹灰设备，对受热面的积灰进行有效地清除。
3.3 有效防止高温腐蚀现象
生物质燃料中含有后少量的硫和一定量的氯，燃烧过程中，会在过热器受热面上发生高温腐蚀。对高温腐蚀的机理研究表明，锅炉受热面的高温腐蚀与管壁的温度和积灰关系密切。如果管壁积灰弱，即使管壁温度较高，高温腐蚀的速度也较慢；如果积灰严重，腐蚀速度随着管壁温度的升高急剧增加。
清华大学生物质燃烧技术采用屏式高温过热器，因循环物料的持续冲刷，积灰非常弱，因此，发生高温腐蚀机会大大降低。同时，屏式高温过热器所用材料本身具有良好的抗腐蚀能力，从而有效避免了屏式高温过热器的高温腐蚀。
低温过热器放置在尾部烟道中，由于控制了低温过热器出口的蒸汽温度，也大
大降低了低温过热器的高温腐蚀。同时，选取高的烟气流速和有效的吹灰设备，
减轻低过的积灰状况，同样可以有效避免低温过热器的高温腐蚀。
3.4 有效防止低温腐蚀
锅炉的低温腐蚀主要是指空气预热器低温段的酸腐蚀，由于烟气中水蒸汽含量
较高，烟气中氯化氢、二氧化硫等酸性气体会在管壁上凝结，发生低温腐蚀。
清华大学生物质燃烧技术采用循环流化床燃烧技术，可以通过炉内加石灰石，降低烟气中的酸性气体的含量，提高了酸露点的温度，可以减轻低温腐蚀；同时，空气预热器的低温段管材使用抗低温腐蚀设计，可以有效降低空气预热器低温段的低温腐蚀。
四、工程实例
1、登海先锋种业种子烘干热源系统一期工程（8t/h）
本项目的业主山东登海先锋种业公司（先锋种业为美国杜邦的全资子公司，登海先锋为其在国内的合资公司），该项目以清华大学开发的循环流化床焚烧炉为核心，采用全自动控制，以不经任何处理的玉米芯为燃料，生产恒温热风对种子进行烘干。项目主要内容如下：
锅炉类型：循环流化床
锅炉数量：1台
锅炉出力：5.6MW（8t/h）
燃料种类：玉米芯
燃料耗量：1.5t/h
出水温度：115℃
回水温度：70℃
每天节省标准煤：20t/d
投产日期：2004年9月
每天节省标准煤：20t/d
投产日期：2004年9月
2、登海先锋种业种子烘干热源系统二期工程（20t/h）
由于一期项目的成功运行，为用户节省了大量的运行费用，山东登海先锋种业公司于
2006年1月继续采用清华大学开发的生物质循环流化床锅炉上马二期工程，该项目于
2006年9月顺利建成投产。二期工程的主要内容如下：
锅炉类型：循环流化床
锅炉数量：1台
锅炉出力：14MW（20t/h）
燃料种类：玉米芯
燃料耗量：3.75t/h
出水温度：115℃
回水温度：70℃
每天节省标准煤：50t/d
投产日期：2006年9月
3、甘肃敦煌种业
先锋良种有限公司种子烘
干热源系统工程（20t/h）
甘肃敦煌种业先锋良种有
限公司为先锋种业与上市
公司甘肃省敦煌种业有限
公司的合资公司，成立于
2006年11月，公司成立后
即决定采用清华大学技术
建设一套14MW燃用玉米芯
循环流化床热风系统，项目
的主要建设内容和技术参
数与登海先锋二期工程一
致。该项目将于2007年9
月投产运行。
五、技术开发
在上述工程实施基础上，清
华大学已就生物质燃烧发
电，开发出了35~75t/h系
列化生物质循环流化床锅炉及工艺系统，可供企业新建或改造技术选择。
生物质气化技术概述 1. 背景 生物质气化以木头等为原料，在氧气不充足情况下，加热使木头等生物质裂解产生合成天然气，再用合成天然气加热却暖或发电。生物质气化与传统的烧木头等方式加热不同，传统烧木头、秸秆等是在氧气充足情况下燃烧，而生物质气化是在氧气不充分情况下加热。 气化的基本定义为：不完全氧化的热化学反应过程，把含碳物质转化成一氧化碳、氢气、二氧化碳及碳氢化合物如甲烷等。反应温度一般大于700?C，一般在700－1000?C 间。 生物质气化主要过程如下： 生物质预处理后→进入气化炉→加氧气或水蒸气→燃烧气化→产生的气体出来除 焦油→气体冷却→气体净化（除硫化氢、除二氧化碳）→甲烷化→合成天然气（合成气）。 合成气在此作为加热及其他燃料驱动蒸汽机及发电机发电。合成气进一步加工，比如经过费－托反应可以生成液体生物柴油。此过程在二战时，被德国比较大规模地采用，弥补石化柴油不足。 如今，生物质气化的研究与应用主要以奥地利、芬兰、英国和德国为主要国家。 2. 生物质气化主要工艺 2.1生物质气化过程发生了如下反应：
1）水－气反应：C＋H2O＝H2+CO 2）还原反应：CO2+C=2CO 3）甲烷化：C+2H2=CH4 4）水－气转换反应：CO+H2O=CO2+H2 CO热值：12.64MJ/Nm3 H2热值：12.74~18.79MJ/Nm3 CH4热值：35.88~39.82MJ/Nm3 空气、氧气和水蒸气可作为气化媒介。但不同媒介对过程与结果有不同的影响。空气便宜，但产出气的热值低；氧气贵，产出气热值高；用水蒸气做媒介产生热值与氧气相当，但也耗费比较高的热能。 2.2 生物质气化炉类型 生物质气化炉主要分三种类型，但还6~有其他个性化炉子： 1. 固定／移动床气化炉 －向上排气炉（气体与原料对流） －向下排气炉（气体与原料同方向流动） －错流移动床 2. 流化床气化炉 －循环流化床 －气泡流化床 －气流床（携带床，Entrained flow bed)
政策引导及税赋专题汇报材料 生态文明是人类文明发展的高级阶段，加强资源节约和环境保护，是现阶段建设生态文明必须着力抓好的两项战略任务。目前，由于人均能源资源紧缺，环境承载能力较弱，沿袭高投入、高能耗、高排放、低效率的粗放型增长方式发展下去，资源难以为继，环境难以承受，付出的代价过高。生物质发电可以变废为宝，化害为利，有效增加能源供应，治理环境污染；同时，还可以有效延长农业产业链，增加农民收入和就业机会，是功在当代，利在千秋的伟大事业。因此，大力发展生物质发电，对促进资源节约型、环境友好型社会建设，实现全面建设小康社会的目标具有重要作用，是生态文明建设的重要途径和措施。然而，在现有的政策环境下，生物质发电的社会效益和环境效益无法在经济上充分得到体现，与燃煤发电处于不公平竞争的状态，加之生物质发电是一个新兴产业，设备价格和生产成本较高，难以形成较强的市场竞争力，必须实行更为优惠的政策，才能解决生物质发电企业的生存问题，才能保证生物质发电企业健康有序的发展，才能使生物质发电企业更好地为改善社会环境、可再生资源综合利用、增加农民收入和创造社会效益等方面作出更大的贡献。 一、目前生物质发电企业享受的各项优惠政策 1、常规电价补贴。根据《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》（发改价格[2006]7号）第三条和第七条的规定，生物质发电上网电价实行政府定价的，由国务院价格主管部门分地区制定标杆
电价，电价标准由各省（自治区、直辖市）2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成。补贴电价标准为每千瓦时0.25元。发电项目自投产之日起，15年内享受补贴电价；运行满15年后取消补贴电价。2006年之后经国家有关主管部门批准或核准的生物质发电项目享受补贴电价。 2、临时电价补贴。根据国家发展改革委、国家电监会关于2007年1-9月可再生能源电价附加补贴和配额交易方案的通知（[2008] 640号），对纳入补贴范围内的秸秆直燃发电亏损项目按上网电量给予临时电价补贴，补贴标准为每千瓦时0.1元。 3、接网费补贴。根据《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》（发改价格[2007]44号），可再生能源发电项目接网费用是指专为可再生能源发电项目上网而发生的输变电投资和运行维护费。接网费用标准按线路长度制定：50公里以内为每千瓦时1分钱，50-100公里为每千瓦时2分钱，100公里及以上为每千瓦时3分钱。 4、电网公司全额接受生物质发电企业上网电量。根据《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》（发改价格[2007]44号），电网企业应当与依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议，全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量，并为可再生能源发电提供上网服务。 5、税收优惠。根据《中华人民共和国企业所得税法实施条例》，生物质发电企业享受企业所得税减免。根据条例，企业从事前款规定的符合条件的环境保护、节能节水项目的所得，自项目取得第一笔生
生物质能发电技术与装备 序言 能源是国民经济重要的基础产业，是人类生产和生活必需的基本物质保障。目前，能源供应主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源，化石能源资源的有限性和化石能源开发利用过程中引起的环境问题，对经济和社会的可持续发展产生了严重的制约。我国已成为能源生产和消费大国，在全国建设小康社会的进程中，如何改善能源结构，保障能源安全，减少环境污染，促进经济和社会的可持续发展，是我国面临的一个重大战略问题。 生物质是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，每年净光合作用产生的生物质约1700亿吨，其能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的1%。这些未加以利用的生物质，为完成自然界的碳循环，其绝大部分由自然腐节将能量和碳素释放，放回自然界中。另一方面，由于过度消费化石燃料，过快、过早地消耗了这些有限的资源，释放出大量的多余能量和碳素，打破了自然界的能量和碳平衡，更加剧了环境和全球气候恶化。 通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭、石油和天然气等燃料生产电力，从而减少对矿物能源的依赖，保护国家能源资源，减轻能源消费给环境造成的污染。目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物智能利用技术，以达到保护矿产资源，保障国家能源安全，实现CO2减排，保持国家经济可持续发展的目的。 一、生物质 生物质是指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。 二、生物质能 生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、
生物质气化制氢 Hydrogen Production from Biomass Gasification 院系: 环境科学与工程学院 专业: 环境工程 姓名: 陈健 学号: M201373228 导师: 胡智泉副教授
2013 年 12 月
摘要 在人类面临严重的能源危机与环境污染的背景下，世界各国都在致力于对洁净能源氢的开发和研究，并取得了一定的研究成果。生物质气化制氢是一项富有前景的制氢技术，已引起了世界各国研究者的普遍关注。 本文重点讨论生物质催化气化制氢的基本原理和基本过程，阐述了氢气的净化分离方法，指出目前我国生物质气化制氢存在的问题和将来的研究方向。 关键词：生物质；气化；制氢。
Abstract In the context of humans face with a series of serious energy crisis and environmental pollution，the world are committed to developing and researching clean energy, and it has made some achievements. The prospective future of hydrogen from biomass gasification makes it a major concern all over the world. This article focuses on the basic principles and fundamental processes of hydrogen from biomass gasification, describes the purification and separation method of hydrogen, pointed out that at present China's biomass gasification problems and future research directions. Key words: Biomass; gasification; Hydrogen production.
生物质发电锅炉技术比较 1.技术比较 生物质锅炉主要有水冷振动炉排炉和循环流化床锅炉,现将它们的部分性能对比如下： 1)应用情况： 水冷振动炉排炉在国内外均有成熟的长期运行经验，使用数量最多，市场占有率高，生产、安装、调试、运营的经验均较其它炉型丰富。中国第一座生物质发电厂-单县生物质发电厂即采用我公司的源自丹麦的水冷振动炉排炉技术。 而循环流化床锅炉最早是为解决燃煤机组烟气炉内脱硫的问题而在中国采用，虽然近年开始尝试用于生物质发电，但基于未解决的技术问题较多，且CDM指标难申请等因素，还未能广泛应用。 2)燃料适应性： DPCT水冷振动炉排炉，较好的结合了国外先进技术和中国燃料的实际状况，可以适应多达60多种的农林废弃物，既可纯烧某种燃料，也可掺烧多种燃料。在燃料水分高达40%时亦可稳定燃烧。 循环流化床仅适用于燃料粒径和密度差别不大的燃料，对燃料的要求较为苛刻。 3)燃料预处理： DPCT水冷振动炉排炉基本无需燃料预处理系统。 而循环流化床燃烧炉对燃料预处理要求较高，对燃料粒径具有较严格
要求，需要将秸秆进行一系列破碎、筛分等处理，使其尺寸、状况均一化，入炉秸秆尺寸一般要求为150到200mm，该部分投资费用较高。 4)磨损情况： 炉排炉中由于秸秆燃烧过程均发生在炉排表面上，炉排相对较长，炉型较大，磨损较轻； 循环流化床炉的布风板、周围水冷壁及后面尾部受热面和炉墙的磨损严重。 5)安装方案： 焊口比较少：水冷振动炉排锅炉，以德普新源公司的产品为例，省煤器和烟冷器都是模块化的，三四级过热器都是直接跟小集箱焊接在一起的。 水冷振动炉排锅炉，以德普新源公司的产品为例，安装方式是底部支撑的，从下往上安装的。CFB锅炉是吊装的，从上往下安装的，难度较大。 表一： 优缺点比较
生物质直接燃烧技术 、引言 目前，生物质直接燃烧技术是最简便、最具潜力的生物质资源有效利用方式之一。但由于生物质燃料与化石燃料相比，在物理、化学性质等方面存在着较大的差异，因此对燃烧设备的设计要求和燃烧方式的选择也不同于化石燃料。 、生物质燃烧的特性 了解生物质燃料的组成成分，有助于对其燃烧特性的研究，从而进一步科学、合理地开发利用生物质能。 由上表可以看出，生物质燃料组成成分的特点是：（1）生物质含水分多，含硫量低；（2）生物质含碳量少，固定碳含量更少，热值普遍偏低； 3）生物质含氧量高，挥发份明显较多；（4）生物质灰份少、密度小， 尤其是农作物秸秆。因此，生物质燃料的燃烧过程是强烈的化学反应过程，又是燃料和空气间的传热、传质的过程，主要分为挥发份的析出、燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立的阶段。 三、生物质燃料直接燃烧技术 直接燃烧是目前最简便的生物质能源转化技术，即将生物质直接作为燃料燃烧，燃烧过程所产生的能量主要用于发电或集中供热。作为燃料的生物质包括各种农林业废弃物、城市生活垃圾等。 目前，生物质直接燃烧技术主要有以下几种： 3.1 生物质直接燃烧流化床技术 采用流化床技术开发生物质能是考虑到流化燃烧效率高，有害气体排放少，热容量大等一系列优点，适合燃用水分大、热值低的生物质燃料。 生物质直接燃烧流化床技术是采用细砂等颗粒作为媒体床料，以保证形成稳定的密相区料层，为生物质燃料提供充分的预热和干燥热源；采用风力给料装置，使生物质燃料均匀散布在床层表面，有助于燃料的及时着火和稳定燃烧；采用稀相区强旋转切向二次风形成强烈旋转上升气流，可以使高温烟气、空气和生物质物料颗粒混合强烈，并延长物料颗粒在炉内的停留时间；采用稀相区后设置卧式旋风燃烬室，使可
一生物质气化合成气与煤混合燃烧发电技术 间接混合燃烧是先把生物质气化为清洁的可燃气体，然后与煤粉混燃。 在欧洲，生物质与煤间接混合燃烧技术目前已进入商业化运行，技术上被认为是相当成熟。例如，位于奥地利Styria的Zeltweg电厂，采用循环流化床技术，以空气为气化剂气化木柴，产生可燃气体输入锅炉的燃烧室和烟煤一起燃烧，超过5000t 的生物质被气化和燃烧，目前系统运行效果良好。此外，芬兰的Lahti 电站与荷兰的Amer电站的9号机组，均是生物质与煤间接混燃技术成功运用的案例。 目前国内已建的生物质电厂主要以生物质直接燃烧发电和并联燃烧发电为主。气化混燃电厂大多还处在示范工程研究阶段。在气化混燃电厂中，从气化炉中产出的生物质气是由N2、CO、CO2、CH4、C2H2-6、H2 和H2O 组成的混合气体，其中N2 占到50%。生物质气的热值决定于给料的水分含量。 与其它混燃技术相比，生物质间接混燃具有生物质燃料适用范围广的优点，同时基于气化的混燃能够避免直燃过程中燃料处理、燃料输送等带来的问题、还可缓解锅炉结渣等问题。另外，采用这种方法，使得煤灰和生物质灰分开了，煤灰成分不受影响。 生物质与煤间接混燃技术可以应用于现有不同容量的电站燃煤锅炉，并且对现有锅炉的改动很小，运行灵活性较高。目前，我国的生物质储量巨大，国内许多小型火电厂效率低、污染严重，可以通过增加生物质气化系统实现生物质气与煤混合燃烧，既可以大规模地处理富余的生物质资源，又可以与我国现有的小型燃煤电站的改造结合起来，非常符合我国的国情。 二国内外生物质整体气化联合循环发电 2.1国外生物质整体气化联合循环发电示范项目介绍 2.1.1 美国Battelle 美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位。美国建立的Battelle生物质气化发电示范工程代表生物质能利用的世界先进水平，生产一种中热值气体，不需要制氧装置，此工艺使用两个实际上分开的反应器：①气化反应器，在其中生物质转化成中热值气体和残炭； ②燃烧反应器，燃烧残炭并为气化反应供热。两个反应器之间的热交换载体由气化炉和燃烧室之间的循环沙粒完成。表1 给出了Battelle示范电厂气化炉的产气组分和热值，图1的工艺流程图则表明了两个反应器以及它们在整个气化工艺中的配合情况。 这种Battelle/FERCO工艺与传统的气化工艺不同，它充分利用了生物质原料固有的高反应特性。生物质的气化强度超过146000kg/ h·m2，而其他气化系统的气化强度通常小于1000 kg/h·m2。Battelle 气化工艺的商业规模示范建在弗蒙特州的柏林顿McNeil电站，该项目的一期工程，用Battelle技术建造日产200吨燃料气的气化炉，在初始阶段生产的燃料气用于现有的McNeil电站锅炉。二期工程，将安装一台燃气轮机来接受从气化炉来的高温燃气，组成联合循环。该气化设备于1998年完成安装并投入运行。 表 1 Battelle示范电厂气化炉产气组分和热值 气体组分（%） 热值(MJ/m3) CO H2 CH4 CO2 C2H4 C2H6
单选题 1.以下哪个被认为是当前生物质气化的技术瓶颈？（5.0分） A.水分问题 B.灰分问题 C.焦油问题 D.温度问题 我的答案：C√答对 2.固定床气化过程中，下列哪个阶段的温度最高？（5.0分） A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：C√答对 3.下列选项属于下吸式固定床气化炉优点的是（）。（5.0分） A.气化效率高 B.燃气热值高 C.焦油量较低 D.热利用率高 我的答案：C√答对 4.固定床气化过程中，下列哪个是生物质反应的第一阶段？（ 5.0分）
A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：A√答对 5.固定床气化炉中提供主要热源的是（）。（5.0分） A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：C√答对 6.生物质的元素组成中，与煤炭相比，下列哪个元素的含量比较高？（5.0分） A.C B.H C.O D.S 我的答案：C√答对 7.生物质气化生产的可燃气体主要用于发电。目前小型系统常采用（）气化炉和（）发电。（5.0分） A.固定床；燃气轮机
B.流化床；燃气轮机 C.流化床；内燃机 D.固定床；内燃机 我的答案：D√答对 8.秸秆的化学组成中，下列哪个组成含量最高？（5.0分） A.纤维素 B.半纤维素 C.木质素 D.提取物 我的答案：A√答对 9.下列哪个不属于生物质的热转化技术？（5.0分） A.燃烧技术 B.气化技术 C.热解技术 D.沼气技术 我的答案：D√答对 10.在气化技术路线中，通常规模最小的是？（5.0分） A.下吸式固定床 B.上吸式固定床 C.流化床
生物质发电主要形式 一、直接燃烧发电 生物质直接燃烧发电是将生物质在锅炉中直接燃烧，生产蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电。生物质直接燃烧发电的关键技术包括生物质原料预处理、锅炉防腐、锅炉的原料适用性及燃料效率、蒸汽轮机效率等技术。生物质直接燃烧发电技术主要采用固定床或流化床燃烧，固定床燃烧对生物质原料的预处理要求较低，生物质经过简单处理甚至无需处理就可没入炉排炉内燃烧。流化床燃烧要求将大块的生物质原料预先粉碎至易于刘华的粒度，其燃烧效率和强度都比固定床高。 二、混合燃料发电 生物质还可以与煤混合作为燃料发电，称为生物质混合燃烧发电技术。混合燃烧方式主要有三种。一种是生物质直接与煤混合后投入燃烧，该方式对于燃料处理和燃烧设备要求较高，不是所有燃煤发电厂都能采用；一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧，这种混合燃烧系统中燃烧，产生的蒸汽一同送入汽轮机发电机组。混合燃烧方式对生物质原料预处理的要求都较高，在技术方面，混合燃烧发电一般是通过改造现有的燃煤电厂实现的，只需在厂内增加储存和加工生物质燃料的设备和系统，同时对原有燃煤锅炉燃烧系统进行适当改造。 三、气化发电 生物质气化发电技术是指生物质在气化炉中转化为气体燃料，经净化后直接进入燃气机中燃烧发电或者直接进入燃料电池发电。气化发电的关键技术之一是燃气净化，气化出来的燃气都含有一定的杂质，包括灰分、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证发电设备的正常运行。 生物质气化发电可以分为内燃烧机发电、然汽轮机发电、燃气-蒸汽联合循环发电系统和燃料电池发电系统等。内燃机一般由柴油机或天然气机改造而成，以适应生物质燃气热值较低的要求；燃气轮机适用于燃烧高杂志、低热值并且规模较大的生物质燃气；燃气-蒸汽联合循环发电可以提高系统发电效率；燃料电池发电是在一定条件下使燃料和氧化剂发生化学反应，将化学能转换为电能和热能的过程，燃料电池本体的发电效率高，热电联产的总热效率可达80%以上， 四、沼气发电
生物质发电技术论文 摘要：生物质能作为可再生的清洁能源，将其用于发电，不仅可以解决日趋增大我国的供电需求、能源缺乏及环境污染等问题，同时可以有利于解决三农问题，提高农民收入，具有广阔的应用前景。 前言 在社会经济和科学技术飞速发展的推动下，人们对能源需求量也日趋增大，而不可再生能源有限，能源衰竭和环境污染成为世界各国面临的主要生存危机[1]。探寻安全环保无污染的、可再生的替代性新型能源是当今社会研究的热门课题之一。在这些新型的清洁能源中，太阳能、风能及水能由于受到时间、季节及地理位置等自然条件的影响，其不稳定性很大程度阻碍了其发展[2]。 生物质可再生能源总量巨大；环境友好，与煤炭石油相比，生物质资源的硫、氮含量低，对环境污染小，二氧化碳即排放量近似为0；其开发利用能与传统化石燃料具有很好的兼容性。生物质能源由于具有可再生、绿色环保及良好的兼容性（煤粉炉共燃生物质技术）等特点，有望替代传统的化石燃料发电（火力发电），因此生物质发电技术的研究受到人们极大的关注。我国生物质资源丰富，人口众多耗电量大，然而我国生物质发电技术仍处于起步阶段，因此开发生物质能发电的技术对我国供电、节能减排及可持续发展都有深远的意义。 1生物质发电技术的研究现状 生物质发电技术是采用燃烧、气化及发酵等方式将生物质资源转化为电能的一种技术，作为新型的可替代型新能源，生物质发电技术引起全世界人们的关注及研究。生物质发电是分布式发电系统，能很好的解决供电的质量及安全，也可以解决传统单一供电的各种弊端。 国外发达国家生物质发电技术发展起步较早、发展较快，生物质能在这些国家的总能耗迅速增加。欧洲是生物质发电技术的发源地，而且发展迅速，新技术不断出现，并向其他国家提供了技术及生产设备上的支持。美国后来居上，目前在生物质发电技术处于世界领先地位，生物质发电站有1000多家，装机容量（2010年，13000MW）及年发量世界之最。 我国对生物质发电技术研究起步较晚，直到1987年，我国才开始尝试利用生物质（甜菜渣或蔗渣）发电。目前全国已建成投产的和在建的生物质发电厂还不到50家，大规模的生物质发电厂就更少了，装机容量约为550MW（2010年）。目前，
生物质直接燃烧技术 一、引言 目前，生物质直接燃烧技术是最简便、最具潜力的生物质资源有效利用方式之一。但由于生物质燃料与化石燃料相比，在物理、化学性质等方面存在着较大的差异，因此对燃烧设备的设计要求和燃烧方式的选择也不同于化石燃料。 二、生物质燃烧的特性 了解生物质燃料的组成成分，有助于对其燃烧特性的研究，从而进一步科学、合理地开发利用生物质能。 由上表可以看出，生物质燃料组成成分的特点是：（1）生物质含水分多，含硫量低；（2）生物质含碳量少，固定碳含量更少，热值普遍偏低；（3）生物质含氧量高，挥发份明显较多；（4）生物质灰份少、密度小，尤其是农作物秸秆。因此，生物质燃料的燃烧过程是强烈的化学反应过程，又是燃料和空气间的传热、传质的过程，主要分为挥发份的析出、燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立的阶段。 三、生物质燃料直接燃烧技术 直接燃烧是目前最简便的生物质能源转化技术，即将生物质直接作为燃料燃烧，燃烧过程所产生的能量主要用于发电或集中供热。作为燃料的生物质包括各种农林业废弃物、城市生活垃圾等。 目前，生物质直接燃烧技术主要有以下几种：
3.1生物质直接燃烧流化床技术 采用流化床技术开发生物质能是考虑到流化燃烧效率高，有害气体排放少，热容量大等一系列优点，适合燃用水分大、热值低的生物质燃料。 生物质直接燃烧流化床技术是采用细砂等颗粒作为媒体床料，以保证形成稳定的密相区料层，为生物质燃料提供充分的预热和干燥热源；采用风力给料装置，使生物质燃料均匀散布在床层表面，有助于燃料的及时着火和稳定燃烧；采用稀相区强旋转切向二次风形成强烈旋转上升气流，可以使高温烟气、空气和生物质物料颗粒混合强烈，并延长物料颗粒在炉内的停留时间；采用稀相区后设置卧式旋风燃烬室，使可燃气体和固体颗粒进一步燃尽，同时可以将烟气中所携带的飞灰、床料分离下来，减轻尾部受热面和除尘设备的磨损。现在我国部分锅炉厂家与高等院校合作，已开发出甘蔗渣、稻壳、果穗、木屑等生物废料的流化床锅炉，并取得成功运行。 3.2生物质直接燃烧层燃技术 生物质直接燃烧层燃技术使用的燃料主要可分为农林业废弃物及城市生活垃圾，由于这两种生物质燃料的燃烧特点不同，因此，所设计的层燃锅炉结构也有所不同。 3.2.1农林业废弃物焚烧技术 一般农林业废弃物的挥发物含量高，析出速度快，着火迅速，而固定碳的燃烧则比较慢，因此对于此类锅炉的设计主要采用采用风力吹送的炉内悬浮燃烧加层燃的燃烧方式。农林业废弃物进入喷料装置，依靠高速喷料风喷射到炉膛内，调节喷料风量的大小和导向板的角度以改变草渣落入
生物质发电技术 1．概述 我国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源量超过7.2亿t，其中6.04亿t可作能源使用。秸秆资源是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源，如果将这些秸秆资源用于发电，相当于0.9亿kw火电机组年平均运行5000h，年发电量为4500亿kWh。秸秆为低碳燃料，且硫含量、灰含量均比目前大量使用的煤炭低，是一种较为“清洁”的燃料，在有效的排污保护措施下发展秸秆发电，会大大地改善环境质量，对环境保护非常有利。在农村推广实施秸秆发电技术，在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要意义。 1.1 我国利用秸秆发电的市场分析 目前生物质能秸秆发电技术的开发和应用，已引起世界各国政府和科学家的关注。它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。根据我国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标，至2010年，我国生物质能发电装机容量要超过：300万kw。因此，从中央到地方政府都制定了一系列补贴政策支持生物质能技术的发展，加快了技术商业化的进程。随着我国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高，既有经济、社会效益，又能保护环境的秸秆发电技术的利用前景将会越来越广阔。 根据国家对可再生能源发电的一系列优惠政策，秸秆发电厂所发电量由电网全额收购；上网电价经当地省政府价格主管部门按现行电价政策提出上报国家发展和改革委员会核批后，一般在0.50～0.60元左右；进口设备的关税和进口环节增值税全免，同时，各地方省市还因地制宜地制定了其它的补贴政策。这些政策的出台为秸秆发电在农村的推广利用提供了有力的保障。可以预见，在我国农村推广生物质能秸秆发电技术市场广阔，前景光明。2．生物质秸秆发电秸秆燃烧方式： 2.1秸秆直接燃烧发电 直接燃烧发电的过程是：生物质与过量空气在锅炉中燃烧，产生的热烟气和锅炉的热交换部件换热，产生出的高温高压蒸汽在蒸汽轮机中膨胀做功发出电能。 秸秆直接燃烧发电技术已基本成熟，进入推广阶段，这种技术在规模化情况下，效率较高，单位投资也较合理；但受原料供应及工艺限制，发电规模不宜过大，一般不超过30MW。 2.2 秸秆混燃发电 混合燃烧发电包括：直接混合燃烧发电、间接混合燃烧发电和并联混合燃烧发电，其中直接混合燃烧发电是主要的应用方式。直接混合燃烧发电是将秸秆燃料与化石燃烧在同一锅炉内混合燃烧产生蒸汽，带动汽轮机发电。 2.3 气化发电 气化发电是在气化炉中将秸秆原料气化，生成可燃气体，经过净化，供给内燃机或小型燃气轮机，带动发电机发电。一般规模较小，多数不大于6MW。 3. 生物质能秸秆发电的工艺流程 3.1 秸秆的处理、输送和燃烧 发电厂内建设独立的秸秆仓库，秸秆要测试含水量。任何一包秸秆的含水量超过25％，则为不合格。在欧洲的发电厂中，这项测试由安装在自动起重机上的红外传感器来实现。在国内，可以手动将探测器插入每一个秸秆捆中测试水分，该探测器能存储99组测量值，测量完所有秸秆捆之后，测量结果可以存入连接至地磅的计算机。然后使用叉车卸货，并将运输货车的空车重量输入计算机。计算机可根据前后的重量以及含水量计算出秸秆的净重。 货车卸货时，叉车将秸秆包放入预先确定的位置；在仓库的另一端，叉车将秸秆包放在
生物质直接燃烧技术的发展研究 摘要：随着能源危机和环境问题的日益严重，人们不断致力于开发研究低污染、可再生的新能源。在众多的可再生能源中，生物质能是一种储量丰富、清洁方便的绿色可再生能源，具有极大的开发潜力。为了大力开发利用生物质资源，分析比较了国内外生物质直接燃烧技术发展现状，提出应根据生物质燃料的燃烧特性，开发相应的燃烧技术和燃烧设备，以实现生物质资源的大规模集中高效利用。关键词：生物质；燃烧；锅炉 众所周知，人类的生存和发展离不开能源。随着世界能源需求量的迅猛增长，以煤、石油、天然气为代表的常规能源将最终被开采殆尽，同时大量使用这些化石燃料会导致一系列严重的环境污染问题。因此，大力提高能源的利用效率，以高新技术开发低污染、可再生的新能源，逐步取代石油、煤、天然气等不可再生能源，是解决能源危机和环境问题的重要途径。在众多的可再生能源中，生物质能以其资源储量丰富、清洁方便和可再生的特点，具有极大的开发潜力。 生物质能是指绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量，其主要来源是：农林废弃物、工业废水和废渣、城市生活垃圾以及人畜粪便等。目前，生物质的开发利用技术主要包括生物质的固化、气化、液化，以及生物质直接燃烧。国外许多国家都相继制定了各自的生物质能源研究开发计划，如美国的能源农场、日本的阳光计划、巴西的酒精能源计划以及印度的绿色能源工程等。就我国的基本国情和生物质利用开发水平而言，生物质直接燃烧技术无疑是最简便可行的高效利用生物质资源的方式之一。 1生物质燃料的燃烧特性 研究生物质燃料的组成成分，掌握其燃烧特性，有利于进一步科学、合理地开发利用生物质能。从对生物质燃料特性的研究中可以发现，生物质燃料与化石燃料相比存在明显的差异，如表1所示。由于生物质燃料特性与化石燃料不同，从而导致了生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应速度以及燃烧产物的成分与化石燃料相比也都存在较大差别，表现出不同于化石燃料的燃烧特性。生物质
生物质气化技术 一、常见生物质气化炉类型 1、生物质气化按照使用的气化炉类型不同分为固定床气化和 流化床气化两种。固定床气化炉是将切碎的生物质原料由 炉子顶部加料口投入固定床气化炉中，物料在炉内基本上 是按层次地进行气化反应。反应产生的气体在炉内的流动 要靠风机来实现，安装在燃气出口一侧的风机是引风机， 它靠抽力（在炉内形成负压）实现炉内气体的流动；靠压 力将空气送入炉中的风机是鼓风机。固定床气化炉的炉内 反应速度较慢。按气体在炉内流动方向，可将固定床气化 炉分为下流式（下吸式）、上流式（上吸式）、横流式（横 吸式）和开心式四种类型。 a、 下流式固定床气化炉示意
气固呈顺向流动。运行时物料由上部储料仓向下移动，边移动边进行干燥与热分解的过程。在经过缩嘴时，与喷进的空气发生燃烧反应，剩余的炭落入缩嘴下方，与气流中的CO2, 和水蒸气发生反应产生CO 和H2。可以看出，下吸式气化炉中的缩嘴延长了气相停留时间，使焦油经高温区裂解，因而气体中的焦油含量比较少；同时，物料中的水分参加反应，使产品气中的H2含量增加。 b、 上流式固定床气化炉示意 气固呈逆向流动。在运行过程中湿物料从顶部加入后被上升的热气流干燥而将水蒸气带走，干燥后的原料继续下降并经热气流加热而迅速发生热分解反应。物料中的挥发分被释放，剩余的炭继续下降时与上升的CO2及水蒸气发生反应产生CO和H2。在底部，余下的炭在空气中燃烧，放出热量，为整个气化过程供热。由图2 , 可见，上吸式气化炉具有结构简单，操作可行性强的优点，但湿物料从顶部下降时，物料中的部分水分被上升的热气流带走，使产品气中H2的含量减少 横流式固定床气化炉示意
生物质燃烧技术的研究进展 摘要：生物质燃烧技术是生物质能转化利用途径研究较成熟的一种主要方式。从影响生物质燃烧特性的因素出发，综述了生物质燃料组分、理化特性和运行条件在生物质燃烧技术中的作用，介绍了生物质燃烧过程的动力学模拟研究现状，对生物质燃烧过程中存在的问题进行了总结和探讨，并对今后生物质燃烧技术的发展进行了展望。 生物质是指来源于生物有机体的材料，尤其是基于植物体的材料，包括大量的草本植物、淀粉、纤维素、木质素等。但目前生物质原料不仅仅局限于植物类的废弃物，还包括农林畜产品废弃物、食品加工产业废弃物、餐饮废弃物和城市有机生活垃圾等。生物质能是绿色植物通过光合作用将光能储存为生物有机体内的化学能，与煤相比，生物质能作为新兴能源，受到全世界越来越多的关注，主要因其具有如下特点：①生物质能是一种绿色能源，符合可再生、可持续利用能源的目标，成为当前最洁净的能源之一，对环境污染小，可以降低对传统化石能源的依赖性;②生物质能在成长过程中吸收环境中的CO2，在生命周期内可以实现CO2的零排放或零增长，降低使用化石燃料造成的温室气体排放量;③生物质中灰分比重低、含硫量少和挥发分含量高;④生物质种类繁多、来源广泛、总量丰富，且具有本土特性。 生物质能由于其在社会效益、环境效益和经济效益中的可持续发展而备受世界各方重视并得以大力推广。目前生物质能提供全球总量10%～15%的能源供应，是世界上排名第四的能源。在工业发达国家中，生物质能占到能源总量的9%～14%，而在发展中国家则更高，占到25%～30%，部分地区甚至高达50%～90%。但在这些国家中，大部分生物质能被当地低收入者用于炊事和供暖用能，商业化程度并不高，且热利用效率极低。 随着科技的进步，生物质能的转化利用形式也多种多样，改变了简单的直燃模式下利用效率低的缺点。当前生物质能转化的方式主要可以归结为：热裂解、气化、液化、超临界流体提取、厌氧消化、厌氧发酵、酸解、酶解和酯化降解等，但这些生物质转换技术由于成本、技术的成熟度和使用效率等方面的原因，难以大面积推广，生物质能的应用仍以直接燃烧为主。到目前为止，生物质燃烧所利用的能源约占全球生物质能利用的95%。为了提高热利用效率，如何对其燃烧利用技术进行深入地研究，已成为国内外各方相关人员普遍关注的问题。 1生物质燃烧特性的影响因素
文章编号:0253?2409(2013)07?0798?07 收稿日期:2013?06?09;修回日期:2013?06?24三 基金项目:国家科技支撑计划(2012BAA 09B 03);国家自然科学基金(51176194)三 联系作者:阴秀丽,E?mail :xlyin @https://www.doczj.com/doc/9b13685746.html, 三 生物质气化技术发展分析 吴创之,刘华财,阴秀丽 (中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点试验室,广东广州 510640) 摘 要:生物质气化技术在世界范围内得到了广泛应用三研究综述了生物质气化技术的发展现状和应用情况,阐明了生物质气化技术目前存在的主要问题;对中国生物质气化生活供气和工业供气典型项目的经济性进行了分析,在此基础上对中国生物质气化技术应用前景进行了展望;结合中国生物质气化产业发展面临的新形势,为生物质气化产业的发展提出建议三关键词:生物质;气化技术;气化应用;现状;前景中图分类号:TK 6 文献标识码:A Status and prospects for biomass gasification WU Chuang?zhi ,LIU Hua?cai ,YIN Xiu?li (Key Laboratory of Renewable Energy ,Guangzhou Institute of Energy Conversion , Chinese Academy of Sciences ,Guangzhou 510640,China ) Abstract :Biomass gasification for energy utilization has been wildly used.The development and applications of biomass gasification technologies were reviewed in this paper.Special attention was paid to major problems encountered in practical use.A comparison of economical performances of gas supply for livelihood and industry was made.The prospects of biomass gasification in China were put forward.Taking into account the new situation ,several suggestions were given for the development of biomass gasification industry.Key words :biomass ;gasification ;applications ;status ;prospects 1 国外生物质气化技术发展现状 1.1 技术现状 经过几十年的发展,欧美等国的生物质气化技术取得了很大的成就三生物质气化设备规模较大,自动化程度高,工艺较复杂,主要以供热二发电和合成液体燃料为主,目前,开发了多系列已达到示范工厂和商业应用规模的气化炉三生物质气化技术处于领先世界水平的国家有瑞典二丹麦二奥地利二德国二美国和加拿大等三欧洲和美国在生物质气化发电和集中供气已部分实现了商业化应用,形成了规模化产业经营三20世纪80年代末90年代初,主要利用上吸式和下吸式固定床气化炉来发电或供热,规模大都较小三由于下吸式产气焦油含量较低,近来已逐渐占据主导地位,尤其以发电为目的时,主要在中国和印度使用三近年的大中型气化发电系统多采用常压循环流化床,容易扩大,原料适应性好,对原料尺寸和灰分要求不高三空气气化常用于发电和供热,富氧气化常用于气化合成,加压气化则用于IGCC (整体气化联合循环发电系统)二气化合成燃料或化工品三在过去的二三十年里,欧洲和北美的研究和 技术都有了显著的进展,建立了一批示范或商业工程,部分典型工艺和应用见表1三1.2 应用情况 生物质气化目前主要应用于供热二窑炉二发电和合成燃料,具体见图1三各种应用的规模都在增长,CHP (热电联产)的增长尤其快,已成为目前最主要的利用方式三除了上述技术,生物质气化还有其他新型利用,比如燃料电池等三 从20世纪80年代起,生物质气化被美国二瑞典和芬兰等国应用于水泥窑和造纸业的石灰窑,既能保证原料供给又能满足行业需求,这种应用方式简单可靠,具有较强的竞争力,但应用却不多三 20世纪90年代起,生物质气化开始被应用于 热电联产,多用柴油或燃气内燃机,对燃料品质和系统操作的要求较高,成本也较高,其应用推广受到限制,常常需要政府的支持和补贴三受煤的IGCC 应用结果的推动,生物质IGCC 成为90年代的关注热点,IGCC 系统有望在中等成本和中等规模下提供高发电效率,研究者对其进行了大量的研究并建设了几个示范工程,主要集中在欧洲,但由于系统运行 第41卷第7期2013年7月 燃 料 化 学 学 报 Journal of Fuel Chemistry and Technology Vol.41No.7 Jul.2013
生物质燃烧技术的研究进展 摘要:生物质燃烧技术是生物质能转化利用途径研究较成熟的一种主要方式?从影响生物质燃烧特性的因素出发,综述了生物质燃料组分?理化特性和运行条件在生物质燃烧技术中的作用,介绍了生物质燃烧过程的动力学模拟研究现状,对生物质燃烧过程中存在的问题进行了总结和探讨,并对今后生物质燃烧技术的发展进行了展望? 关键词:生物质燃烧;转化利用途径;动力学模拟 Progress of Biomass Combustion Technology Abstract: Biomass combustion is a mature and major way of biomass utilization. Based on the characteristics of biomass combustion, the effects of biomass fuel constitutes, physicochemical properties and operation conditions on biomass combustion technology were reviewed. The research status of kinetics numerical simulation on biomass combustion was introduced. The problems in biomass combustion were summarized and discussed. The development prospects of biomass combustion technology were also put forward. Key words: biomass combustion; way of utilization; kinetics simulation 生物质是指来源于生物有机体的材料[1],尤其是基于植物体的材料,包括大量的草本植物?淀粉?纤维素?木质素等?但目前生物质原料不仅仅局限于植物类的废弃物,还包括农林畜产品废弃物?食品加工产业废弃物?餐饮废弃物和城市有机生活垃圾等?生物质能是绿色植物通过光合作用将光能储存为生物有机体内的化学能,与煤相比,生物质能作为新兴能源,受到全世界越来越多的关注,主要因其具有如下特点[1-4]:①生物质能是一种绿色能源,符合可再生?可持续利用能源的目标,成为当前最洁净的能源之一,对环境污染小,可以降低对传统化石能源的依赖性;②生物质能在成长过程中吸收环境中的CO2,在生命周期内可以实现CO2的零排放或零增长,降低使用化石燃料造成的温室气体排放量;③生物质中灰分比重低?含硫量少和挥发分含量高;④生物质种类繁多?来源广泛?总量丰富,且具有本土特性? 生物质能由于其在社会效益?环境效益和经济效益中的可持续发展而备受世界各方重视并得以大力推广?目前生物质能提供全球总量10%~15%的能源供应[1],是世界上排名第四的能源[5]?在工业发达国家中,生物质能占到能源总量的9%~14%,而在发展中国家则更高,占到25%~30%,部分地区甚至高达50%~90%[1]?但在这些国家中,大部分生物质能被当地低收入者用于炊事和供暖用能,商业化程度并不高,且热利用效率极低[1,6]?
【创新案例】生物质热解气化技术 1背景 随着日益严峻的环境污染问题，各国政府都越发重视可再生能源的开发与应用。生物质气化技术作为新一代生物质利用技术，具有能源转化效率高、设备简单、投资少、易操作、占地面积小、不受地区、燃料类型和气候限制等特点，在为工业生产提供生产必须的电和热(热水/蒸汽)的同时，副产品可被用于制备炭基肥、活性炭及冶金行业保温材料等。项目环保性能和经济性能俱佳，对于降低工业生产用能成本，促进我国能源利用朝着绿色可持续方向迈进具有重要意义。 2解决方案 费曼能源采用国际领先的全新一代生物质气化技术，该技术通过精准控制热解可以将生物质转化为高品质合成气，合成气可用于燃烧生产工业生产必须的电能及热能(热水/蒸汽)，副产品生物炭具有较高的商业利用价值。由于副产品的高效利用可显著降低电能及热能的生产制备成本，在帮助工业企业实现低碳化绿色生产的同时，显著降低工业企业用能成本。目前，可利用的生物质原料包括:稻壳、竹屑、木屑、烟叶梗、山核桃壳、棕榈壳、椰子壳、玉米芯渣、甘蔗渣、柚子壳、酒糟、制药残渣、造纸剩余物、干化污泥、高聚物废弃物等。3生物质热解气化反应原理4设备示意图5技术对比与其他
生物质供热应用方式相比，生物质热解气化的优势如下:6案例根据国家及江苏省政府清洁能源替代燃煤锅炉的相关政策，江苏泰兴化工园区内的多家化工企业，急需淘汰燃煤锅炉。费曼能源作为项目所有者及实施方，以“生物质天然气”多能互补方式，以稻壳为原料，为园区企业提供热蒸汽等清洁能源，副产物稻壳炭作为保温材料销售给钢厂或有机肥公司。 项目地点：江苏泰兴项目规模：18t/h(15t/h 备用)原料用量：2.66万吨/年蒸汽产量：6.45万吨/年稻壳碳/灰分量：0.63 万吨/年客户类型：食品、化工、印染、电池等所有生产用热企业解决问题：(1)降低企业用能成本，吨蒸汽使用成本降低20元/吨以上(2)降低企业清洁化改造成本，蒸汽管网直接连通各用热企业 (3)帮助企业实现绿色生产，彻底杜绝自备锅炉环保不达标而造成的非生产性停产。技术创新：“生物质天然气”多能互补方式该项目的产品分为能源产品(热蒸汽)和副产品(稻壳炭)。其中能源产品是客户主要的需求，副产品销往附近钢厂用于熔炼工艺保温材料，为项目创造另一部分收益。稻壳炭还可进一步深加工，做成炭基肥等，真正实现(农业能源环保)循环经济生态圈。