生物燃料成分分析范文

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第1篇

[關(guān)鍵詞]:鍋爐,污染,生物質(zhì)燃料,環(huán)保

一、引言

我國(guó)能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中煤炭比例始終在67%及以上,煤炭是我國(guó)能源的主體。目前,我國(guó)已探明煤炭可采儲(chǔ)量約1145億噸,年消耗燃煤12億～15億噸,其中大多數(shù)直接作為燃料被消耗掉,以煤炭為主的中國(guó)能源結(jié)構(gòu)可開(kāi)采煤炭?jī)?chǔ)量約能使用150年。另外,以煤為主的能源結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)致能源活動(dòng)對(duì)環(huán)境質(zhì)量和公眾健康造成了極大危害。

二、生物質(zhì)固體成型燃料簡(jiǎn)介

生物質(zhì)固體成型燃料(簡(jiǎn)稱(chēng)生物質(zhì)燃料,俗稱(chēng)秸稈煤)是利用新技術(shù)及專(zhuān)用設(shè)備將農(nóng)作物秸稈、木屑、鋸末、花生殼、玉米芯、稻草、稻殼、麥秸麥糠、樹(shù)枝葉、干草等壓縮碳化成型的現(xiàn)代化清潔燃料(目前國(guó)內(nèi)外常用的生物質(zhì)成型工藝流程如圖1),無(wú)任何添加劑和粘結(jié)劑。既可以解決農(nóng)村的基本生活能源,也可以直接用于城市傳統(tǒng)的燃煤鍋爐設(shè)備上,可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的煤碳。其直徑一般為6cm～8cm,長(zhǎng)度為其直徑的4～5倍,破碎率小于2.0%,干基含水量小于15%,灰分含量小于1.5%,硫和氯含量一般均小于0.07%,氮含量小于0.5%。在河南省,生物質(zhì)燃料是政府重點(diǎn)扶持的新農(nóng)村建設(shè)項(xiàng)目之一。

三、生物質(zhì)燃料燃燒技術(shù)

根據(jù)試驗(yàn)研究及測(cè)試資料,生物質(zhì)燃料燃燒特性為:生物質(zhì)揮發(fā)物的燃燒效率比炭化物質(zhì)快。燃燒著火前為吸熱反應(yīng);到著火溫度以后,生成氣相燃燒火焰和固相表面燃燒的光輝火焰,為放熱反應(yīng)。具體的燃燒性能見(jiàn)表1。

生物質(zhì)燃料專(zhuān)用鍋爐燃燒原理如下:

①生物質(zhì)燃料從上料機(jī)均勻進(jìn)入高溫裂解燃燒室,著火后,燃料中的揮發(fā)份快速析出,火焰向內(nèi)燃燒,在氣(固)相燃燒室內(nèi)迅速形成高溫區(qū),為連續(xù)穩(wěn)定著火創(chuàng)造了條件;

②高溫裂解燃燒室內(nèi)的燃料在高溫缺氧的條件下不斷地快速分解為可燃?xì)怏w,并送往氣相燃燒室內(nèi)進(jìn)行氣相燃燒;

③在氣相燃燒的同時(shí),90%以上揮發(fā)份被裂解為炙熱燃料,由輸送系統(tǒng)輸送到固相燃燒室內(nèi)進(jìn)行固相燃燒,完全燃燒后的灰渣排往渣池或灰坑;

④在輸送過(guò)程中,小顆粒燃料和未燃盡的微粒在風(fēng)動(dòng)的作用下于氣(固)相燃燒室內(nèi)燃燒;

⑤從多個(gè)配氧處可按比例自動(dòng)調(diào)配、補(bǔ)充所需量的氧氣,為爐膛出口的燃燒助燃,完全燃燒后的高溫?zé)煔馔ㄍ仩t受熱面被吸收后,再經(jīng)除塵后排往大氣。

生物質(zhì)燃料燃燒的特點(diǎn)為:

①可迅速形成高溫區(qū),穩(wěn)定地維持層燃、氣化燃燒及懸浮燃燒狀態(tài),煙氣在高溫爐膛內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng),經(jīng)多次配氧,燃燒充分,燃料利用率高,可從根本上解決冒黑煙的難題。

②與之配套的鍋爐,煙塵排放原始濃度低,可不用煙囪。

③燃料燃燒連續(xù),工況穩(wěn)定,不受添加燃料和捅火的影響,可保證出力。

④自動(dòng)化程度高,勞動(dòng)強(qiáng)度低,操作簡(jiǎn)單、方便,無(wú)需繁雜的操作程序。

⑤燃料適用性廣,不結(jié)渣,完全解決了生物質(zhì)燃料的易結(jié)渣問(wèn)題。

⑥由于采用了氣固相分相燃燒技術(shù),還具有如下優(yōu)點(diǎn):

a從高溫裂解燃燒室送入了氣相燃燒室的揮發(fā)份大多是碳?xì)浠衔?適合低過(guò)氧或欠氧燃燒,可達(dá)無(wú)黑煙燃燒及完全燃燒,可有效地抑制“熱力――NO”的產(chǎn)生。

b在高溫裂解過(guò)程中,處于缺氧狀態(tài),此過(guò)程可有效地制止燃料中氮轉(zhuǎn)化為有毒的氮氧化物。

四、環(huán)境影響分析

生物質(zhì)燃料燃燒污染物排放主要為少量的大氣污染物及可綜合利用的固體廢棄物。

(1)大氣污染物

生物質(zhì)燃料纖維素含量高,為70%左右;硫含量大大低于煤;燃料密度大,便于貯存和運(yùn)輸;產(chǎn)品形狀規(guī)格多,利用范圍廣;熱值與中質(zhì)煤相當(dāng),燃燒速度比煤快11%以上,燃燒充分、黑煙少、灰分低、環(huán)保衛(wèi)生;另在采取配套的脫硫除塵裝置后,大氣污染物排放種類(lèi)少、濃度低。根據(jù)河南德潤(rùn)鍋爐有限公司對(duì)生物質(zhì)固體成型燃料專(zhuān)用鍋爐的研究:生物質(zhì)燃料燃燒后可實(shí)現(xiàn)CO2零排放,NOx微量排放,SO2排放量低于33.6mg/m3,煙塵排放量低于46mg/m3。新建使用生物質(zhì)燃料鍋爐大氣污染物排放控制指標(biāo)執(zhí)行《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271-2001)中燃?xì)忮仩t的排放標(biāo)準(zhǔn)。查閱該標(biāo)準(zhǔn)可知,燃?xì)忮仩t排放標(biāo)準(zhǔn)為:SO2≤100mg/m3、煙塵≤100mg/m3。生物質(zhì)燃料鍋爐燃燒后大氣污染物排放濃度遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

(2)固體廢棄物

生物質(zhì)燃料鍋爐燃燒固體廢棄物主要為燃燒后的灰分,可以回收做鉀肥,資源綜合利用。

五、環(huán)境效益分析

生物質(zhì)燃料的環(huán)境效益主要體現(xiàn)在以下幾方面:

(1)生物質(zhì)燃料代替煤等常規(guī)能源,能減少大氣污染物的排放量,有效改善城鄉(xiāng)空氣環(huán)境質(zhì)量。生物質(zhì)燃料中硫的含量不到煤炭的1/10,其替代煤燃燒能有效地減少大氣中二氧化硫的排放量;由于生物質(zhì)在燃燒過(guò)程中排出的CO2與其生長(zhǎng)過(guò)程中光合作用中所吸收的一樣多,所以從循環(huán)利用的角度看,生物質(zhì)燃燒對(duì)空氣的CO2的凈排放為零。煤炭與生物質(zhì)固體燃料的污染物燃燒排放比較見(jiàn)表2。

(2)燃燒后的固體廢物可綜合利用

灰分可以回收做鉀肥,實(shí)現(xiàn)“秸稈――燃料――肥料”的有效循環(huán)。

(3)合理處理廢棄的農(nóng)作物,降低對(duì)環(huán)境的影響

僅秸稈而言,我國(guó)每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)重約為7.06億千噸,河南省每年達(dá)7000萬(wàn)千噸,占全國(guó)的1/10。若秸稈等廢棄的農(nóng)作物自然腐爛,將產(chǎn)生大量的甲烷,通常認(rèn)為甲烷氣體的溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。將廢棄的農(nóng)作物做成燃料,既變廢為寶,節(jié)約資源,又可減排溫室氣體,保護(hù)環(huán)境。

六、結(jié)論

生物質(zhì)燃料利用廢棄的農(nóng)作物作為原料,可實(shí)現(xiàn)就地取材、就地生產(chǎn),降低了農(nóng)業(yè)廢棄物運(yùn)輸成本與運(yùn)輸過(guò)程中的污染,其產(chǎn)品具有節(jié)能、環(huán)保、保護(hù)不可再生資源等特點(diǎn)。生物質(zhì)燃料生產(chǎn)的工藝、方法符合我國(guó)目前建設(shè)節(jié)約型社會(huì)要求和可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策,具有突出的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益,有很好的實(shí)用性和推廣價(jià)值,對(duì)緩解我國(guó)能源緊張和環(huán)境污染具有重大意義,有著廣泛的市場(chǎng)前景和應(yīng)用空間。

參考文獻(xiàn):

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[2]江淑琴 生物質(zhì)燃料的燃燒與熱解特性[J] 太陽(yáng)能學(xué)報(bào),1995

第2篇

關(guān)鍵詞:生物質(zhì),成型燃料,熱水鍋爐,節(jié)能研究,經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

概述

能源是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的基本動(dòng)力[1],能源節(jié)約則是促進(jìn)能源發(fā)展的重點(diǎn)。生物質(zhì)能源具有來(lái)源廣泛,成本低廉、用能清潔等特點(diǎn),特別適合于擁有豐富生物質(zhì)資源的中國(guó),通過(guò)發(fā)展生物質(zhì)能源打造節(jié)能新亮點(diǎn)前景可觀。

我國(guó)從20世紀(jì)80年代引進(jìn)螺旋推進(jìn)式秸稈成型機(jī)以后[2],生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟,但是,相應(yīng)的專(zhuān)用生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備的發(fā)展相對(duì)滯后。為燃用生物質(zhì)成型燃料,出現(xiàn)盲目將原有的燃煤燃燒設(shè)備改為生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備的現(xiàn)象,致使鍋爐燃燒效率及熱效率較低,污染物排放超標(biāo)。燃燒設(shè)備成為生物質(zhì)能源發(fā)展鏈的薄弱環(huán)節(jié)。因此,根據(jù)生物質(zhì)成型燃料燃燒特性設(shè)計(jì)合理的生物質(zhì)成型燃料燃燒專(zhuān)用設(shè)備,對(duì)能源節(jié)約有著重要的意義。

生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐作為燃用生物質(zhì)燃料的主要設(shè)備之一,直接燃燒固體生物質(zhì)顆粒燃料,主要用于家庭、賓館、酒店、學(xué)校、醫(yī)院等場(chǎng)所的熱水、洗浴和取暖。由于燃料為生物質(zhì)燃料且結(jié)構(gòu)合理,此類(lèi)鍋爐基本達(dá)到無(wú)煙化完全燃燒的效果,排放達(dá)到環(huán)保要求,具有較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

1、生物質(zhì)成型燃料

1.1生物質(zhì)成型燃料的元素特性

生物質(zhì)成型燃料是指通過(guò)生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等農(nóng)作物廢棄物加工成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料。

生物質(zhì)原料經(jīng)擠壓成型后,密度可達(dá)1.1~1.4噸/立方米,能量密度與中質(zhì)煤相當(dāng),而且便于運(yùn)輸和貯存。在壓縮過(guò)程中以物理變化為主,其元素組成及微觀結(jié)構(gòu)與原生物質(zhì)基本相同。各種生物質(zhì)成型燃料中碳含量集中在35%~42%,氫含量較低,為3.82% ~5%,而氮含量不到1%,硫的含量不到0.2%,因此,造成的污染程度極低。生物質(zhì)成型燃料的揮發(fā)分均在60% ～70%,因此在設(shè)計(jì)燃燒設(shè)備時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮揮發(fā)分的問(wèn)題[3]。

1.2生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性

生物質(zhì)成型燃料經(jīng)高壓形成后,密度遠(yuǎn)大于原生物質(zhì),燃燒相對(duì)穩(wěn)定。雖然點(diǎn)火溫度有所升高,點(diǎn)火性能變差,但比煤的點(diǎn)火性能好。由于生物質(zhì)成型燃料是經(jīng)過(guò)高壓而形成的塊狀燃料,其結(jié)構(gòu)與組織特征就決定了揮發(fā)分的逸出速度與傳熱速度都大大降低,但與煤相比顯得更為容易[4,5]。因此,生物質(zhì)成型燃料的揮發(fā)分特性指數(shù)大于煤的,其燃燒特性指數(shù)較煤的大。燃燒速度適中,能夠使揮發(fā)分放出的熱量及時(shí)傳遞給受熱面,使排煙熱損失降低;同時(shí)揮發(fā)分燃燒所需的氧與外界擴(kuò)散的氧很好的匹配,燃燒波浪較小,減少了固體與排煙熱損失[6]。

2、生物質(zhì)成型燃料熱水爐

2.1 生物質(zhì)成型燃料熱水爐的結(jié)構(gòu)

目前我國(guó)擁有多種型號(hào)生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐,按燃料品種可分為木質(zhì)顆粒鍋爐和秸稈顆粒鍋爐,按應(yīng)用場(chǎng)合可分為家用型和商用型。下吸式固定雙層爐排熱水爐是應(yīng)用較廣的一種結(jié)構(gòu)形式,其充分考慮生物質(zhì)燃料燃燒特性,由爐門(mén)、爐排、爐膛、受熱面、風(fēng)室、降塵室、爐墻、排汽管、煙道、煙囪等主要部分組成,結(jié)構(gòu)布置如圖1所示[7]。

1.水冷爐排 2.上爐門(mén) 3.出灰口 4.爐膛 5.風(fēng)室 6.高溫氣流出口 7.降塵室 8.后置鍋筒

9.排污口10.進(jìn)水口 11.引風(fēng)機(jī) 12.煙囪13.排氣管14.對(duì)流受熱面15.出水口

圖1下吸式固定雙層爐排熱水爐示意圖

2.2 生物質(zhì)成型燃料熱水爐的工作過(guò)程

一定粒徑生物質(zhì)成型燃料經(jīng)上爐門(mén)加在爐排上,根據(jù)生物質(zhì)容易著火的燃料特性,片刻就會(huì)燃燒起來(lái),在引風(fēng)機(jī)引導(dǎo)下進(jìn)行下吸式燃燒;上爐排漏下的燃料屑和灰渣到下?tīng)t膛底部繼續(xù)燃燒并燃燼,然后經(jīng)出灰口排出;燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃?xì)怏w透過(guò)燃料層、灰渣層進(jìn)入下?tīng)t膛繼續(xù)燃燒,并與下?tīng)t排上燃料產(chǎn)生的煙氣一起經(jīng)出高溫氣流出口流向后面的降塵室和對(duì)流受熱面,在充分熱交換后進(jìn)入煙囪排向外界。

3、節(jié)能原理

由有關(guān)燃燒理論可知,保持燃料充分燃燒的必要條件為保持足夠的爐膛溫度,合適的空氣量及與燃料良好的混合、足夠的燃燒時(shí)間和空間。因此,本文將依據(jù)生物質(zhì)成型燃料本身的特性,結(jié)合燃燒理論,針對(duì)鍋爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能分析。

3.1 爐排及爐膛

生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐采用雙層爐排結(jié)構(gòu),即在手燒爐排一定高度另加一道水冷卻的鋼管式爐排,其成彎管直接插入上方鍋筒中,這種設(shè)計(jì)一方面增大了水冷爐排吸熱面積,另一方面加快了爐排與鍋筒內(nèi)回水的熱傳遞。

燃料燃燒采用下吸式燃燒方式。成型燃料由上爐門(mén)加在上爐排上進(jìn)行預(yù)熱、燃燒,由于風(fēng)機(jī)的引導(dǎo),新燃料不會(huì)直接遇到高溫過(guò)熱煙氣,延緩了揮發(fā)分的集中析出,從而避免了爐膛溫度的波動(dòng),使燃燒趨于穩(wěn)定;同時(shí),揮發(fā)分必須通過(guò)高溫氧化層,與空氣充分混合,在焦炭顆粒間隙中進(jìn)行著火燃燒;在完成一段燃燒過(guò)程后,上爐排形成的燃料屑和灰渣漏至下?tīng)t膛并繼續(xù)燃燒,直到燃燼。

采用雙層爐排,實(shí)現(xiàn)了秸稈成型燃料的分步燃燒,緩解秸稈燃燒速度,達(dá)到燃燒需氧與供氧的匹配,使秸稈成型燃料穩(wěn)定持續(xù)完全燃燒,在提高燃料利用率的同時(shí)起到了消煙除塵作用。

3.2 輻射受熱面

早期的部分生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐設(shè)計(jì)布置不夠合理,水冷爐排直接與水箱相連,使得爐膛溫度過(guò)高,特別是上爐膛,致使上爐門(mén)附近爐墻墻體過(guò)熱,增加了鍋爐的散熱損失。在不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)中,水箱被上下兩個(gè)鍋筒所代替,上鍋筒部分置于上爐膛上方,利用鍋筒里的水吸收燃料燃燒在上爐膛的熱量,從而增加輻射受熱面積,起到降低上爐膛溫度的目的,從而減少鍋爐的散熱損失,提高熱效率。

3.3 對(duì)流受熱面

生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐的對(duì)流受熱面分為兩個(gè)部分:降塵對(duì)流受熱面和降溫受熱面。對(duì)流受熱面極易發(fā)生以下現(xiàn)象:高溫?zé)煔馀c鍋筒中的水換熱不均,從而引起熱水部分出現(xiàn)沸騰,增加鍋爐運(yùn)行的不穩(wěn)定因素;受整體外形約束,煙道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)偏短,導(dǎo)致煙氣與鍋筒里的水換熱不夠充分,使得排煙溫度過(guò)高,增加了鍋爐的排煙熱損失。為避免上述問(wèn)題出現(xiàn),降溫對(duì)流受熱面與降塵對(duì)流受熱面常常采取分開(kāi)布置;降溫?fù)Q熱面置于上鍋筒內(nèi),采用煙管并聯(lián)設(shè)計(jì),增加煙氣與鍋筒中水的熱交換,降低排煙溫度,提高燃燒效率;降塵則利用鍋爐后部的下鍋筒及管路引起的煙氣通道面積的變化達(dá)到效果。

3.4 爐門(mén)設(shè)計(jì)

目前應(yīng)用較多的爐門(mén)設(shè)計(jì)為雙爐門(mén)。上爐門(mén)常開(kāi),作為投燃料與供應(yīng)空氣之用;下?tīng)t門(mén)用于清除灰渣及供給少量空氣,正常運(yùn)行時(shí)微開(kāi),在清渣時(shí)打開(kāi);一方面保證了燃燒所需條件,另一方面減少了由于爐門(mén)多而造成的散熱損失。

4、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

4.1 技術(shù)評(píng)價(jià)

研究對(duì)象為生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐,本文采用與目前應(yīng)用最廣的燃煤鍋爐相比較的方法,來(lái)分析它們各自的優(yōu)劣。評(píng)價(jià)針對(duì)鍋爐的節(jié)能環(huán)保性能,主要指標(biāo)有熱效率、燃燒效率、出水量和污染物的排放量(主要是排煙處的NOx、CO、SO2和灰塵的含量),并與國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)比較。

生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐的性能指標(biāo)比較如表1所示[8,9]。

從表1中的數(shù)據(jù)對(duì)比可知,生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在性能上具有一定優(yōu)勢(shì)。節(jié)能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統(tǒng)燃煤鍋爐,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);廢氣排放方面,煙中NOx、CO、S O2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合使用清潔能源的要求。

4.2 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)以設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用為指標(biāo),將生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐、燃油鍋爐、天燃?xì)忮仩t、電鍋爐、空氣源熱水器進(jìn)行比較。各熱水設(shè)備的效率及相應(yīng)熱源(燃料)熱值、單價(jià)詳見(jiàn)表2。

運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算公式如下:

(1)

以加熱1t水為基準(zhǔn),溫度從20℃升至90℃(溫升70℃),此時(shí)需要熱量70000kcal。根據(jù)式(1)求得各設(shè)備在此負(fù)荷下的運(yùn)行費(fèi)用列于表2,可知生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在運(yùn)行費(fèi)用上相對(duì)較低,但是就目前而言,其固定資產(chǎn)投入費(fèi)較同類(lèi)型的其它鍋爐設(shè)備要高。不過(guò)隨著化石能源價(jià)格的上漲和國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求的提高,生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在經(jīng)濟(jì)效益上將會(huì)越來(lái)越具有優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在技術(shù)上是可行的,經(jīng)濟(jì)上是合理的。該鍋爐用生物質(zhì)成型塊做燃料,一方面為生物質(zhì)廢料找到了有效的利用途徑,節(jié)約化石能源,另一方面染物排放量低于同類(lèi)型的燃煤鍋爐,因此該鍋爐具有良好的社會(huì)和環(huán)保效益。

5、結(jié)論

(1)生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐依據(jù)生物質(zhì)成型燃料本身的特性,結(jié)合燃燒理論,在爐排及爐膛、輻射與對(duì)流受熱面、爐門(mén)等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分挖掘節(jié)能潛力。鍋爐燃燒效率可達(dá)94.84%,熱效率為78.2%~81.25%。

(2)生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在技術(shù)性能上具有一定優(yōu)勢(shì)。節(jié)能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統(tǒng)燃煤鍋爐,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);廢氣排放方面,煙中NOx、CO、SO2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合清潔能源的要求。

(3)生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在運(yùn)行費(fèi)用上較其它類(lèi)型設(shè)備要低,盡管目前其固定資產(chǎn)投入費(fèi)相對(duì)較高。隨著節(jié)能環(huán)保要求的提高,此類(lèi)鍋爐在經(jīng)濟(jì)效益上將會(huì)越來(lái)越具有優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn):

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第3篇

[關(guān)鍵詞] 生物質(zhì) 顆粒燃料 清潔燃燒

正文

1、概述

生物質(zhì)顆粒燃料是在一定溫度和壓力作用下，利用木質(zhì)素充當(dāng)粘合劑，將松散的秸稈、樹(shù)枝和木屑等農(nóng)林生物質(zhì)壓縮成棒狀、 塊狀或顆粒狀等成型燃料。中質(zhì)煙煤相當(dāng)；基本實(shí)現(xiàn) CO2零排放，NOx和 SO2的排放量遠(yuǎn)小于煤，顆粒物排放量降低；燃燒特性明顯得到改善，利用效率顯著提高。 因此，生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)是實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)高效、 清潔利用的有效途徑之一。 生物質(zhì)固體成型燃料主要分為顆粒、塊狀和棒狀 3 種形式，其中顆粒燃料具有流動(dòng)性強(qiáng)、燃燒效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此得到人們的廣泛關(guān)注。

隨著我國(guó)的再生能源快速發(fā)展，生物質(zhì)成型燃料技術(shù)及其清潔燃燒設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)提高了秸稈運(yùn)輸和貯存能力，燃燒特性明顯得到了改善，可為農(nóng)村居民提供炊事、取暖用能，具有原料來(lái)源廣泛、價(jià)格低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。

自2006年1月1日我國(guó)頒布實(shí)施了再生能源法。使我國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展走上了快速規(guī)范化的道路。生物質(zhì)能在我國(guó)主要是以農(nóng)作物秸稈為主體的資源。秸稈長(zhǎng)期被作為農(nóng)村傳統(tǒng)的用能，隨著我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)民，特別是新一代的農(nóng)民難以接受傳統(tǒng)的、直燒秸稈生活用能的落后方式。但又苦于缺乏先進(jìn)廉價(jià)的使用。也只能花高價(jià)用液化氣、電、型煤等現(xiàn)代能源。由于現(xiàn)代能源的緊張和價(jià)格的日趨上漲，長(zhǎng)期花高價(jià)用現(xiàn)代能源，農(nóng)民又難以承受。特別是城鎮(zhèn)及城市接壤區(qū)域居民采暖，800-900元每噸的煤，一個(gè)冬天要用上1-2噸滿足采暖需要，農(nóng)民甘愿受凍也不愿花如此大的費(fèi)用，而城鎮(zhèn)及城市接壤區(qū)域居民采暖受到環(huán)境要求的嚴(yán)格限制。目前，居民冬季用煤采暖的已越來(lái)越少。從這一點(diǎn)看，在現(xiàn)代社會(huì)有相當(dāng)多的農(nóng)民沒(méi)有得到，也很難得到良好的能源服務(wù)，他們的現(xiàn)代生活水平還較低。國(guó)家早就重視如此重要的民生問(wèn)題，從20世紀(jì)90年代初中國(guó)農(nóng)業(yè)部和科技部就開(kāi)始投資進(jìn)行農(nóng)作物秸稈資源化利用的研究、開(kāi)發(fā)、試點(diǎn)示范和技術(shù)推廣工作。近幾年，中國(guó)農(nóng)作物秸稈的清潔、方便能源利用的技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)工作已取得了一些成果，有些技術(shù)已趨于成熟，并得到一定程度的推廣?，F(xiàn)在，中國(guó)主要的農(nóng)作物秸稈能源利用技術(shù)有秸稈氣化集中供氣技術(shù)、秸稈壓塊成型及炭化技術(shù)、利用秸稈制取沼氣技術(shù)和秸稈直接燃燒技術(shù)。由于中國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)民及城鎮(zhèn)居民生活水平的提高，居民對(duì)清潔能源的需求，加上這些秸稈能源利用技術(shù)的不斷發(fā)展和逐步完善，秸稈能源利用將逐漸由傳統(tǒng)的、低效不衛(wèi)生的直接燃燒方式向優(yōu)質(zhì)化和高效化方向發(fā)展。

國(guó)外關(guān)于生物質(zhì)成型燃料與燃燒技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用以趨于成熟化和普遍化，我國(guó)生物質(zhì)成型燃料的發(fā)展還剛開(kāi)始，與之相適應(yīng)的燃燒技術(shù)設(shè)備處于一種滯后狀態(tài)。目前一些成型燃料的應(yīng)用，主要是在現(xiàn)有燃燒設(shè)備的基礎(chǔ)上，直接應(yīng)用或改造應(yīng)用，既使河南省科學(xué)院研制具有較高水平的家用顆粒燃料爐灶，也存在著技術(shù)不到位的情況，難以產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，沒(méi)有做到商品化應(yīng)用。

有些單位在取得了生物質(zhì)顆粒燃料炊暖爐灶的基礎(chǔ)上，立足于建立一個(gè)秸稈成型顆粒燃料與高效清潔燃燒設(shè)備系統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)品的有機(jī)統(tǒng)一，協(xié)調(diào)發(fā)展的機(jī)制。在進(jìn)行“生物質(zhì)冷成型燃料加工設(shè)備系統(tǒng)”和生物質(zhì)顆粒燃料炊暖爐灶的研制過(guò)程中，重點(diǎn)解決了目前百姓采暖困難問(wèn)題，創(chuàng)造了“生物質(zhì)顆粒燃料供熱鍋爐”的成果。采用了生物質(zhì)顆粒燃料炊暖爐灶的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)高效、清潔燃燒、節(jié)能排放的目標(biāo)。應(yīng)用廣泛，可滿足城鎮(zhèn)及城市接壤區(qū)域居民采暖需求。

2、物質(zhì)顆粒燃料成型和清潔燃燒技術(shù)及設(shè)備

2.1傳統(tǒng)成型方法。

它與現(xiàn)有的飼料制粒方式相同，即原料從環(huán)模內(nèi)部加入，經(jīng)由壓輥碾壓擠出環(huán)模而成粒狀。

包括原料烘干、壓制、冷卻、包裝等。該工藝流程需要消耗大量能量，首先在顆粒壓制成型過(guò)程中，壓強(qiáng)達(dá)到50～100MPa，原料在高壓下發(fā)生變形、升溫，溫度可達(dá)100℃～120℃，電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)需要消耗大量的電能；其次，原料的濕度要求在12%左右，濕度太高和太低都不能很好成粒，為了達(dá)到這個(gè)濕度，很多原料要烘干以后才能用于制粒；第三，壓制出來(lái)的熱顆粒（顆粒溫度可達(dá)95℃～110℃）要冷卻才能進(jìn)行包裝。后2項(xiàng)工藝消耗的能量在制粒全過(guò)程中占25%～35%，加之成型過(guò)程中對(duì)機(jī)器的磨損比較大，所以傳統(tǒng)顆粒成型機(jī)的產(chǎn)品制造成本較高。

2.2冷成型技術(shù)。

新型冷成型技術(shù)通過(guò)顆粒成型機(jī)直接壓制，把秸稈、木料殘?jiān)绒D(zhuǎn)化成大小一致的生物顆粒，其燃燒效率超過(guò)80%以上（超過(guò)普通煤燃燒約60%的效率）；燃燒效率高，產(chǎn)生的二氧化硫、氨氮化合物和灰塵少等優(yōu)點(diǎn)。

2.3清潔燃燒設(shè)備

目前燃燒設(shè)備的理論研究和應(yīng)用研究還較少，國(guó)內(nèi)也引進(jìn)一些以生物質(zhì)顆粒為燃料的燃燒器， 但這些燃燒器的燃料適應(yīng)范圍很窄，只適用于木質(zhì)顆粒，改燃秸稈類(lèi)顆粒時(shí)易出現(xiàn)結(jié)渣、堿金屬及氯腐蝕、設(shè)備內(nèi)飛灰嚴(yán)重等問(wèn)題，而且這些燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高、價(jià)格昂貴，不適合我國(guó)國(guó)情，因此沒(méi)有得到大面積推廣。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)較早地進(jìn)行了生物質(zhì)燃料的流化床燃燒技術(shù)研究，并先后與無(wú)錫鍋

爐廠、杭州鍋爐廠合作開(kāi)發(fā)了不同規(guī)模、不同爐型的生物質(zhì)燃燒鍋爐。 此外，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出雙層爐排生物質(zhì)成型燃料鍋爐，浙江大學(xué)研制出燃用生物質(zhì)秸稈顆粒燃料的雙膽反燒鍋爐等。

3、發(fā)展前景分析

我國(guó)生物質(zhì)能資源非常豐富，農(nóng)作物秸稈資源量超過(guò)7.2億噸，其中6.04億噸可作能源使用。國(guó)家通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，嫁接商品化、集約化、規(guī)?；墓芾斫?jīng)驗(yàn)，結(jié)合中國(guó)國(guó)情，在農(nóng)村推廣實(shí)施秸稈綜合利用技術(shù)，在節(jié)省不可再生資源、緩解電力供應(yīng)緊張等方面都具有特別重要的意義。秸稈綜合利用不但減少了秸稈焚燒對(duì)環(huán)境造成的危害、減少了溫室氣體和有害氣體排放，而且對(duì)帶動(dòng)新農(nóng)村建設(shè)無(wú)疑將起到重要的促進(jìn)作用。從秸稈資源總量看，廣大農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的各種秸稈產(chǎn)量大、范圍廣。生物質(zhì)固體燃料是繼煤炭、石油、天然氣之后的第四大能源，是可取代礦產(chǎn)能源的可再生資源，是未來(lái)一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。

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