生物质直燃锅炉.doc

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1、生物质直燃锅炉讲义浙江旺能环保股份有限公司周玉彩2011-8-5生物质直燃发电厂主要有以下系统组成：1、燃料收集储运系统2、轻油点火系统3、燃烧系统4、热力系统5、除灰渣系统6、化学水处理系统7、电气及输出系统8、给排水系统9、废水处理系统10、烟风及净化系统11、接入系统等。第一章生物质的概述一、生物质的定义和资源状况广义的生物质能包括一切由植物光合作用转化和固定下来的太阳能，生物质作为生物质能的载体有许多种定义，美国能源部（DOE）把生物质定义为：生物质是来源于植物和动物的有机物质。生物质资源十分丰富，目前全球每年水、陆生物质产量约为全球总能耗量的6～

2、10倍左右。据统计，生物质资源潜力可达100亿吨，仅森林、草原和耕地这三项的产量就达50亿吨干生物质，相对于20亿吨标准煤。我国可以开发利用的生物质能源有：各种农业废弃物（秸秆和谷壳等）、薪柴、林业废弃物（树叶和枝桠等）、有机垃圾和人畜粪便等。统计表明，我国秸秆、薪柴、粪便和垃圾四项资源分别为3.08、1.3、0.77和1.43亿吨标准煤，总计约6.58亿吨标准煤。根据“九五”规划，我国薪材林面积应达到650万公顷，到2010年将达到860万公顷。二、生物质的种类和特点一般而言，生物质主要有三类：木质、非木质和动物粪便。从这三大类可以细分为七种：森林、农业

3、的种植物（木质）、森林之外的树木（木质）、农作物（非木质）、庄稼的废弃物（非木质）、加工过程的废弃物（非木质）和动物粪便（粪便）。通常用作能量转化的生物质可以分为四大类：木材残余物（涵盖所有来源于木材和木材产品的物质，主要包括：燃料木材、木炭、废弃木材和森林的残余物）、农业废弃物（所有与种植业和庄稼处理过程有关的废弃物。例如：稻谷壳、秸秆和动物的粪便）、能源庄稼（专门用于能量生产的庄稼。如：甘蔗杆和木薯）和城市固体垃圾（MSW）。生物质的组成成分包括：纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、单糖、淀粉、水分、灰分和其它化合物。每一种组分的含量比例是由生物质种类、

4、生长时期和生长条件等因素决定的。与化石燃料相比，生物质具有以下特点：（1）生物质是一种二氧化碳零排放的能源资源（利用转化过程中排放的二氧化碳量等于生长过程中吸收的量），可以在提供能源的同时而不增加二氧化碳排放量；（2）生物质的硫（0.05﹪～0.5﹪）、氮（0.2﹪～1.5﹪）灰分（2﹪～8﹪）含量少，在利用转化过程中可以减少硫化物、氮化物和粉尘的排放；（3）生物质的挥发份（75﹪～85﹪）含量大（折算挥发份约为烟煤的六倍以上），氧含量高，有利于生物质的着火和燃烧；（4）生物质的水分(进厂要求＜20﹪）含量大，影响着火和燃烧的稳定性，同时在燃烧时造成大量的

5、能量损失，并且可能引起燃料储存问题；（5）单位质量生物质的热值低（3000～3500kcl/kg），要求能量转化设备有足够的空间投入原料；（6）生物质的分布分散，能量密度低(按＜20﹪H2O，棉花堆放密度200～350kg/m3、玉米秸120～200kg/m3)收集运输和预处理过程（例如粉碎、压缩成型和干燥）费用高(购置费200,运输破碎150元/t)。（7）生物质具有可再生性，原料具有多样性和广泛性，资源开发潜力大。三、生物质的直接燃烧发电转化方式生物质的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，生物质的化学

6、能转变产生出高温高压蒸汽热能在汽轮机中膨胀做功将热能转换成旋转机械能带动发电机旋转发出电能。四、生物质的燃烧过程1.生物质燃烧的总体方程式燃烧是包含有传热和传质过程，并且伴随有化学反应和流体流动的一种综合现象。对于任何一种生物质燃料在空气中燃烧时的综合反应，可以用以下方程式表示：（1）其中第一个分子式表示任一种生物质燃料，这个经验分子式中只包含了15种元素，实际上这是近似处理，完整的生物质组分还应包含更多的元素。第二个分子式表示的是燃料中的水分，但是其数值变化很大。第三个分子式表示的是空气，它是按氧气和氮气分别占总体积的21%和79%的混合物来表示的。方程

7、式的另一边是反应生产物，主要生成物是那些在式中首先表示的物质，生成物中有些化合物是大气的污染物（如：CO、N和S的氧化物），同时有些生成物（如：碱金属的氯化物和硅酸盐等）会导致燃烧设备的积灰和结渣问题。2.生物质燃烧的基本过程由于不同种类的生物质在化学组成成分和物理特性上有差别，所有它们的燃烧过程是有些不同。但是一般认为，生物质的燃烧通常可以分为三个阶段，即预热起燃阶段、挥发分燃烧阶段、炭燃烧阶段。（1）预热起燃阶段在该阶段，生物质（湿物料）被加热，水分逐渐蒸发后变为干物料。当生物质被加热到160℃时（要求：一次风温190℃），开始释放出挥发分。挥发分的组

8、成为：二氧化碳、一氧化碳、低分子碳氢化合物（如：甲烷、乙烯等）、还