生物質(zhì)直燃鍋爐講義

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1、生物質(zhì)直燃鍋爐講義浙江旺能環(huán)保股份有限公司周玉彩2011-8-5生物質(zhì)直燃發(fā)電廠主要有以下系統(tǒng)：1、燃料收集儲運(yùn)系統(tǒng)2、輕油點(diǎn)火系統(tǒng)3、燃燒系統(tǒng)4、熱力系統(tǒng)5、除灰渣系統(tǒng)6、化學(xué)水處理系統(tǒng)7、電氣及輸出系統(tǒng)8、給排水系統(tǒng)9、廢水處理系統(tǒng)10、煙風(fēng)及凈化系統(tǒng)11、接入系統(tǒng)等。第一章生物質(zhì)的概述一、生物質(zhì)的定義和資源狀況廣義的牛物質(zhì)能包括一切由植物光合作用轉(zhuǎn)化和固定下來的太陽能，生物質(zhì)作為牛物質(zhì)能的載體有許多種定義，美國能源部（D0E）把牛物質(zhì)定義為：牛物質(zhì)是來源于植物和動物的有機(jī)物質(zhì)。牛物質(zhì)資源十分豐富，目前全球每年水、陸牛物質(zhì)產(chǎn)量約為全球總能耗量的6?10倍左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，牛物質(zhì)資源潛

2、力可達(dá)100億噸，僅森林、草原和耕地這三項(xiàng)的產(chǎn)量就達(dá)50億噸干牛物質(zhì)，相對于20億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。我國可以開發(fā)利用的牛物質(zhì)能源有：各種農(nóng)業(yè)廢棄物（秸稈和谷殼等）、薪柴、林業(yè)廢棄物（樹葉和枝械等）、有機(jī)垃圾和人畜糞便等。統(tǒng)計(jì)表明，我國秸稈、薪柴、糞便和垃圾四項(xiàng)資源分別為3.08、1.3、0.77和1.43億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，總計(jì)約6.58億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。根據(jù)“九五”規(guī)劃，我國薪材林面積應(yīng)達(dá)到650萬公頃，到2010年將達(dá)到860萬公頃。二、生物質(zhì)的種類和特點(diǎn)一般而言，生物質(zhì)主要有三類：木質(zhì)、非木質(zhì)和動物糞便。從這三大類可以細(xì)分為七種：森林、農(nóng)業(yè)的種植物（木質(zhì)）、森林之外的樹木（木質(zhì)）、農(nóng)作物（非木質(zhì)）、

3、圧稼的廢棄物（非木質(zhì)）、加工過程的廢棄物（非木質(zhì)）和動物糞便（糞便）。通常用作能量轉(zhuǎn)化的牛物質(zhì)可以分為四大類：木材殘余物（涵蓋所有來源于木材和木材產(chǎn)品的物質(zhì)，主要包括：燃料木材、木炭、廢棄木材和森林的殘余物）、農(nóng)業(yè)廢棄物（所有與種植業(yè)和莊稼處理過程有關(guān)的廢棄物。例如：稻谷殼、秸稈和動物的糞便）、能源莊稼（專門用于能量生產(chǎn)的莊稼。如：甘蔗桿和木薯）和城市固體垃圾（MSW）o生物質(zhì)的組成成分包括：纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、單糖、淀粉、水分、灰分和其它化合物。每一種組分的含量比例是由牛物質(zhì)種類、生長時(shí)期和生長條件等因素決定的［8］。與化石燃料相比，生物質(zhì)具有以下特點(diǎn)：（1）牛物質(zhì)是

4、一種二氧化碳零排放的能源資源（利用轉(zhuǎn)化過程中排放的二氧化碳量等于牛長過程中吸收的量），可以在提供能源的同時(shí)而不增加二氧化碳排放量；（2）牛物質(zhì)的硫（0.05%?0.5%）、氮（0.2%?1.5%）灰分（2%?8%）含量少，在利用轉(zhuǎn)化過程中可以減少硫化物、氮化物和粉塵的排放；（3）牛物質(zhì)的揮發(fā)份（75%?85%）含量大（折算揮發(fā)份約為煙煤的六倍以上）,氧含量高，有利于生物質(zhì)的著火和燃燒；（4）牛物質(zhì)的水分（要求V20%）含量大，影響著火和燃燒的穩(wěn)定性，同時(shí)在燃燒時(shí)造成大量的能量損失，并且可能引起燃料儲存問題；（5）單位質(zhì)量牛物質(zhì)的熱值低（3000?3500kcl/kg）,要求能量轉(zhuǎn)化設(shè)

5、備有足夠的空間投入原料；（6）牛物質(zhì)的分布分散，能量密度低（按V20%H20,棉花堆放密度200?350kg/m玉米秸120?200kg/m3）收集運(yùn)輸和預(yù)處理過程（例如粉碎、壓縮成型和干燥）費(fèi)用高（購置費(fèi)200,運(yùn)輸破碎150元/t）。（7）牛物質(zhì)具有可再牛性，原料具有多樣性和廣泛性，資源開發(fā)潛力大。三、生物質(zhì)的利用轉(zhuǎn)化方式牛物質(zhì)的利用轉(zhuǎn)化方式主要有三種：熱化學(xué)法、牛物化學(xué)法、提取法。熱化學(xué)法是指高溫下將牛物質(zhì)轉(zhuǎn)化為其它形式能量的轉(zhuǎn)化技術(shù)。主要包括四種方式：直接燃燒（直接將牛物質(zhì)完全燃燒放出熱量）；氣化（在氣體介質(zhì)氧氣、空氣或蒸汽參與的情況下對牛物質(zhì)進(jìn)行部分氧化而轉(zhuǎn)化成氣體燃料的

6、過程）；熱解（在沒有氣體介質(zhì)氧氣、空氣或蒸汽參與的情況下，單純利用熱使生物質(zhì)中的有機(jī)物質(zhì)等發(fā)生熱分解從而脫除揮發(fā)性物質(zhì)，常溫下為液態(tài)或氣態(tài)，并形成固態(tài)的半焦或焦炭的過程）；肓接液化（在高溫高壓和催化劑作用下從牛物質(zhì)中提取液化石油等）。生物化學(xué)法是指生物質(zhì)在微生物的發(fā)酵作用下產(chǎn)牛沼氣、酒精等能源產(chǎn)品。提取法是利用牛物質(zhì)提取牛物油。牛物質(zhì)轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)包括：直接燃燒（包括與煤混和燃燒）、氣化和熱解。氣化和直接燃燒是利用牛物質(zhì)原料發(fā)電的主要方式。直接燃燒發(fā)電的過程是：生物質(zhì)與過量空氣在鍋爐中燃燒，產(chǎn)生的熱煙氣和鍋爐的熱交換部件換熱，生物質(zhì)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變產(chǎn)生出高溫高壓蒸汽熱能在汽輪機(jī)中膨脹做

7、功將熱能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)出電能。四、生物質(zhì)的燃燒過程1.牛物質(zhì)燃燒的總體方程式燃燒是包含有傳熱和傳質(zhì)過程，并H伴隨有化學(xué)反應(yīng)和流體流動的一種綜合現(xiàn)象。對于任何一種牛物質(zhì)燃料在空氣中燃燒時(shí)的綜合反應(yīng)，可以用以下方程式表示：Cjc】Hx2。x?NX4SX5CI.QiK訛6noNaxiiPxi23^x^x5+nH?。+n2（l+e）（02+3.76N2）=n3CO2--nAH2O+n5O2+n6N2+7i7CO+n8C//4n9NO+n^