生物質(zhì)直燃鍋爐.doc

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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)組成：1、燃料收集儲(chǔ)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生物質(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)作為生物質(zhì)能的載體有許多種定義，美國能源部（DOE）把生物質(zhì)定義為：生物質(zhì)是來源于植物和動(dòng)物的有機(jī)物質(zhì)。生物質(zhì)資源十分豐富，目前全球每年水、陸生物質(zhì)產(chǎn)量約為全球總能耗量的6～

2、10倍左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，生物質(zhì)資源潛力可達(dá)100億噸，僅森林、草原和耕地這三項(xiàng)的產(chǎn)量就達(dá)50億噸干生物質(zhì)，相對(duì)于20億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。我國可以開發(fā)利用的生物質(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（樹葉和枝椏等）、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(dòng)物糞便。從這三大類可以細(xì)分為七種：森林、農(nóng)業(yè)

3、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)）、莊稼的廢棄物（非木質(zhì)）、加工過程的廢棄物（非木質(zhì)）和動(dòng)物糞便（糞便）。通常用作能量轉(zhuǎn)化的生物質(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(dòng)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）。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生物質(zhì)種類、

4、生長時(shí)期和生長條件等因素決定的。與化石燃料相比，生物質(zhì)具有以下特點(diǎn)：（1）生物質(zhì)是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生長過程中吸收的量），可以在提供能源的同時(shí)而不增加二氧化碳排放量；（2）生物質(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）生物質(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）生物質(zhì)的水分(進(jìn)廠要求＜20﹪）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

5、能量損失，并且可能引起燃料儲(chǔ)存問題；（5）單位質(zhì)量生物質(zhì)的熱值低（3000～3500kcl/kg），要求能量轉(zhuǎn)化設(shè)備有足夠的空間投入原料；（6）生物質(zhì)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）生物質(zhì)具有可再生性，原料具有多樣性和廣泛性，資源開發(fā)潛力大。三、生物質(zhì)的直接燃燒發(fā)電轉(zhuǎn)化方式生物質(zhì)的直接燃燒發(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)

6、能轉(zhuǎn)變產(chǎn)生出高溫高壓蒸汽熱能在汽輪機(jī)中膨脹做功將熱能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)出電能。四、生物質(zhì)的燃燒過程1.生物質(zhì)燃燒的總體方程式燃燒是包含有傳熱和傳質(zhì)過程，并且伴隨有化學(xué)反應(yīng)和流體流動(dòng)的一種綜合現(xiàn)象。對(duì)于任何一種生物質(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：（1）其中第一個(gè)分子式表示任一種生物質(zhì)燃料，這個(gè)經(jīng)驗(yàn)分子式中只包含了15種元素，實(shí)際上這是近似處理，完整的生物質(zhì)組分還應(yīng)包含更多的元素。第二個(gè)分子式表示的是燃料中的水分，但是其數(shù)值變化很大。第三個(gè)分子式表示的是空氣，它是按氧氣和氮?dú)夥謩e占總體積的21%和79%的混合物來表示的。方程

7、式的另一邊是反應(yīng)生產(chǎn)物，主要生成物是那些在式中首先表示的物質(zhì)，生成物中有些化合物是大氣的污染物（如：CO、N和S的氧化物），同時(shí)有些生成物（如：堿金屬的氯化物和硅酸鹽等）會(huì)導(dǎo)致燃燒設(shè)備的積灰和結(jié)渣問題。2.生物質(zhì)燃燒的基本過程由于不同種類的生物質(zhì)在化學(xué)組成成分和物理特性上有差別，所有它們的燃燒過程是有些不同。但是一般認(rèn)為，生物質(zhì)的燃燒通常可以分為三個(gè)階段，即預(yù)熱起燃階段、揮發(fā)分燃燒階段、炭燃燒階段。（1）預(yù)熱起燃階段在該階段，生物質(zhì)（濕物料）被加熱，水分逐漸蒸發(fā)后變?yōu)楦晌锪?。?dāng)生物質(zhì)被加熱到160℃時(shí)（要求：一次風(fēng)溫190℃），開始釋放出揮發(fā)分。揮發(fā)分的組

8、成為：二氧化碳、一氧化碳、低分子碳?xì)浠衔铮ㄈ纾杭淄?、乙烯等）、還