煤与生物质掺混燃烧特性实验
大型电厂煤粉炉掺烧成型生物质试验
质 掺 烧 系 统 ． 该 系 统 造 价 昂 贵 ． 投 资 ８０ ０ 多 万 但 初 ０ 元 ： 并 且 长 期 以 来 附 近 农 民 不 断 提 高 生 物 质 燃 料 的
以 减 排 ＣＯ， 方 案 。 在 现 有 的 大 容 量 燃 煤 机 组 上 掺 的
烧 生 物 质 比新 建 一 座 纯 烧 生 物 质 电 厂 的投 入 要 低 得
多 ．同时燃 用价 格相 对低 廉 的生 物质 燃料 还 能降低 电厂 的燃料 费用 ． 而提 高 电厂 的经 济效益 ： 规模 从 大
刹 的 添 加 导 致 、
文 中提 出 了 一 套 新 的 生 物 质 利 用 模 式 ．首 次 在 罔 内 某 ３ ０ＭＷ 燃 煤 锅 炉 上 利 用 已 有 磨 煤 机 系 统 对 ０
成 型 生 物 质 进 行 粉 碎 并 送 入 炉 内燃 烧 试 验 对 已 有
表 １ 试 验 用 燃 料 的 工 业 分 析 和 元 素分 析
表 ４ 煤 灰 元 素 分 布 的 ＸＲＦ（ 射 线 荧 光 ） 析 Ｘ 分
Ｔａ ． Ｅｌ ｍｅ ｔ ｒ ｆｅ ｆ ｍ ｂ４ ｅ ｎ ｓ ｐ ｏ ｉ Ｏ ＸＲＦ ａ ａｙ ｉ ｌ ｒ ｎ ｌｓｓ
基 金 项 目 ：国家 自然 科 学 基金 资 助 项 目 （０ ７ ０ ６ ５９６８ ）
作 者 简 介 ：潘 升 全 （９ ３ ）男 ， 西 渭 南 人 ， 经 理 兼 筹 建 处 主 任 ， 级 工 程 师 ， 事 燃 煤 电 厂 锅 炉 节 能 技 术 研 究 。 １６ 一 ， 陕 总 高 从
生物质与煤混烧燃烧特性研究
能 源方 面看 ， 研究 生 物 质 与 煤 混 合 燃 烧 技 术具 有 重
要 意义 ．
１ ３ 实 验 条 件 及 过 程 ．
１ 实 验 部 分
１ １ 实 验 设 备 ．
实验 初始温 度 为室 温 ， 温为 ９ ０。 工 作 气氛！ ０ ｎ 除特 别说 明 ／
玉米秸秆的水分和挥发分高于义马煤因此随着玉米秸秆添加量的增加混合物中水分和挥发分含量逐渐增加固定碳含量逐渐降低导致dtg曲线上水分析出峰玉米秸秆挥发分析出峰和玉米秸秆固定碳燃烧及义马煤挥发分析出峰逐渐增强而义马煤固定碳燃烧失重作用逐渐减弱
第 ３ 卷 第 １ ３ 期 ２１ Ｏ ０年 １月
煤 炭 转 化
尽 性 能降低 ； 加 氧 气流 量 ， 以显著 改善 燃料 的燃烧 性 能． 增 可 关键 词 煤 ， 物 质 ， 烧 ， 分 析 ， 烧 特 性 生 混 热 燃 ＴＱ５ ４ ３ 中图分 类号
０ 引 言
生 物质 能 是 仅 次 于煤 、 油 和天 然 气 之后 的第 石 四大 能源 ＿ ， 有来 源广 、 】具 ］ 污染 低 、 再 生 和 Ｃ 零 可 Ｏ。 排放 等优 点． 专家认 为 ， 物质 能将 成 为未来 可再 生 生 能源 的 重要 组 成 部 分 ， ２ １ 到 ０ ５年 ， 球 总 能耗 将 有 全 ４ 来 自生物 质能 ．２ 国生 物质 能 资源 十分 丰 富 ， ０ ［我
燃 煤 产 生 大 量 烟 尘 、 Ｏ。和 Ｃ 等 污 染 物 ， 使 我 Ｓ Ｏ 致
国大气 环境 呈 典型 的煤 烟 型 污 染 ， 由此 带 来 严 重 的 经 济损 失． 生物 质 与煤共 燃 可 以降低 硫氧 化物 、 氧 氮
化 物 及 烟 尘 的 排 放 ， 此 从 减 轻 污 染 和 利 用 可 再 生 因
生物质与煤混燃
水电0902 许鑫学号:10914202311 生物质混燃的定义生物质混燃技术是指用生物质燃料和化石燃料(多数是煤)共同作为锅炉燃料的应用技术。
最初，生物质混燃技术主要应用于有大量生物质副产品的企业，如造纸厂、木材加工厂、糖厂等，使用生物质替代部分化石燃料，其产生的热量和电量可以自用，也可以输出到电网，经济性较好。
随着技术的日渐成熟，生物质混燃技术已经越来越多地用于大型高效的电厂锅炉。
生物质混燃的方式有：燃前混台法事先把生物质与煤按比例进行混合，再投入锅炉燃烧。
直接混燃法不经过与煤混合，生物质与煤通过各自的入口直接进入锅炉，在锅炉内与煤混燃。
问接混燃法先把生物质气化为清洁的可燃气体，再通入燃煤炉。
用这种方法可燃用难于粉碎的或杂质含量高的生物质，大大扩大了混燃的范围。
并行燃烧生物质直燃锅炉和化石燃料锅炉同时使用。
2 生物质混燃发电的发展现状很多国家已经有了生物质混燃技术的开发经验。
根据国际能源机构2006年发布的研究报告，全球有154个生物质混燃发电项目，生物质混燃应用领先的国家有美国、德国、荷兰、英国、瑞典、澳大利亚和荷兰等。
大部分混燃案例采用的是直接混燃技术，也有一些间接混燃、并行燃烧的案例。
国际经验显示，多数电厂开始时仅安装一些非常基础的设施，大部分配套设施采用临时装置以进行试验性的混燃发电。
只有在确信政府对生物质混燃发电的支持以及保证了混燃生物质原料的稳定供应和项目的经济性后，电厂才可能对运输、储存及处理等配套设施进行长期的投资。
2006年以来，我国的生物质发电项目取得了巨大进展，但多数项目是生物质直燃项目。
生物质混燃项目非常少，目前仅有山东枣庄的华电国际十里泉电厂、以及上海协鑫(集团)控股有限公司下属的7个热电厂实施了生物质混燃发电。
国际和国内的经验均表明，生物质混燃发电在技术上是可性的，与生物质直燃发电相比，发电具有投资小、建设周期对原料价格控制能力强、技单等优势。
当生物质燃料的小于20％时,只须增加生燃料处理和上料系统，无须对锅炉系统做大的调整，简单易行。
电站锅炉掺烧生物质的污染物释放特性试验研究
电站锅炉掺烧生物质的污染物释放特性试验研究摘要：为降低燃煤电厂的发电成本，控制污染物排放，通过在小型试验台上对电站锅炉煤掺烧生物质时，不同掺混比例、不同燃烧温度及掺烧不同生物质种类的污染物释放特性进行了试验研究。
结果表明，在燃烧后期，随生物质掺混比例增加，NOx 和SO2的释放量降低；在焦炭燃烧阶段，随实验温度升高，NOx和SO2的析出过程加快，同时NOx 瞬时释放量增加，SO2瞬时释放量减少。
生物质中的碱金属对NOx 及SO2的释放有抑制作用。
引言生物质能源具有储量丰富、氮硫含量低、燃烧特性良好等特点，在能源生产领域的比重日益增加[1]。
同时，近年来电力生产领域向清洁低碳发展的趋势日益显现，非化石能源发电的比重快速增长。
在电站燃煤锅炉中掺烧一定比例的生物质以代替部分煤的使用，可在不改变锅炉原有燃烧器形式的基础上，降低发电经济成本，并减少氮氧化物及硫氧化物的排放，有助于逐步建立清洁低碳的电力成产模式。
为模拟炉内高温燃烧工况，研究生物质混煤燃烧过程中NOx 及SO2等污染物的释放特性，文中在小型实验台上进行了恒温下生物质混煤燃烧试验，考察了不同掺混比例、燃烧温度、生物质种类对燃料燃烧过程中NOx 、SO2释放特性的影响，为电站锅炉掺烧生物质时燃料利用及污染物控制提供了一定的理论依据。
1实验装置及方法1.1实验系统及燃料特性本文所使用的恒温污染物在线监测系统见图1，试验时采用德国RBP公司的ecom-CN型烟气分析仪对生物质混煤燃烧过程中NOx 、SO2浓度进行实时监测并记录。
整套装置气密性良好，多次重复性实验证明，实验所得数据误差在2%以内（图1）。
鉴于生物质的热值及可磨性程度，试验选用秸秆、木屑与稻壳进行研究。
由于生物质中挥发分含量较高，无烟煤中挥发分含量较低，二者混燃时能明显改善燃料的燃烧特性[2]，故选用清水沟无烟煤作为混燃煤种。
实验前先将样品在破碎机中充分破碎，而后经标准筛筛分，保证其粒径均在0.125~0.180mm目之间。
300MW机组煤粉炉掺烧生物质颗粒试验
300MW机组煤粉炉掺烧生物质颗粒试验【摘要】针对现有传统煤粉炉掺烧生物质需进行设备改造，初投资大、运行成本高现状，本文提出了300MW机组煤粉炉直接利用已有制粉系统掺烧生物质颗粒课题，并取得成功，同时对磨制生物质颗粒的可行性和安全、环保性进行分析。
试验结果表明：辊式磨煤机直吹式制粉系统，可用于生物质颗粒的破碎和输送；生物质燃烧器喷口火焰稳定，NO X略有上升，SO2下降不明显，掺烧生物质不会影响煤粉的正常燃烧且CO2排放量得到有效降低。
【关键词】生物质颗粒；单磨纯烧；炉前混烧；经济性随着国家“双碳”政策的持续推进，整个火电行业节煤减碳压力日益增大，能否在新能源领域取得突破成为燃煤电厂面临的重点课题。
在此背景下，国内部分燃煤电厂进行生物质掺烧。
当前，燃煤电厂常规掺烧生物质方式均为对设备及系统进行改造或建设专用生物质炉后再进行掺烧，存在投资造价和运行成本过高问题，一般投资造价1万元/kWh,例如国内某电厂为实现生物质掺烧，投资8000万元引进进口生物质掺烧设备，后因投资较高、电网补贴及生物质燃料价格上涨问题而被迫停产。
为此，山东宏桥新型材料有限公司研究提出了一种新型“煤粉炉生物质掺烧课题”，并在300MW机组进行生物质颗粒掺烧并取得圆满成功。
掺烧试验分三个阶段进行，单磨纯烧生物质和炉前混烧生物质两种方式进行，对这两种方式安全、环保、经济、可行性进行分析，研究分析了生物质掺烧对煤粉锅炉的影响。
试验表明煤粉炉掺烧生物质颗粒对锅炉效率影响较少，主要是降低煤炭消耗量及减少烟气中CO2的排放量，对积极改善当地的大气环境，最终实现本地区可持续发展战略都具有非常重要意义。
1设备简介试验设备为采用华西能源工业股份有限公司生产的HX1190/18.4-Ⅱ5型锅炉，锅炉为亚临界参数、四角切圆燃烧方式、自然循环汽包炉。
单炉膛п型露天布置，燃用烟煤,一次再热，平衡通风、固态排渣，全钢架、全悬吊结构,炉顶带金属防雨罩。
燃烧器为水平浓淡燃烧器，燃烧器喷口可以摆动,一、二次风喷口最大摆动±25°，上二次风及顶二次风喷口最大可摆动±15°。
生物质燃料直接燃烧过程特性的分析
生物质燃料直接燃烧过程特性的分析生物质能专题2008-03-14 22:31:54 阅读22 评论0 字号：大中小1、生物质燃料和固体矿物质燃料(煤)的主要差别表1列出了典型生物质燃料和典型的烟某和无烟煤的元素组成和工业分析成分组成〔1〕。
从表1中看出,生物质燃料和煤碳相比有以下一些主要差别(见表2):1)含碳量较少,含固定碳少。
生物质燃料中含碳量最高的也仅50%左右,相当于生成年代较少的褐煤的含碳量。
特别是固定碳的含量明显地比煤炭少。
因此,生物质燃料不抗烧,热值较低(见表1)。
2)含氢量稍多,挥发分明显较多。
生物质燃料中的碳多数和氢结合成低分子的碳氢化合物,遇一定的温度后热分解而折出挥发物。
所以,生物质燃料易被引燃,燃烧初期,析出量较大,在空气和温度不足的情况下易产生镶黑边的火焰。
在使用生物质为燃料的设备设计中必须注意到这一点。
3)含氧量多。
从表2所列数字看出,生物质燃料含氧量明显地多于煤炭,它使得生物质燃料热值低,但易于引燃。
在燃烧时可相对地减少供给空气量。
4)密度小。
生物质燃料的密度明显地较煤炭低(见表2),质地比较疏松,特别是农作物秸杆和粪类。
这样使得这类燃料易于燃烧和燃尽,灰烬中残留的碳量较燃用煤炭者少。
5)含硫量低。
生物质燃料含硫量大多少于0.20%,燃烧时不必设置气体脱硫装置降低了成本,又有利于环境的保护。
2生物质燃料的燃烧过程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、传质过程。
燃烧除去燃料存在外,必须有足够温度的热量供给和适当的空气供应。
图1为燃料燃烧过程的图示。
它可分作:预热、干燥(水分蒸发)、挥发分析出和焦碳(固定碳)燃烧等过程。
燃料送入燃烧室后,在高温热量(由前期燃烧形成)作用下,燃料被加热和析出水分。
随后,然料由于温度的继续增高,约250℃左右,热分解开始,析出挥发分,并形成焦碳。
气态的挥发分和周围高温空气掺混首先被引燃而燃烧。
一般情况下,焦碳被挥发分包围着,燃烧室中氧气不易渗透到焦碳表面,只有当挥发分的燃烧快要终了时,焦碳及其周围温度已很高,空气中的氧气也有可能接触到焦碳表面,焦碳开始燃烧,并不断产生灰烬。
生物质与煤混烧灰的熔融性实验研究
（ ． 阳工 程 学 院 沈 阳 市循 环 流化 床 燃 烧 技 术 重 点 试 验 室 ， 宁 沈 阳 １ ０ ３ １沈 辽 １１６
２ 山 西 电 力科 学研 究 院 ， ． 山西 太 原 ０ １０ ； ７ ０ ３ ３ 华 电 白音 华 金 山 发 电 有 限公 司发 电部 ， ． 内蒙 古 锡 林 郭 勒 盟 ０ ６０ ） ２ ２０
ｔｅ ｐ ｏ ｌｍｓｏ ｌｇ ｉ ｇ ａ ｄ ｆｕ ｉ ｇ ｉ ｓ ｏ ｌ ｏ ｓ ｅ ｏ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｓ ｉｎ ａ ｄ ｍｉｉ ｇ ｒｔ ｆ ｓ ． ｈ ｒ ｂ ｅ ｆ ａ ｇｎ ｎ ｏ ｌ ，ｔ ｈ ｕ ｄ ｃ ｎ ｉ ｒｔ ｈ ｏ ｏ ｉ ｏ ｎ ｘｎ ａｉ ｏ ｈ ｓ ｎ ｄ ｔ ｏ ａ
第 ｌ 期
２１ ０ １年 １月
锅
炉
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Ｎｏ．１
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Ｊｎ２ ｌ ａ ． ０１
文章 编 号 ： Ｎ ３—１４ （０ １ ０ — ０８— ３ Ｃ２ ２９２ １）１ ０４ ０
生 物 质 与 煤 混 烧 灰 的熔 融 性 实 验 研 究
ｋ ｌ ｍｅａ ｏ ｔｎ ｎ ｂ ｏ ｓ ｕ ｌ ｓｈ ｇ ｅ ｈ ｎ ｔ ｅｃ ａ ｏ ｔ ｎ ；ｔ ｅ ｂ ｏ ｓｅ ｒ ｃｉ ｎ ｉ ａｓ ｄ，ｈ ａｉ ｔｌｃ ｎ ｅ ｔｉ ｉｍａ ｓｆ ｅ ｓｉ ｉｈ ｒｔ ａ ｈ ｏ ｌｃ ｎ ｅ ｔ ｈ ｉｍａ ｓ ｓｆａ ｔｏ ｓｒ ｉｅ ｔ ｅ
物质燃料中碱 金属 含量 比煤 中的含量要高 ， 提高生物质的掺人 比总体上会使灰熔融温度降低 ； 此外 ， 于二氧 对
化 硅 含 量 不 同 的 生 物质 燃 料 其 灰 熔 融 性 有 所 差 别 ， 因此 锅 炉 改 生 物 质 混 烧 过 程 中 ， 避 免 结 渣 积 灰 问 题 应 考 为
生物质-煤混合燃烧技术的进展研究
秸秆供应具有周期性， 每年集中在农作物收获的几 个月内。为了保证常年供电需存储大量秸秆， 这样 就需要大量的贮藏空间， 进一步增加了投资和运行 成本， 且存在着天气影响和火灾隐患等问题。因此， 与常规燃煤电厂相比， 生物质能发电存在着投资高、 成本高和效率低等缺点。
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水利电力机械 ,-./0 12)3/0$-)14 5 /6/1.071 82,/0 9-1:7)/04
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生 物 质
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混 合燃 烧 技 术 的 进 展 研 究
0<?<@A=B %C =%DEFAFCG %E HF%I@?? @CJ =%@& 田宜水， 赵立欣， 孟海波， 袁艳文 .7-) 4FD?BKF ， L:-2 6FDMFC， 9/)N :@FDH%， 4O-) 4@CDP<C
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用材林约 ##W^* 万 R， 灌木林约 __^* 万 R， 疏林约 W!* 万 R 以及其他林业废弃物。
［ #， !］ 由于农作物秸秆松散， 能量密度低 ， 大规模
收集、 运输和贮存的费用较高。以秸秆为燃料的 生 物质发电厂规模受到原料收集半径的限制， 装机容 量通常为兆瓦级， 与煤电相比有较大差距， 因而发电
./ 引言
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。生物质能是太 阳 能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式， 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， 具有可再生和环境友好 的双重属性。我国是世界上最大的农业国家， 具有 丰富的生物质资源。据估计， 目前我国农作物 秸秆 年产总量约 + 亿 R， 相当于 _ 亿 R 标煤， 预计到 !*#* 年会增至 " 亿 R， 相当于 _’ X ‘ V 亿 R 标煤， 年可提供 林业生物质约 ^ 亿 R， 其中可作能源用途的资源约 _ 亿 R： 林加工剩余物约 !***
生物质与煤混烧时PM10中痕量元素分布的研究
和生 物质的工业分析和元素分析结果见第 ３ ３页表 １ ．
Ｉ ２ 实验条 件 ．
改 善 程度 在 较 高温 度 （ １２０℃） ＞ ０ 时有 所 下 降 ， 随
着 温度 的进一步 升高 ， 改善 的效 果越 来越不 明显 ， 因 此较 低温 度有利 于实验结 果 的对 比 ， 此外 ， 掺入 锯末 的质量 百分 数 较低 （ ｏ ） ， 对 燃烧 特 性 及 污染 ｉ 时 其
要 的．
Ｓ，１ 量差 异较 大 的混合 燃 料 ， Ｃ含 以便 对 比研 究 Ｓ，ｌ Ｃ
对 混 烧 产生 的 Ｐ 。 Ｍ 中痕 量元 素分 布行 为 的影 响． 煤
前 期 生物 质 与 煤 混烧 的 实验 结 果 表 明［ ： 末 ４锯 ］
与平 顶 山煤 混烧 时对燃烧 特性及 污染 物排 放特 性 的
重 点 研究 燃 料 特 性 和燃 烧 气 氛 对 Ｐ 。 分
１ １ 燃料 特性 ．
无论 是煤 还是 生物 质 ， 其燃 烧 过程 产 生 的 可吸 入 颗 粒物 （Ｍ， 仍然是 突 出问题 ， Ｐ 。 ） 它们 可 以在 大气 中停 留几小 时 、 天甚至 几年 ， 浮 的范 围从 几公 里 到几 几 飘
摘 要 选取 两种典型 生物 质与 两种 煤 ， 两种 生物 质 与两种 煤按 质 量 百分 比为 １： 将 ３分别 进
行 混合 ， 到 ４种燃 料 ， 得 然后 分别在 １１０℃， Ｏ 比 １： ５ Ｎ／ １和 ４： １两种 气氛 下在 沉 降 炉上进 行 实 验 ， 究 了混烧 产 生 的 Ｐ 。 ４种部 分 挥 发 性 痕 量 元 素 （ ， ｂ Ｚ 研 Ｍ 中 Ｍｎ Ｐ ，ｎ和 Ｃ ） ｒ 的分 布 行 为． 果 表 结 明 ： ，ｌ Ｎ／ 比对 Ｍｎ的挥 发性 影响 均很 小 ，ｌ Ｐ ＳＣ 和 Ｏ Ｃ 对 ｂ和 Ｚ ｎ的挥 发 行 为有促 进 作 用 ， Ｓ则相反 ． 而 Ｓ，ｌ Ｃ Ｃ 对 ｒ的挥发 行 为均 有抑 制作 用． Ｏ 比变化 对 Ｃ Ｎ／ ｒ元 素 的影 响 最 为 明显 ， 而对 Ｍｎ，ｂ和 Ｐ Ｚ ｎ的影 响均 不大 ， ０ 比减 小有助 于 Ｃ 挥 发性 的增 强． Ｎ／ ｒ
生物质与煤混合燃烧发电技术研究进展
第4卷㊀第1期2023年8月新能源科技New Energy TechnologyVol.4,No.1August,2023㊀作者简介:闫亚龙(1977 ),男,陕西神木人,经济师,硕士;研究方向:可再生能源开发与利用㊂生物质与煤混合燃烧发电技术研究进展闫亚龙,刘欣玮(国能锦界能源有限责任公司,陕西神木719319)摘要:在碳达峰㊁碳中和的大背景下,生物质作为一种可再生清洁能源,具有巨大的减排潜力㊂文章简单总结了生物质的燃烧特性与处理方式,通过对生物质进行预处理可以提高其储运的可靠性,减少生物质混烧中出现的结渣腐蚀等问题㊂文章重点介绍了生物质混烧技术路线及发展现状,发现直接混合燃烧技术相较于间接混合燃烧和并联混合燃烧具有低成本㊁简单㊁高效的特点㊂关键词:生物质;预处理;直接混燃;间接混燃;并联混燃中图分类号:TQ534;TK6㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀全球变暖是人类面临的巨大威胁,如果全球气温上升2ħ,将导致一亿人死亡以及数百万种动植物物种灭绝[1]㊂为了减少CO 2的排放,向绿色和清洁可再生能源转型对于社会的可持续发展至关重要㊂在可再生能源中,风能㊁水能和太阳能等新能源具有随机性和间歇性的特点,这对电网的调峰能力提出了挑战[2]㊂而生物质能源具有储量丰富㊁来源全面㊁排放低的特点,是一种具有较高应用潜力的可再生资源㊂生物质的发电技术包括直燃发电㊁混燃发电和气化发电㊂与直燃发电和气化发电相比,混燃发电具有成本较低㊁建设周期短,受原料性质影响较小的优点㊂燃煤机组混燃生物质作为一种经济㊁高效㊁清洁的利用方式,在碳减排方面具有很大的潜力,仅需对现有燃煤机组进行适当改造,不仅可以降低CO 2的排放量,还可以提高锅炉侧燃料的灵活性㊂本文针对生物质的分类㊁燃烧特性㊁预处理方式㊁混合燃烧方式㊁发展现状及遇到的问题等进行了简单的总结㊂1㊀生物质分类及资源现状㊀㊀根据国际能源机构(IEA)的定义,生物质是指通过光合作用形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物以及这些生命体排泄的有机物质㊂生物质能来源于太阳能,是继煤炭㊁石油和天然气之后的第四大能源㊂生物质的种类繁多,包括农业废弃物㊁林业废弃物㊁畜禽粪便㊁生活垃圾㊁污水污泥㊁废弃油脂等㊂目前,我国生物质资源年产生量约为34.94亿t,但利用率不高㊂从图1中可以看出,在各类生物质中,禽畜粪便的资源量最高,其次是秸秆,但能源化利用率除生活垃圾外均不超过20%㊂图1㊀各类生物质2020年产量及利用率2㊀生物质和煤的燃烧特性㊀㊀燃料特性可由工业分析㊁元素分析㊁灰分分析和低位热值表示[3]㊂表1给出了几种典型的生物质及煤的燃烧特性,从表1中可以看出,生物质的挥发分普遍更高一点,当与煤混烧时,有助于提高燃料的反应活性和点火特性[4]㊂与煤相比,生物质的水分较多,灰分和固定碳较少㊂水分含量是影响燃料燃烧的另一个重要因素,当燃料水分过多时,会使得着火困难㊂从表2中可以看出,生物质的C 含量较低,而H㊁O 含量较多,导致其热值较低,这是因为与C =C 键断开时释放的能量相比,生物质中的C-H 键和C-O 键断开时释放的能量较小㊂此外,生物质中的O 含量较多,使其氧化的活化能较低,从而拥有更高的反应活性[5]㊂生物质中的S和N较少,使其燃烧后释放出来的污染物与燃煤相比较少,与煤混烧时,可以减少污染物的排放㊂燃料的烧结性越强,则越容易在锅炉中形成烧结性积灰,而燃料的烧结性主要与燃料中所含的碱性物质有关㊂从表3中可以看出,生物质的碱性物质较煤更多,这使其通常表现出更强的结渣和结垢的倾向㊂表1㊀某些生物质和煤的工业分析表2㊀某些生物质和煤的元素分析表3㊀某些生物质和煤的灰分分析3㊀生物质预处理3.1㊀浸出㊀㊀生物质中碱金属含量较高,容易导致结渣㊁腐蚀等问题,使得混烧生物质时降低电厂可靠性㊁增加维护成本和运营成本㊂硫和氯的存在会加速锅炉的腐蚀,同时增加污染物的排放㊂因此可以通过浸出来减少生物质燃料中这些成分的存在,以减轻燃烧过程中遇到的问题㊂3.2㊀烘焙㊀㊀生物质和煤在化学性质和物理性质上都存在差异,生物质的水分较高,能量密度较低,再加上混合特性差,使得生物质和煤的混烧存在问题㊂而烘焙可以通过热处理使得生物质拥有与煤较为接近的物理性质㊂(1)烘焙可以去除生物质中的水分,提高了生物质的热值并能够使其形成外观类似煤的产物;(2)烘焙可以使生物质具有良好的疏水特性,提高其抗生物降解的能力[7],大大优化了燃料的储存特性,使其能够长时间稳定储存;(3)烘焙可以破坏生物质的木质纤维素结构,改善了生物质的可磨性和流动性,提高燃烧效率,同时有利于煤和生物质的均匀混合㊂3.3㊀生物质成型燃料㊀㊀生物质作为燃料与传统化石燃料相比最大的问题是能量密度低,给生物质的收集㊁运输㊁储存㊁预处理和给送等带来困难,限制了生物质的大规模应用㊂而生物质成型可以很好地解决这一问题,生物质成型工艺包括干燥㊁研磨和压缩㊂经过生物质成型后可以大大提高燃料的能量密度㊂单位能量所需体积减小可以大大降低运输和存储的成本,且成型后的生物质含水量下降,具有较高的低位发热量㊂4 生物质混燃发电4.1㊀混合燃烧方式4.1.1㊀直接混合燃烧生物质与煤直接混合燃烧是最常用的技术,就是把预处理过的生物质和煤直接混合送入锅炉进行燃烧,与其他燃烧方式相比,直接混合的投资成本最低㊂直接混合燃烧根据耦合位置可以分为4种类型,如图2所示㊂(1)制粉处混合:生物质和煤混合后送入磨煤机,磨制完成后分配到燃烧器㊂(2)给料混合:生物质由单独的磨机粉碎,通过输送管道与煤粉混合后送入燃烧器㊂(3)燃烧器内混合:生物质燃料也是由单独的磨机粉碎,但与煤粉在燃烧器中混合㊂(4)炉内混合:生物质由单独的磨机粉碎后送入专门的燃烧器燃烧,生物质的磨制与燃烧是独立的㊂图2㊀直接混合燃烧4.1.2㊀间接混合燃烧间接混合燃烧是先将生物质气化,再将产生的生物质燃气输送到锅炉[8],把燃气作为一种再燃燃料,可以减少氮氧化物的排放[9]㊂气化产物主要包括CO㊁CO2㊁CH4㊁H2O㊁H2㊁N2和一些轻烃㊂气化产物的热值与燃料的含水量有关,水分较高时会降低气化产物中可燃气的比例㊂4.1.3㊀并联混合燃烧并联混合燃烧采用了完全分离的生物质燃烧系统,生物质和碳分别在独立的锅炉中燃烧,再将产生的蒸汽输送到发电机组耦合发电㊂并联混合燃烧设计了一个独立燃烧生物质的锅炉,优化了燃烧过程,使结渣和腐蚀等问题大大减轻,为大比例掺烧生物质提供了更多的可能性,降低了操作风险,可靠性更高,但资金投入也大大增加㊂4.2㊀混合燃烧技术㊀㊀大多数生物质混燃项目都是利用现有的燃煤电厂改造以适应生物质燃料与煤的混合燃烧㊂由图3可知,燃烧技术一般分为固定床㊁流化床和悬浮燃烧㊂不同燃烧技术的特点如表4所示㊂煤粉锅炉采用悬浮燃烧技术,对燃料的要求较高㊂因为颗粒尺寸小,燃料气化和固定碳燃烧同时发图3㊀燃烧技术分类生,因此,可以实现负载快速变化和高效控制㊂通过适当的分阶段配风可以实现低过量空气系数和低NO X排放量㊂同时,与流化床或炉排炉相比,煤粉锅炉受结渣㊁结垢和腐蚀的影响较小㊂流化床燃烧技术可分为鼓泡流化床和循环流化床㊂由于混合良好,流化床能灵活处理不同的混合燃料,实现了燃料多样化,增加了现有发电厂的燃料范围,但对燃料颗粒尺寸有一定要求㊂炉排炉属于固定床的一种,适用于含水量高㊁灰分含量高和燃料尺寸变化大的生物质㊂由于过量空气系数高,炉排炉的热效率较低,限制了该燃烧技术的广泛应用㊂目前,炉排炉较多地应用于间接混合燃烧和并联混合燃烧中㊂表4㊀炉排炉、流化床和煤粉锅炉燃烧特点5㊀生物质混合燃烧发展现状㊀㊀目前,商用的生物质混合燃烧技术以直接混合燃烧和间接混合燃烧为主㊂生物质混合燃烧发电在欧美国家应用较广,约2/3的大型生物质混烧电厂坐落于欧洲,尤其是北欧和西欧㊂在欧洲,英国大部分燃煤电厂均采用了生物质混合燃烧,总装机容量达到25366MW㊂英国燃煤电厂中采用了多种生物质原料,包括农业剩余物㊁能源作物和林业剩余物㊂英国部分燃煤电厂如表5所示,其中部分已停产㊂最典型的是英国最大的燃煤电厂Drax,该电厂装有6台660MW 燃煤机组㊂表5㊀英国生物质混烧电厂㊀㊀德国最常用的燃料是污水污泥,50%的混燃电厂都使用污水污泥,以3%混燃比混烧,可以不对电厂做出大的改造㊂相较于其他生物质资源,污水污泥全年可得且通常为负成本,同时,秸秆和废木屑也是主要的生物质燃料㊂表6列举了德国一些混燃污水污泥的电厂㊂从表6中可以看出,德国生物质混烧电厂以煤粉炉为主,少数使用流化床㊂表6㊀德国生物质混烧电厂㊀㊀在北美,美国和加拿大是生物质混烧发电的主要应用国家㊂对于美国和加拿大而言,大规模进行生物质混合燃烧的问题在于充足的生物质来源㊁生物质的运输和储存㊂截至2010年,美国560家燃煤电厂中有40家正在使用生物质混烧技术,并在持续增加中[10]㊂所有的生物质混烧电厂都采用直接混合燃烧的方式,大多数为煤粉锅炉㊂美国近50%的生物质混烧工厂采用的原料是木制品,如木屑和木材废料㊂表7列举了美国部分生物质混烧电厂㊂表7㊀美国生物质混烧电厂㊀㊀在亚洲,中国㊁日本和韩国等国家也开始采用生物质混燃技术㊂在这些地方,生物质混烧的主要原料是木质颗粒㊂2013年,日本有24台燃煤机组开始混烧生物质试验或已投入运行,到2017年,约有29个大型燃煤煤机组混烧生物质㊂国内的生物质混合燃烧发电技术起步较晚,也是以间接混燃和直接混燃为主㊂国内生物质混烧电厂,如表8所示㊂2005年,国内首个生物质混烧电厂华电十里泉发电厂建成,引进丹麦BWE公司的秸秆发电技术,生物质发电容量26.0MW[12]㊂2010年国电宝鸡第二发电有限责任公司在300MW燃煤机组上进行生物质预处理成型与煤小比例混燃的试验,但由于运行期间亏损严重,目前已停运[13]㊂2012年,国电长源荆门电厂采用生物质间接混烧技术将640MW煤电机组改造为燃煤耦合生物质发电项目,是间接混燃技术在我国大型燃煤电厂的首次成功应用[12]㊂大唐长山热电厂是目前国内投运的容量最大的生物质混燃发电机组,采用CFB微正压空气气化后送入660 MW超临界锅炉燃烧[14]㊂华电襄阳发电厂6号机组是国内首个以秸秆为主要原料的生物质间接混燃发电机组,于2018年投产㊂表8㊀国内生物质混烧电厂[11]6㊀生物质混合燃烧存在的问题及解决方法6.1㊀结渣、腐蚀和积灰㊀㊀生物质中灰分的形成过程与煤粉燃烧相似[15],在生物质颗粒燃烧和焦炭颗粒形成过程中,挥发性有机金属化合物首先析出,再进行脱挥发分,最后部分碱金属和碱土金属以及挥发性微量元素扩散出来㊂随着气体温度的降低,挥发性组分成核并冷凝形成亚微米颗粒㊂高浓度K和Na通过成核㊁冷凝和反应会导致各种严重的灰相关问题,如碱诱导结渣㊁硅酸盐熔体诱导结渣和团聚㊂KCl被认为是整个燃烧过程中最稳定的气相含碱金属物质,也是影响生物质结渣的主要物质[16]㊂在燃烧过程中,烟气中的Cl2㊁HCl㊁NaCl㊁KCl等物质在高温下会破坏金属的氧化层加速金属的氧化而导致直接腐蚀,或者形成熔融状碱盐对过热器造成腐蚀,而在低温下当受热面的壁温低于酸露点时,会凝结成酸液对金属发生腐蚀作用㊂可以采用优质合金或者抗腐蚀涂层来减少腐蚀㊂对于生物质混烧过程中的结渣㊁腐蚀和积灰等问题,存在多种对策,包括使用添加剂和浸出等方法㊂浸出直接从来源中去除K,使用添加剂旨在改变灰分成分,并进一步减少挥发性碱物质的存在㊂石灰㊁方解石㊁高岭土和长石等矿物被用作添加剂,有望改善生物质燃烧过程中与灰有关的问题㊂当与燃料混合或添加到燃烧系统中时,这些添加剂可以:(1)通过改变或稀释灰中的耐火元素来提高灰的熔化温度;(2)与低熔点化合物结合并将其转化为高熔点化合物;(3)通过物理吸附降低燃烧系统中有问题的灰种浓度[17]㊂浸出是一种有效的预处理手段,可以去除生物质中的无机物质,特别是碱金属㊁硫和氯减少结渣积灰等问题㊂浸出可分为水浸出㊁醋酸浸出和酸浸出㊂约100%的Cl和90%的碱金属可溶于水,因此,人们对水浸出的研究非常关注㊂6.2㊀污染物排放6.2.1㊀SO X排放混燃生物质可以降低SO X排放量主要是因为生物质中的S含量较低,如农林废弃物的平均含硫量仅为0.38%,低于煤的平均含硫量1%[20]㊂此外,生物质中碱金属含量较高,与烟气中SO2反应生成硫酸盐起到固硫作用,也会减少SO X的排放量㊂目前,电厂中应用最广泛的脱硫技术是石灰石/石膏湿法脱硫(FGD),但当生物质中的氯含量较高时,产生的HCl 可能会影响FGD的脱硫效率㊂6.2.2㊀NO X排放生物质混烧可以降低电厂中NO X的排放量㊂首先,生物质中N含量较低,使得燃料型NO X减少㊂其次,生物质的热值较煤炭低,混烧生物质时炉膛温度降低,可以减少热力型NO X的生成量㊂最后,生物质燃烧的中间产物是NH3,其向NO X的转化率较低[18]㊂通过燃料分级㊁烟气再循环和炉内空气分级等可以有效控制NO X的排放㊂在此基础上,使用选择性催化还原脱硝技术(SCR)可以进一步降低排放量,实现超低排放㊂但在使用SCR时,过低的烟温以及生物质灰中的无机挥发物可能会导致催化剂失活[19]㊂使用碱金属含量较低的生物质以及选择合适的共燃比可减少这一问题㊂6.2.3㊀烟尘排放烟尘排放主要来源于燃料中的灰分,生物质中的灰分含量较低,所以混烧生物质时通常会降低烟尘的排放,但生物质高挥发分和碱金属含量的特点使烟气中存在大量亚微米级悬浮颗粒㊂采用静电除尘器难以将其完全去除,需加装袋式除尘器,但要防止微细气溶胶堵塞布袋㊂同时,由于生物质热值较低,混烧后产生的烟气量较大,选择除尘技术时要考虑到这一点㊂7 结语㊀㊀在 双碳 压力下我国面临着能源转型,燃煤电厂混烧生物质发电技术可有效减少CO2排放量,是实现低碳发展最为经济有效的方法,在世界各地得到了广泛应用㊂(1)通过对生物质和煤燃烧特性的分析可发现,生物质的挥发分较高,C㊁N㊁S含量较少,燃煤电厂混烧生物质可以提高燃料的反应活性,不仅实现大幅度CO2减排,还减少了SO X㊁NO X和烟尘等污染物的排放㊂(2)通过浸出㊁烘焙㊁生物质成型燃料等与处理方式可以提高生物质燃料的能量密度,解决生物质燃料在储存㊁运输方面存在的问题㊂(3)通过对国内外生物质混烧发展现状的总结可以发现,直接混合燃烧仅需对目前的火电厂进行改造,投资成本较低,是目前的主流技术路线,且生物质混烧电厂向大容量机组发展㊂我国的生物质混烧技术与欧美国家存在差距,电厂发电机组容量较小,生物质混烧项目的建设和运营还需要国家政策补贴㊂(4)对于生物质混烧中出现的结渣㊁腐蚀和积灰等问题可以通过生物质预处理及使用添加剂来解决㊂[参考文献][1]RICHARDSON Y,BLIN J,JULBE A.A short overview on purification and conditioning of syngas produced by biomass gasification:catalytic strategies,process intensification and new concepts[J].Progress in Energy and Combustion Science,2012(6):765-781. 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烟煤／生物质混燃特性实验研究
Ｅ ｗ ｒ ｅｔｒ ｄ ａｄＬ ｓ 等 利 用 一 些 燃 烧 特 性 参 数 对 生 物 ｅ 质 与 煤 混 燃 进 行 了 判 定 ，得 出 了 生 物 质 掺 混 比对 燃料 的 着 火 温 度 和 燃 烬 温 度 的 影 响 结 论。 Ｍ． ． ｉ等 利 用 逐 渐 升 温 的 方 法 进 行 了煤 粉 与 Ｖ Ｇｌ
为燃烬时刻。 为 了探 讨 温 度 对 煤 粉／ 物 质 混 燃 特 性 的 影 生
２ １ 掺混 比的影 响 ．
响 ，选 取 ７ ０℃ ，８ ０℃ ，９ ０ｏ ０ ０ ０ Ｃ，对 掺 混 １ ％ 玉 ０
王金星 ，李 超 ，刘 慧敏 ，黄江城 ，王春 波
（ 北 电 力 大 学 能 源 动 力 与 机 械 工 程 学 院 ，河 北 保 定 ０ １０ ） 华 ７ ０ ３
摘要 ：利用热重分析 法 ，对烟 生物质混燃动力学进行 了实验研 究。进行 了不 同掺混 比、不同温度 、不 同生物质等 因素的探 讨。结果表 明 ，在 恒温条件 下煤粉 与生物质混 燃不存在阶段 性。生物质 对煤粉 有促 进燃烧和燃烬的作用 ，随着掺 混比的加 大 ，燃烧越剧 烈 ，越 易燃 烬；温度 的增 加有利 于燃烧 的进行 ，温
度 越 高 ，燃 烧 强 度越 大 ；不 同 生物 质 对煤 粉 的促 进 作 用 不 同 ，挥 发 分 含 量 高 且 灰 分 含 量 低 的 生 物 质 促 进
生物质颗粒与煤粉耦合燃烧热态试验研究
第3期2021年05月锅炉制造BOILER MANUFACTURINGNo. 3May2021生物质颗粒与煤粉耦合燃烧热态试验研究Experimental study on coupled combustion of biomassparticles and pulverized coal顾玮伦、孙锁柱2，王静杰、翟胜兵、徐彦辉\王明昊、宋欣、闫燕飞1(1.高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室（哈尔滨锅炉厂有限责任公司），黑龙江 哈尔滨丨50046;2.山东省肢州市特种设备检验服务中心，山东胶州266300)摘要：为不同的掺烧比例、不同的掺烧位置对炉膛出口烟温、炉膛出口污染物浓度及炉膛出口飞灰含碳量 的影响，在高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室的丨0MW 试验台为上进行热态试验，以生物质颗粒与煤粉 耦合燃烧为基础，设计了 9组不同的工况。
试验结果表明：在掺烧20%以下生物质颗粒时，对锅炉的着火、稳 燃、炉膛出口烟温及燃尽率没有明显影响;在炉膛再燃区喷人生物质颗粒最为适宜，在掺烧20%的生物质颗粒 时,NO ,从 589mg /Nm 3 降低到 312m g /Nm 3,降低了 47. 04%，502从 636m g /Nm 3 降低到 449m g /Nm 3,降低了 29.40%。
关键词：生物质颗粒;耦合燃烧;10MW 热态试验;污染物排放;炉膛出口烟温 中图分类号:T K 223文献标识码：A文章编号:C N 23 -1249(2021)03 - 0008 - 04〇引言目前学者对生物质气耦合燃煤发电技术研 究较多,但对生物质颗粒耦合燃煤发电技术 研究较少。
本文在高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室的10MW 试验台为上进行热态试 验，以生物质颗粒与煤粉耦合燃烧为基础，探究 不同的掺烧比例、不同的掺烧位置对炉膛出口 烟温、炉膛出口污染物浓度及炉膛出口飞灰含 碳量的影响。
为大型煤粉锅炉掺烧生物质颗粒 提供了参考。
燃料掺配掺烧技术及典型案例分析
燃料掺配掺烧技术及典型案例分析2017年11月目录CONTENTS 1 燃煤掺烧背景2 混煤特性及掺烧方式3 掺烧存在的问题4 掺烧试验方法5 典型案例分析67 生物质与煤混燃发电燃煤掺配决策软件1 燃煤掺烧背景煤炭价格飞涨实际燃用煤种与设计值偏离较大客观原因 01煤炭市场放开和电厂行业改造迟缓 经营压力的内在需求主观原因 02将多种煤掺配，能够打破电厂对设计煤种依赖，提高电厂购煤主动权。
在燃用煤种中掺混劣质煤，可以大量节省燃料费用，降低发电成本。
解决锅炉燃烧中存在的问题。
比如通过合适煤种和合理配比可以提高混煤的灰熔点温度，从而降低锅炉结渣风险。
减少污染物的排放。
比如在高硫分煤中掺烧低硫分煤种，以减少烟气中SO2生成量。
2 混煤特性及掺烧方式成分特性：混煤的元素分析指标、工业分析中水分、灰分、固定碳等指标以及低位发热量可采用加权平均法进行计算，挥发分可通过实验分析确定。
着火特性：受组分煤种的着火特性及配比的影响，一般趋近于易燃煤种的着火特性，可通过向难燃煤种中掺烧易燃煤来改善其着火特性。
燃尽特性：不分磨掺混时，大差异煤种的混煤燃尽特性会明显趋向于难燃尽的煤种，向难燃尽煤中掺烧易燃尽煤来改善难燃煤的燃尽特性效果并不显著。
结渣特性：影响因素较复杂，通常，在易结渣煤中掺入难结渣煤可以提高易结渣煤种的灰熔点，降低结渣趋势，但某些情况下，不结渣的煤种与结渣倾向较高的煤种进行掺混并不能减轻混煤的结渣趋势。
可磨特性：趋向于较难磨煤种，并且两种煤的哈氏可磨性指数（HGI）相差越大，混煤的实际HGI偏离加权平均值的程度也越大。
掺烧方式在燃煤进入磨煤机之前，将掺烧的煤种均匀混在一起，由磨煤机磨制成粉后送入炉膛。
该种掺烧方式适用于可磨特性相近煤种的掺烧。
炉前 配煤、炉内混烧01将不同的煤种分别由不同的磨煤机磨制，然后送入对应的燃烧器，实现炉内掺烧。
当燃用煤质差异较大的混煤时，一般应优先采用该种掺烧方式。
分磨制粉、炉内掺烧02不影响机组的带负荷能力；不影响锅炉及辅机的安全稳定运行； 锅炉效率不低于掺烧前太多(＜2%)； 满足环保设施的运行要求；主动掺烧，选择适应锅炉的煤种；被动掺烧，锅炉适应煤，可进行适当改造。
生物质及其与煤掺烧的灰熔融特性研究
Ｃｏｌ ｇ ｆＥｎ ｒ ｎ ｏ ｒＥｎｇｎ ｅ ｉｇ， ａ ｏ ｇ Ｕｎｖ ｒｉｙ，ｉａ ５ ０ １， ｈ ｎ ｏ ｇ Ｐｒ ｖｎ ｅ， ＲＣ ｌ ｅ ｏ ｅｇｙａ ｄ Ｐ ｗｅ ｅ ｉｅ ｒｎ Ｓｈ ｎｄ ｎ ｉｅ ｓｔ Ｊｎ ｎ ２ ０ ６ Ｓ ａ ｄ ｎ ｏ ｉｃ Ｐ
生 物 质 及 其 与 煤 掺 烧 的 灰 熔 融 特 ， 研 究 陛
胡 云 鹏 ， 世庆 ， 程 孙 鹏 谢 敬 思 ， ， 张 浩
山 东 大 学 能 源 与 动 力 工 程 学 院 ， 东 济 南 ２ ０ ６ 山 ５０ １
热础 一 能研热 基究
［ 摘
Ｄ 稻 杨木 屑 等 ７种 常见的 生物 质灰 及其 与煤 要 ］ 采 用 ＹＸ—ＨＲ 灰 熔融性 测 定仪 对麦 秆 、 秆 、 掺 烧后 灰 的熔 融特性 进行 了检 测 。 结果表 明 ： 的结渣 判 别指 数 不能 完全 、 煤 可靠地 预 测
Ｉ ｏｌ 编 号］ １ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ０ ２ ３ ４ ２ １ ． ０ ０ ８ Ｄ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ —３ ６ ． ０ １ １ ． ０
ＳＴＵＤＹ ｏＮ ＦＵＳ ｏＮ Ｉ ＢＥＨ ＡＶＩ Ｒ ｏ ｏＦ ＡＳＨ ＦＲｏＭ Ｉ Ｍ ＸＥＤＬＹ ＢＵＲＮＩ ＮＧ ＢｏＩ ＡＳ Ｉ Ｍ Ｓ Ｗ ＴＨ ＣｏＡＬ
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生物质与煤混燃
生物质与煤混燃水电0902 许鑫学号:1091420231 1 生物质混燃的定义生物质混燃技术是指用生物质燃料和化石燃料(多数是煤)共同作为锅炉燃料的应用技术。
最初，生物质混燃技术主要应用于有大量生物质副产品的企业，如造纸厂、木材加工厂、糖厂等，使用生物质替代部分化石燃料，其产生的热量和电量可以自用，也可以输出到电网，经济性较好。
随着技术的日渐成熟，生物质混燃技术已经越来越多地用于大型高效的电厂锅炉。
生物质混燃的方式有：燃前混台法事先把生物质与煤按比例进行混合，再投入锅炉燃烧。
直接混燃法不经过与煤混合，生物质与煤通过各自的入口直接进入锅炉，在锅炉内与煤混燃。
问接混燃法先把生物质气化为清洁的可燃气体，再通入燃煤炉。
用这种方法可燃用难于粉碎的或杂质含量高的生物质，大大扩大了混燃的范围。
并行燃烧生物质直燃锅炉和化石燃料锅炉同时使用。
2 生物质混燃发电的发展现状很多国家已经有了生物质混燃技术的开发经验。
根据国际能源机构2021年发布的研究报告，全球有154个生物质混燃发电项目，生物质混燃应用领先的国家有美国、德国、荷兰、英国、瑞典、澳大利亚和荷兰等。
大部分混燃案例采用的是直接混燃技术，也有一些间接混燃、并行燃烧的案例。
国际经验显示，多数电厂开始时仅安装一些非常基础的设施，大部分配套设施采用临时装置以进行试验性的混燃发电。
只有在确信政府对生物质混燃发电的支持以及保证了混燃生物质原料的稳定供应和项目的经济性后，电厂才可能对运输、储存及处理等配套设施进行长期的投资。
2021年以来，我国的生物质发电项目取得了巨大进展，但多数项目是生物质直燃项目。
生物质混燃项目非常少，目前仅有山东枣庄的华电国际十里泉电厂、以及上海协鑫(集团)控股有限公司下属的7个热电厂实施了生物质混燃发电。
国际和国内的经验均表明，生物质混燃发电在技术上是可性的，与生物质直燃发电相比，发电具有投资小、建设周期对原料价格控制能力强、技单等优势。
当生物质燃料的小于20％时,只须增加生燃料处理和上料系统，无须对锅炉系统做大的调整，简单易行。
生物质与煤直接耦合燃烧试验研究
ＮＩ Ｇａｎｇ １，２ ，ＹＡＮＧ Ｚｈａｎｇｎｉｎｇ １，２ ，ＲＡＮ Ｓｈｅｎｍｉｎｇ １，２ ，ＬＩ Ｗｅｉｃｈｅｎｇ １，２ ，ＭＯ Ｃｈｕｎｈｏｎｇ １，２ ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉｕｃｈａｎｇ １，２
（１．Ｃｌｅａｎ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１１７３１，Ｃｈｉｎａ；
引用格式：倪刚，杨章宁，冉燊铭，等．生物质与煤直接耦合燃烧试验研究［ Ｊ］ ．洁净煤技术，２０２１，２７（３） ：１９８－２０３．
ＮＩ Ｇａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｚｈａｎｇｎｉｎｇ，ＲＡＮ Ｓｈｅｎｍｉｎｇ，ｅｔ ａｌ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｕｐｌｅｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ ｃｏａｌ
业废弃物） 、畜禽粪便、城市垃圾和废水等方面，其
中，秸秆及农业加工剩余物、畜禽粪便、薪柴和林木
生物质能共占生物质理论可获得量的 ９７％ （ 秸秆及
农业加工剩余物占 ３８．９％，畜禽粪便占 ２２．１％，薪柴
和林木生物质能占 ３６．０％）
［１５］
，畜禽粪便等收集运
输不便，所以本文以木头、水稻、小麦秸秆、花生秸秆
以及飞灰可燃物的影响，以寻求生物质最佳掺烧位
置和掺烧比例，为工程设计提供设计依据。
１ 试验系统
１ １ 试验设备
生物质耦合试验在一维下行炉上进行，试验台
功率 ５０ ｋＷ，炉膛内径 ０．２５ ｍ，炉膛高度 ６．５ ｍ，停留
时间 ３．２ ｓ，炉膛容积 ０．３２ ｍ ３ ，试验台系统示意如图
１ 所示。 燃烧系统主要流程如下：主燃料从炉顶上
实验一煤燃烧特性的热重分析
实验一燃烧特性的热重分析一、实验目的1．了解热重分析仪的基本结构，掌握仪器操作；2．学会应用热重法分析煤/生物质的燃烧特性。
二、实验内容及要求1．熟悉热重分析工作原理；2．学会处理煤/生物质燃烧热失重曲线，求解典型燃烧特性参数，并分析燃烧特性。
三、实验步骤1．试样、气体准备，如预先干燥、磨制、筛分、称量试样等，罐装所需浓度和纯度的保护气体和反应气体。
检查仪器放置平稳、管路气密性及电源连接完好等。
2．开启系统：（1）打开恒温水浴槽（温度设定：22℃）；（2）接通气体（氮气流量：30ml/min；空气流量：100ml/min）；（3）待恒温水浴槽达到设定温度和气流稳定后，打开TGA 主机；（4）打开计算机进入Windows NT，双击“STAR e”图标打开STAR e软件。
3．根据软件建立试验方法，设置升温速率10℃~30℃/min、最大温度900℃，完毕后按提示放置样品，按提示开始、结束（重新开始）试验。
4．根据随机软件进行数据处理。
5．关闭系统：（1）须在TGA 主机的炉温低于300℃后关闭恒温水浴槽；（2）关闭TGA 主机；（3）关闭气体；（4）关闭计算机。
四、实验报告1．热重燃烧特性指标的含义和求解方法；2．热重燃烧条件下各燃烧特性参数代表的意义；3．求解煤/生物质燃烧特性参数；4．结合所得数据分析燃烧特性。
瑞士Mettler-Toledo公司的TGA/SDTA851e热分析系统图1、图2为热分析系统原理图。
该系统包括热重/差热同步分析仪，热重天平和高温恒温浴槽。
具体参数如下：型号：TGA/SDTA851e；温度范围：室温~1600℃；大测试炉：直径12mm，容积900μl；温度准确度：±0.25℃；温度重复性：±0.15℃；线性升温速率：0.01~100℃/min；SDTA分辨率：0.005℃。
图1中，天平和测试炉组成的测试单元是热重/差热同步分析的核心，采用平行支架微量/超微量天平，称量不受样品支架长度变化（如热胀冷缩效应）的影响；内置砝码全自动校准；称量部件处于恒温室内（22.0±0.1℃），不受环境因素的影响。
生物质和煤混合燃烧污染排放特性研究
中 图分类 号 ：５３ Ｘ ２
文献标 识码 ： Ａ
生 物 质 和 煤 混 合 燃 烧 污 染 物 排 放 特 性 研 究
刘 豪 ， 建 荣 ， 邱 吴 昊 ， 学 文 （ 中 技 学 燃 国 重 实 室，汉 ４０ ） 董 华 科 大 煤 烧 家 点 验 武 ３７ ０４
摘 要 ： 试 样 的 质 量 以 及 其 他 的试 验 条 件 基 本 相 同 的情 况 下 ， 恒 温 下 对 一 种 典 型 的 煤 和 两 种 典 型 的 生 物 质 以 及 它 们 以一 在 在 定 的 比 例 所 得 的 混 合 燃 料 进 行 污 染 物 排 放 特 性 分 析 ． 果 表 明 ， 试 验 用 煤 中加 人 生 物 质 （ 量 比 为 １ １ 后 ， 料 Ｎ 转 变 结 在 质 ：） 燃 Ｏ 率 降 低 了 ２％ｍ ３ ％ 燃 料 ｓ 转 变 率 降 低 了 １ ％－ １ ％ ３ ０ ０ － ７ 关 键 词 ： 物 质 ；煤 ；污 染 物 生
燃 煤 电 厂 排 放 的 Ｎ Ｓ 气 体 对 大 气 造 成 的 污 染 已 日益 受 到 人 们 的关 注 ． 何 利 用 现 有 Ｏ 、Ｏ 如 的技 术 条 件 ， 发 新 的 高 效 低 污 染 燃 烧 新 技 术 ， 制 污 染 排 放 ， 解 决 当 前 环 境 污 染 问题 的新 开 控 是 的有 效 途 径 ． 为 清 洁 的可 再 生 能 源 ， 物 质 能 的利 用 已 受 到 各 国 的 重 视 ． 些 欧 美 等 发 达 国 作 生 一 家 近 年 来 采 取 了将 部 分 生 物 质 与 煤 混 合 燃 烧 发 电 或 气 化 的新 措 施 … ， 果 表 明 ， 高 硫 燃 料 中 结 在 掺 入 生 物 质 燃 料 时 ， 以获 得 和 传 统 方 法 （ 钙 脱 硫 ） 同 或 者 更 好 的 固 硫 效 果 ］ 可 喷 相 ． 我 国 的 生 物 质 资 源 丰 富 ， 统 计 ， 年 生物 质 资 源 总 量 折 合 标 准 煤 约 ３亿 ｔ］ 是 仅 次 于 煤 据 每 口， 的第 二 大 能 源 ． 时 ， 国 又是 一 个 燃 煤 污染 排 放 很 严 重 的 发 展 中 国 家 ， 此 发 展 生 物 质 与 煤 同 我 因 混 合 燃 烧 这 种 既 能 充 分 利 用 资 源 又 可 控 制 污染 排 放 的 新 型 燃 烧 方 式 是 很 有 必 要 的 ． 文 对 两 本 种 典 型 的生 物 质 、 种 典 型 的煤 以及 二 者 以 一 定 的 比例 所 组 成 的 混合 物 燃 烧 时 气 态 污 染 物 的 一
煤粉／生物质恒温混燃NO排放的协同特性
（ 华北 电力大学 能源动力与机械工程学 院 ，河北 保定 ０ １０ ） ７ ０３ 摘要 ：为探讨煤粉／ 生物质恒温混燃 Ｎ Ｏ排放 的协 同特性 ，利用管式炉 实验 系统对煤粉／ 生物质 恒温混燃进 行 实验 ，探讨 了掺 混比、温度及煤种等因素对其影响规律 。研 究表 明，随 着生物质掺 混比的增加 ，燃烧初
第 ６期
王金星 ，等 煤粉／ 生物质恒 温混燃 Ｎ Ｏ排放的协同特性
７ ５
应 ，流 量 量 程 为 ２Ｌ ｍ ｎ ／ ｉ 。瓷 舟 尺 寸 ７ ｃ ×１ｃ １ ２ 实验方 法 ｍ ｍ。 ． 采 用 德 国 ＭＲ Ｕ公 司 的 Ｄ ｌ ０ Ｃ —Ｉ 烟 气 分 ｅｔ ２０ ０ Ｄ ａ Ｖ
恒 温。
的 瓷 舟底 部 ，然 后 将 瓷 舟 支架 沿 导 轨 迅 速 送 人 管
式 炉 内 。利 用 ＭＲ ｎｉｅＶｉ ＵＯｌ ｅ ｎ ｗ软 件 对 烟 气 中 Ｎ Ｏ
进行 实 时监 测 ，利 用 编 制 程序 将 监 测 信 号 数 据 记
录 到 计 算 机 内 。此 外 ，校 正 实 验 表 明 ，该 流 量 已
下 的结论 。 李 庆 钊 等 在 沉 降 炉 上 利 用 在 线 烟 气 燃 的 实验 结 果 与 不 同单 一 燃 料 加 权 得 到 的 预 测 结 分 析 仪 研 究 了燃 烧 气 氛 、Ｃ 度 、温 度 及 燃 料 ／ 果进 行 比对 ，无 疑 能 在 协 同效 应 的 层 面 上 更 深 入 Ｏ浓 氧 气 化 学 当量 比对 ０ ／ Ｏ 气 氛 下 燃 煤 ＮＯ排 放 的 Ｃ 影 响规 律 。杨 冬 等 在 一 维 煤 粉 燃 烧 实 验 台上 对 地 研 究煤 粉 ／ 物 质混 然 污 染 物排 放 特 性 。 生 本 工作 对 生 物 质 与 几 种 煤 及 混 合 试 样 在 恒 温
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第48卷 第5期 热 力 发 电V ol.48 No.5收稿日期：2018-11-20基金项目：河北省自然科学基金青年科学基金项目(E2017203025)；河北省教育厅高等学校科技计划青年基金项目(QN2018230)；燕山大学基础研究专项课题(16LGA013)Supported by ：Youth Science Foundation of Natural Science Foundation of Hebei Province (E2017203025); Youth Foundation of University Science andTechnology Program of Hebei Education Department (QN2018230); Special Topic of Basic Research of Yanshan University (16LGA013)第一作者简介：王华山(1979—)，男，副教授，主要研究方向为燃烧污染物排放控制及检测，wanghsh@ 。
煤与生物质掺混燃烧特性实验王华山，孙 环，王跃康，王春生，刘 华（燕山大学车辆与能源学院，河北 秦皇岛 066000）［摘 要］为缓解煤炭资源紧张，在煤中掺烧生物质是一种很好的解决方式。
本文利用综合热分析仪，在不同条件下，对煤（兰炭、神府烟煤、大同无烟煤）和生物质（大豆秆、小麦秆）以及二者混合物的燃烧过程进行了实验研究。
结果表明：在一定范围内，随着生物质添加比例增大，兰炭的燃烧特征温度降低，综合燃烧特性指数增大；当生物质添加比例为50%时，混合样品的着火温度基本接近生物质的着火温度；升温速率增大，兰炭与大豆秆的掺烧向高温区移动，综合燃烧特性指数和燃尽特性指数增大。
该实验结果对降低煤的着火温度以及改善煤炭资源紧张提供了依据。
［关 键 词］生物质；兰炭；掺混；热重分析；燃烧特性；升温速率［中图分类号］TK16 ［文献标识码］A ［DOI 编号］10.19666/j.rlfd.201811219［引用本文格式］王华山, 孙环, 王跃康, 等. 煤与生物质掺混燃烧特性实验[J]. 热力发电, 2019, 48(5): 64-70. WANG Huashan, SUN Huan, WANG Yuekang, et al. Experimental study on co-combustion characteristics of coal and biomass[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(5): 64-70.Experimental study on co-combustion characteristics of coal and biomassWANG Huashan, SUN Huan, WANG Yuekang, WANG Chunsheng, LIU Hua(College of Vehicles and Energy, Yanshan University, Qinhuangdao 066000, China)Abstract: In order to alleviate the shortage of coal resources, blending biomass during coal combsution is a good solution. The combustion process of coals (blue-coal, Shenfu bituminous coal, Datong anthracite) and biomasses (soybean stalk, wheat stalk) and their mixtures were experimentally studied by integrated thermal analyzer under different conditions. The results show that, in a certain range, as the proportion of biomass increased, the characteristic temperature of blue carbon combustion reduced, and the comprehensive combustion characteristic index increased. When the biomass blending ratio was 50%, the ignition point of the mixed sample was very close to that of the biomass. As the heating rate increased, the blending of blue-coal and soybean stalk moved towards the high temperature zone, and both the comprehensive combustion characteristic index and the burnout characteristic index increased. The results of this experiment provide a basis for reducing the ignition point of coal and alleviating the tightness of coal resources.Key words: biomass, blue-coal, blending, thermogravimetric analysis, combustion characteristics, heating rate 近年来，因电力需求急剧增加，煤炭相对短缺的现象非常严重[1]。
随着我国能源紧张，煤炭价格上涨，兰炭的生产受到越来越多的关注。
兰炭是煤转换的产品，是无黏性或弱黏性的高挥发分烟煤在低温条件下干馏热解，得到的较低挥发分的固体炭制产品，具有固定碳高、电阻率高、化学活性高、灰分低、硫低、磷低、水分低等“三高四低”的优点[2]，可单独作为大型煤粉锅炉燃料或者掺烧燃料，但防结渣是需重点考虑的问题[3-5]。
生物质与煤的掺混燃烧是生物质能利用的一种重要方式[6-7]，已经引起了国内外学者的广泛关注。
Edward Lester 等[8]研究了升温速率对生物质与煤掺混燃烧特性的影响。
高佳佳等[9]对新型低煤分生物质混合燃料进行实验研究，结果表明掺混可以改善燃料的燃烧、燃尽及第5期王华山等煤与生物质掺混燃烧特性实验65污染物的排放特性。
马爱玲等[10]对生物质、煤单烧及混烧进行了热重分析。
王晓钢等[11]对冷压成型麦秆与煤混烧进行了研究。
杜一帆等[12]研究了稻壳与不同煤种混燃的燃烧特性。
本文利用综合热分析仪，在考虑生物质种类和生物质比例对煤燃烧特性影响的基础上，重点对兰炭与大豆秆的掺混燃烧特性进行研究。
1实验装置与方法1.1实验装置本文对兰炭、神府烟煤以及大同无烟煤3种煤，小麦秆、大豆秆2种生物质进行实验研究，其工业分析见表1。
表1 样品工业分析Tab.1 Industrial analysis result of the samples w/%样品M ar A ar V ar FC ar兰炭7.53 5.97 6.44 80.06神府烟煤8.15 9.33 34.92 47.60大同无烟煤 3.71 9.31 9.45 77.53小麦秆9.83 4.62 71.16 14.39大豆秆11.20 12.63 62.82 13.35实验样品的制备主要经过破碎、研磨和筛分3个过程。
首先将样品敲碎成粒径小于1 cm；然后用小型粉碎机对其进行粉碎，得到粉状样品；最后用孔径200 μm的标准试验筛对得到的粉状样品进行筛分，取粒径小于200 μm的样品进行实验研究。
综合热分析仪将热重分析和差热分析合为一体，可以在1次实验中同步得到被测物质的热重信息和差热信息。
每次实验样品的质量控制在（10±0.5）mg。
实验气氛为空气，气体压力为0.1 MPa，流量为40 mL/min。
通常情况下，以20 ℃/min的升温速率由室温升至1 000 ℃。
1.2实验方法采用TG-DTG联合定义法[13-15]确定一些特征参数。
着火温度定义如图1所示。
过DTG曲线的极值点A作垂线与TG曲线交于点B，过点B作TG 曲线的切线L1，该切线与失重开始时平行线L2的交点i所对应的温度为着火温度。
若DTG曲线有多个峰值，过第1个峰作垂线与TG曲线的交点来确定。
燃尽温度指切线L1与TG曲线上燃烧结束后的水平线L3的交点h所对应的温度。
最大燃烧速率温度即为点A所对应横坐标的温度。
最大燃烧失重率为点A的纵坐标所对应的值。
图1 着火温度定义Fig.1 The definition of ignition temperature 着火特性指数按式(1)计算：ad maxii(V)(d/d)W m tZT=(1) 式中：Z i为着火特性指数，%2/(℃·min)；W ad(V)为分析基挥发分，%；(d m/d t)max为最大燃烧速率，%/min；T i为着火温度，℃。
综合燃烧特性指数[16-17]按式(2)计算：max meanN2i h(d/d)(d/d)m t m tST T=(2) 式中：(d m/d t)mean为平均燃烧速率，%/min；T h为燃尽温度，℃。
平均燃烧速率由式(3)计算：i hmeanh i(d/d)m tT Tααβ-=⋅-(3) 式中：β 为升温速率，℃/min；αi为试样着火时的质量分数，%；αh为试样燃尽时的质量分数，%；T h为燃尽温度，℃。
燃尽特性指数C b[18]综合考虑了燃料着火和燃烧稳定性等因素对燃尽的影响。
燃尽特性指数越大，燃料的燃尽特性越好。
燃尽特性指数C b可用式(4)计算：12bf fCτ⋅=(4) 式中：f1为初始燃尽率，指热重曲线上着火点对应的燃料失重量与燃料中可燃质质量的比值；τ0为燃尽时间，指燃料燃烧失重从开始到燃烧98%可燃质的时间；f2为后期燃尽率，f2 = f –f1，f为τ0时刻所对应的燃料失重量与燃料可燃质质量的比值，称总燃尽率。
2实验结果与分析2.1煤和生物质单独燃烧过程煤和生物质单独燃烧的TG、DTG曲线如图2、图3所示。
66热 力 发 电 2019年图2 不同煤种燃烧TG-DTG 曲线Fig.2 The combustion TG-DTG curves of different coals图3 不同生物质燃烧TG-DTG 曲线Fig.3 The combustion TG-DTG curves of different biomasses由图2可以看出：煤的燃烧过程基本分为失水干燥、挥发分析出及固定碳燃烧两个阶段，由于固定碳含量高于挥发分的含量，挥发分的析出伴随着焦炭的燃烧，因此在DTG 曲线看到一个明显的峰；神府烟煤的峰值温度比兰炭和大同无烟煤要低150 ℃左右；兰炭与大同无烟煤的燃烧趋势相似，大同无烟煤的最大燃烧速率最大。