生物质与煤混燃技术于现状
生物质能源应用研究现状与发展前景
生物质能源应用研究现状与发展前景一、本文概述随着全球能源需求的持续增长和环境保护压力的日益加大，生物质能源作为一种可再生、清洁、低碳的能源形式，正逐渐受到全球范围内的广泛关注。
本文旨在全面综述生物质能源应用研究的现状与发展前景，通过对生物质能源的来源、转化技术、应用领域以及面临的挑战进行深入分析，揭示生物质能源在全球能源体系中的重要地位及其未来发展潜力。
本文将首先概述生物质能源的基本概念、分类及其在全球能源结构中的地位，然后重点介绍生物质能源转化技术的最新研究进展，包括生物质发电、生物质燃料、生物质化学转化等方面。
随后，本文将分析生物质能源在农业、工业、交通等领域的应用现状，以及其在节能减排、环境保护等方面的重要作用。
在此基础上，本文将探讨生物质能源发展面临的挑战，如生物质资源的可持续利用、技术创新的瓶颈、市场接受度等问题。
本文将展望生物质能源的未来发展前景，提出促进生物质能源产业发展的政策建议和技术创新方向，以期为全球能源转型和可持续发展提供有益的参考。
二、生物质能源应用研究的现状随着全球对可再生能源需求的持续增长，生物质能源作为一种清洁、可持续的能源形式，其应用研究在全球范围内得到了广泛的关注。
目前，生物质能源的应用研究主要集中在生物质能转换技术、生物质能源利用模式和生物质能源的环境影响等方面。
在生物质能转换技术方面，生物质能源主要通过生物质燃烧、生物质气化、生物质液化和生物质生物化学转化等过程，将生物质转化为热能、电能或生物燃料。
目前，生物质发电和生物质燃料是生物质能源应用的主要形式。
生物质发电技术已经相对成熟，广泛应用于生物质直燃发电、生物质与煤混合燃烧发电等领域。
同时，生物质燃料如生物柴油、生物质乙醇等也在全球范围内得到了广泛的应用。
在生物质能源利用模式方面，生物质能源具有分布广泛、可再生性强、环境友好等特点，因此，其在农村、城市、工业等多个领域都有广泛的应用前景。
例如，在农村地区，生物质能源可以用于农业废弃物的利用，提高农业废弃物的资源化利用率；在城市地区，生物质能源可以用于城市垃圾的处理和能源化利用，减少城市垃圾对环境的污染。
燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析
燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析一、技术原理燃煤与生物质气化耦合发电技术是将燃煤气化和生物质气化技术结合起来，通过在气化反应器中对燃煤和生物质进行气化反应，产生合成气，再利用合成气进行发电。
燃煤气化和生物质气化是两种不同的气化技术，燃煤气化主要产生一氧化碳和氢气，而生物质气化主要产生一氧化碳、氢气、甲烷和二氧化碳。
将这两种气化技术结合起来，能够充分利用燃煤和生物质的资源，提高能源利用效率，减少对大气环境的污染。
二、技术优势1. 资源充足：燃煤是目前世界上使用最为广泛的化石能源之一，储量丰富。
生物质是可再生资源，具有广泛的来源，如木材、秸秆、农作物废弃物等，资源充沛。
2. 清洁高效：通过燃煤与生物质气化耦合发电技术，可以将煤炭转化为清洁的合成气，大大降低了煤炭燃烧产生的污染物排放。
生物质气化产生的气体也比燃煤气化更为清洁，减少了对环境的负面影响。
3. 降低成本：生物质气化技术相对成熟，且生物质气化设备相对燃煤气化设备成本更低，通过耦合发电技术，可以降低发电成本。
4. 提高能源利用效率：通过耦合燃煤与生物质气化技术，可以充分利用两种资源，提高能源利用效率，同时减少对资源的消耗。
三、技术挑战1. 气化反应器设计：燃煤气化和生物质气化的气化反应器设计具有一定的复杂性，需要充分考虑燃煤和生物质气化特性的差异，以及两者之间的相互影响。
2. 气化气清洁：合成气中的污染物含量较高，需要通过一系列的气体净化工艺进行清洁处理，以满足发电机组的要求。
3. 运行稳定性：燃煤与生物质气化耦合发电技术需要保持良好的运行稳定性，确保长期稳定的发电产能。
四、技术应用燃煤与生物质气化耦合发电技术已经在一些实际工程中有所应用，尤其在一些燃煤发电厂进行生物质混燃或者替代部分煤炭，以减少煤炭的使用和环境污染。
在一些生物质能源发电项目中，也可以考虑采用燃煤与生物质气化耦合发电技术，以提高能源利用效率和降低成本。
五、技术展望燃煤与生物质气化耦合发电技术具有明显的优势和发展潜力，但在实际应用中仍面临一些挑战。
生物质与煤混合燃烧技术
生物质与煤混合燃烧技术摘要：生物质与煤混合燃烧技术是一种低成本、低风险可再生能源利用方式。
依据给料方式的不同，混燃可以分为直接混燃和间接混燃两种方式。
受生物质特性的影响，混燃会对原有的锅炉系统产生一定的影响。
系统介绍了混燃过程对系统燃烧特性的影响、对SO2、NOx等污染物排放的影响、以及混燃对锅炉系统的积灰、结焦及腐蚀的影响；并在此基础上对混燃的经济性进行了评价，最后给出了目前的混燃研究中存在的问题以及发展的方向。
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，生物质具有高挥发分，低N、S含量、低灰份的特性。
其燃烧过程具有CO2零排放的特点，这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。
我国是一个农业资源大国，具有丰富的生物质资源，研究生物质资源的充分利用具有十分重要的意义。
常规的生物质直燃发电技术受原料收集储运等条件的限制，存在着投资运行成本高和效率低等缺点。
生物质与煤混燃技术不仅对生物质进行了资源化利用，同时减少了常规污染物和温室气体的排放，是一种低成本、低风险的可再生能源利用方式。
国外从20世纪90年代开始进行生物质和煤混燃技术的相关研究及测试，迄今为止已经在多种炉型上进行了尝试，机组的规模从50MW一直到500MW以上。
荷兰Gelderland电厂635MW煤粉炉是欧洲大容量锅炉混燃技术的示范项目之一，以废木材为燃料，其燃烧系统独立于燃煤系统，对锅炉运行状态没有影响。
系统于1995年投入运行，每年平均消耗约60000t 木材(干重)，相当于锅炉热量输入的3%～4%，年替代燃煤约45000t。
芬兰Fortum公司于1999年在电厂的一台315MW四角切圆煤粉炉上进行了为期3个月的混燃测试，煤和锯末在煤场进行混合后送入磨煤机，采用含水率50%～65%（收到基）的松树锯末，锯末混合比例为9%～25%的质量比（体积混合比为25%～50%）。
系统基本上运行良好，但是磨煤机系统出现一些问题。
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。
生物质燃料技术的现状和前景
生物质燃料技术的现状和前景能源问题一直是人类面临的难题，尤其是在当今社会，全球能源需求不断上升，而且环境问题也越来越引起人们的关注。
为此，许多国家开始在生物质燃料技术方面加大投入，寻求对人类未来能源的可持续发展。
一、生物质燃料技术现状生物质燃料技术是利用植物、生物废弃物等生物质资源燃烧而获得的清洁能源。
目前，全球已经开始对生物质燃料技术进行研究和开发，并取得了相当的进展。
生物质燃料技术主要分为液体生物质燃料（如生物柴油、生物乙醇等）、固体生物质燃料（如木材颗粒、生物质炭等）和气体生物质燃料（如沼气、生物气体等）等。
其中，生物柴油和生物乙醇是目前应用最为广泛的液体生物质燃料。
生物柴油是从油料植物中提取的轻质油脂经过酯化反应，形成的一种清洁燃料。
而生物乙醇则是用淀粉类和糖类物质发酵后获得的一种可替代汽油的清洁燃料。
固体生物质燃料主要指的是作为燃料的木材、秸秆等颗粒和生物质炭。
它们不仅具有高能量密度、低成本，而且还可以减少燃煤污染等环境问题。
气体生物质燃料包括沼气、生物气体等。
在农村地区，生物气体一般是通过饲料废弃物和污水等废弃物质经过厌氧发酵产生的，利用人和动物排泄物和农业废弃物等物料可获取大量沼气，以其为燃料，也可节省传统能源，防止污染。
二、生物质燃料技术前景1.生物质燃料可替代石化燃料，达到环保减排的目的生物质燃料作为清洁燃料，不仅能够缓解全球石化资源的短缺问题，而且可以有效减轻排放的温室气体，达到环保减排的目的。
在生产过程中，生物质燃料的集成利用，可有效地化解农业枯余物，减少热害病虫害、降低土壤糜烂度和肥料损失，同时减少农田通气阻断、提升土壤性质。
此外，生物质燃料是一种可再生资源，想要保护我们的星球，就必须使用可再生资源。
2.生物质燃料具有广泛应用的前景与传统化石燃料相比，生物质燃料具备资源广泛、特性多样、生产可控、入手门槛低等优势，应用场景也越来越多，目前主要用于发电、汽车、烧烤等领域。
未来，随着相关技术的不断发展和应用领域的不断扩展，生物质燃料的使用场景将更加广泛，为可再生能源的利用创造更多的机会。
生物质气化发电
一生物质气化合成气与煤混合燃烧发电技术间接混合燃烧是先把生物质气化为清洁的可燃气体，然后与煤粉混燃。
在欧洲，生物质与煤间接混合燃烧技术目前已进入商业化运行，技术上被认为是相当成熟。
例如，位于奥地利Styria的Zeltweg电厂，采用循环流化床技术，以空气为气化剂气化木柴，产生可燃气体输入锅炉的燃烧室和烟煤一起燃烧，超过5000t 的生物质被气化和燃烧，目前系统运行效果良好。
此外，芬兰的Lahti电站与荷兰的Amer电站的9号机组，均是生物质与煤间接混燃技术成功运用的案例。
目前国内已建的生物质电厂主要以生物质直接燃烧发电和并联燃烧发电为主。
气化混燃电厂大多还处在示范工程研究阶段。
在气化混燃电厂中，从气化炉中产出的生物质气是由N2、CO、CO2、CH4、C2H2-6、H2 和H2O 组成的混合气体，其中N2 占到50%。
生物质气的热值决定于给料的水分含量。
与其它混燃技术相比，生物质间接混燃具有生物质燃料适用范围广的优点，同时基于气化的混燃能够避免直燃过程中燃料处理、燃料输送等带来的问题、还可缓解锅炉结渣等问题。
另外，采用这种方法，使得煤灰和生物质灰分开了，煤灰成分不受影响。
生物质与煤间接混燃技术可以应用于现有不同容量的电站燃煤锅炉，并且对现有锅炉的改动很小，运行灵活性较高。
目前，我国的生物质储量巨大，国内许多小型火电厂效率低、污染严重，可以通过增加生物质气化系统实现生物质气与煤混合燃烧，既可以大规模地处理富余的生物质资源，又可以与我国现有的小型燃煤电站的改造结合起来，非常符合我国的国情。
二国内外生物质整体气化联合循环发电2.1国外生物质整体气化联合循环发电示范项目介绍2.1.1 美国Battelle美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位。
美国建立的Battelle生物质气化发电示范工程代表生物质能利用的世界先进水平，生产一种中热值气体，不需要制氧装置，此工艺使用两个实际上分开的反应器：①气化反应器，在其中生物质转化成中热值气体和残炭；②燃烧反应器，燃烧残炭并为气化反应供热。
生物质气化及生物质与煤共气化技术的研发与应用
生物质气化及生物质与煤共气化技术的研发与应用摘要：总结了生物质原料的特点及生物质单独气化的缺点；介绍了国内外生物质气化技术及生物质与煤共气化技术的研发与应用现状；分析了在此领域国内外的发展趋势与前景；概括了开展生物质与煤共气化技术研发的意义。
生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。
与煤炭相比，生物质原料具有如下特点：①挥发分高而固定碳含量低。
煤炭的固定碳一般为60%左右；而生物质原料特别是秸秆类原料的固定碳在20%以下，挥发分却高达70%左右，是适合热解和气化的原料。
②原料中氧含量高，灰分含量低。
③热值明显低于煤炭，一般只相当于煤炭的1/2～2/3。
④低污染性。
一般生物质硫含量、氮含量低，燃烧过程中产生的SO2、NOx较低。
⑤可再生性。
因生物质生长过程中可吸收大气中的CO2，其CO2净排放量近似于零，可有效减少温室气体的排放。
⑥广泛的分布性。
生物质气化是生物质利用的重要途径之一。
生物质气化技术已有一百多年的发展历史，特别是近年来，对生物质气化技术的研究日趋活跃。
但生物质单独气化存在一些缺点。
首先，生物质的产生存在季节性，不能稳定供给；其次，由于生物质处理后形成的颗粒具有不规则性，在流化床气化炉内不易形成稳定的料层，需要添加一定量的惰性重组分床料如河砂、石英砂等；第三，生物质单独气化时生成较多的焦油，不仅降低了生物质的气化效率，而且对气化过程的稳定运行造成不利影响。
生物质与煤共气化不仅可以很好地弥补生物质单独气化的上述缺陷，同时在碳反应性、焦油形成和减少污染物排放等方面可能会发生协同作用。
1国外的研究与应用情况(1)生物质气化发电生物质气化及发电技术在发达国家已受到广泛重视，如美国、奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威和瑞典等国家生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位，美国建立的Battelle生物质气化发电示范工程代表生物质能利用的世界先进水平。
燃煤耦合生物质发电
21
三、耦合发电优势
优势1：供电效率
燃煤—生物质耦合
纯烧生物质发电机组的容量一般都较小（≤50MW），相应地，锅炉蒸汽参数 也较低，一般为高压参数或更低，因此，纯烧生物质发电项目的供电效率 一般不高于30%。
燃煤生物质耦合发电，可采用300MW级亚临界机组或600MW及以上的 超临界或超超临界机组，供电效率可以达到40%以上。
17
二、技术路线
工程应用3
Straw 生物质
Gasification device 气化装置
Coal 煤
Boiler 锅炉
Turbine 汽轮机
国电荆门发电厂660MW机组
气化装置生物质处理量 8t/h，产气量约18000Nm3/h，气化 产 生 燃 气 的 热 值 约 为 3500kcal/kg，产 生 的 燃 气 发 电 量 10.8MW。
9
一、概述
燃煤耦合生物质发电-现状
中国可作为能源利用的农作物秸秆及农产品加工剩余物、林业剩余物和能源作物等生物质资 源总量每年约4.6亿吨标准煤
目前，中国生物质能利用量约3500万吨 标准煤/年，利用率仅为7.6%，因缺乏大规模、高值 化利用手段造成环境污染
生物质利用途径 1. 发电
1600 1200
45%
40%
35%
30%
25%
20%
纯生物质发电 生物质耦合发电
22
三、耦合发电优势
优势2：投资
燃煤—生物质耦合
生物质耦合发电技术可利用燃煤电厂现有的锅炉、汽轮机及辅助系统，而 仅需新增生物质燃料处理系统，并对锅炉燃烧器进行部分改动，因此初投 资更低。
12000 10000
燃煤耦合生物质掺烧政策
燃煤耦合生物质掺烧政策全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：燃煤耦合生物质掺烧政策是指在传统燃煤锅炉的基础上，加入一定比例的生物质颗粒燃料，实现燃煤与生物质混合燃烧的一种新型环保方式。
随着环保意识的提升和能源结构调整的不断推进，燃煤耦合生物质掺烧政策逐渐受到政府和社会的关注和支持。
在我国，政府出台了多项支持生物质能源利用的政策措施，鼓励企业使用生物质颗粒等生物质燃料，实现燃煤与生物质的混合燃烧。
通过掺烧生物质颗粒，可以有效提高煤炭的燃烧效率，减少燃煤锅炉的燃烧排放，降低温室气体的排放量，达到节能减排的环保效果。
燃煤耦合生物质掺烧政策也促进了我国生物质能源的发展和利用，推动了燃煤行业向清洁高效方向转型。
随着生物质颗粒、秸秆等生物质资源的开发利用，燃煤耦合生物质掺烧技术在我国得到了广泛应用，已经成为一种可持续发展的燃烧模式。
通过合理掺烧比例的选择和优化燃烧工艺，不仅可以提高燃烧效率，还可以减少烟尘和硫氧化物等有害气体的排放，实现绿色环保生产。
燃煤耦合生物质掺烧政策的推广和应用还面临一些挑战和障碍。
生物质颗粒等生物质资源的采购和供应面临着一定的困难，生物质颗粒的生产成本相对较高，需要政府和企业共同扶持，建立完善的生物质能源产业链条。
燃煤耦合生物质掺烧技术的推广需要燃煤企业进行设备改造和技术更新，需要一定的资金投入和技术支持。
燃煤耦合生物质掺烧政策的实施还需要相关监管部门进行监督和管理，确保掺烧比例的准确控制和排放标准的执行，保障燃煤企业的合法合规生产。
为了促进燃煤耦合生物质掺烧政策的落地生根，政府、企业和社会应共同努力，形成合力。
政府应加大政策支持力度，制定更加明确和有力的政策措施，鼓励企业参与燃煤耦合生物质掺烧技术的研究和推广应用。
企业应主动响应政府的号召，积极投入资金和人力资源，开展技术创新和成果转化，实现燃煤与生物质的高效掺烧。
社会应增强环保意识，支持和监督政府和企业的环保行动，共同推动清洁能源的利用和能源结构的升级。
生物质供暖技术应用现状
生物质供暖技术应用现状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。
生物质能是指太阳能以化学能的形式贮存在生物质中的能量。
它以生物质为载体．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，替代煤炭、石油和天然气等化石燃料，但生物质能的利用也存在一些问题，资源供应能力不足，资源分散、原料收集成本高，运输需耗费能源，这使得原料的供应出现问题。
更由于盲目上马，原料不足已经令一些地方生物质能项日的发展捉襟见肘。
目前的关键是，我国应尽快对生物质能的发展进行规划，促使其合理发展。
一、城市生物质供暖技术应用及存在问题当前生物质能源城市供热工程因石油价格，天然气上扬及我们研制的专用锅炉热效率高，投资回报率非常高。
燃油锅炉每生产一吨热水成本约28-30 元，天然气锅炉煤生产一吨热水成本约20-24 元，生物质成型燃料专用锅炉每生产一吨热水成本约6-8 元。
因此生物质成型燃料锅炉在城市中广泛应用。
城市冬天取暖供热面积500 万平方米，每平方米约需25公斤生物质成型燃料左右。
每年冬天约需生物质成型燃料12 万吨左右，据初步调查我们国家的农业县没念每县约产出15-30 万吨秸秆，暂时能满足产品需求市场。
当生物质成型燃料完全被市场接受时，市场需求将消耗大量生物质成型燃料，原料出现短缺问题。
二、农村生物质供暖技术应用及存在问题沼气是农村广泛使用的一种气体燃料，它是由植物残渣、动物粪尿在隔绝空气的情况下，经过某些微生物的发酵作用而产生的。
沼气的主要成分是甲烷(CH ) ，约占总体积的60％-70 ％。
此外，还含有二氧化碳、氮气和少量有臭鸡蛋气味的硫化氢气体，所以沼气略带臭味。
纯净的甲烷是一种没有颜色、没有气味的气体。
甲烷的密度仅是空气的一半，极难溶于水，但很容易燃烧。
燃烧后生成二氧化碳和水，同时放出大量的热量。
1 m 3的沼气完全燃烧可以放出约23000kJ-27600k3 的热量，相当于0. 7kg汽油或0. 8Rg煤燃烧所放出的热量，所以沼气是一种优质气体燃料。
中国生物质能行业发展现状和趋势分析
中国生物质能行业发展现状和趋势分析一、生物质发电方式1、直接燃烧发电在国内,直燃发电技术已经趋近完善,单机可达15MW。
由于我国的生物质能主要是以秸秆等农作物为材料,因此国内的生物质燃烧技术大多以秸秆燃烧技术为主。
秸秆直燃发电技术,是将农作物原料(如秸秆等)经过输送系统投入锅炉,在炉内直接燃烧产生大量的热,产生的高温高压蒸汽在汽轮机内膨胀做功,驱动发电机发电。
2、混合燃烧发电生物质原料与煤混合作为燃料进行发电的技术被称作生物质混合燃烧发电技术。
其燃烧方式主要有两种：一种方式对于燃料处理和燃烧设备要求很高，是将生物质原料直接与煤混合后投入炉内燃烧：另一种是先气化生物质原料,将燃气与煤混合燃烧产生的蒸汽送入汽轮机发电机组。
3、气化发电经过气化炉的生物质原料转变为气体燃料，净化后直接在燃气机中燃烧发电或者在燃料电池中发电的技术被叫作生物质气化发电技术。
二、生物质发电现状生物智能形式多样、应用广泛，涵盖了电力、热力、交通、建筑等多个领域。
生物质能是体系中重要的组成部分，国际能源署在2018年提出，生物质能是可再生能源中被忽视的“巨人”，生物质能将引领未来五年可再生能源消费的增长。
根据IRENA最新发布的《RENEWABLE CACITY STATISTICS 20202019年，全球可再生能源装机容量达到253700万千瓦，比2018年增长了17600万千瓦。
其中全球生物质能发电装机达到124GW，约占整个可再生能源发电装机容量的4.9%。
中国生物质能发电行业现已进入产能扩张时期，盈利模式具备可复制性。
中国能源局数据显示，中国生物质发电累计装机容量由2015年的1030万千瓦迅速上升至2020年的2952万千瓦，到2021年第一季度，中国生物质发电累计装机容量增长至3149万千瓦。
生物质发电累计装机容量的增长，主要得益于政府出台的多项行业配套政策为生物质发电的发展提供了强有力支持。
其次，生物质发电技术成熟度逐步上升促进了生物质发电厂的扩张建设。
生物质能源的现状和发展前景
生物质能源的现状和发展前景一.生物质能源概述化石资源的过度消耗引发了能源和环境危机,寻找不可再生资源的替代品成为人类社会生存发展面临的重大问题。
生物质能源环境友好,可再生,并且有丰富的存量,且从生物质出发,获得多种形态的能源成为了研究热点和投资热点。
生物质是指由光合作用产生的各种有机体。
生物质能则是以生物质为载体的、蕴藏在生物质中的能量,即绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量形式。
它除了可以提供燃烧热,还可以制成种类繁多的重要化工品[1]及气、液、固的能源形态,尤其是可以作为交通燃料的制备原料[2]。
生物质的研究在推动化学工业和能源燃料可持续发展中已经并将继续发挥重要作用。
生物质资源按其来源分类可分为:一是木材及森林;二是农业废弃物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工业有机废弃物;六是动物粪便。
生物质的应用和开发在政策层面上引起了各国的重视,我国在生物能源产业发展十一五规划中,突出了五个方面: 1.提高能源植物的数量和质量;2.从原料到技术发展燃料乙醇工业。
3.加快生物柴油产业化的步伐。
4.推进生物质发电和供热。
5.促进生物质转化为致密成型燃料。
利用生物质能方式主要有:一是热化学转换技术,获得木炭焦油和可燃气体等高品位的能源产品,分为高温干馏、热解、生物质液化等方法;二是生物化学转换法,主要指生物质在微生物的发酵作用下,生成沼气、酒精等能源产品;三是利用油料植物所产生的生物油;四是直接燃烧技术,包括炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术和垃圾焚烧技术等。
二.生物质资源量1.全球的生物质资源生物质能仅次于三大化石能源位列第四,存量丰富且可再生,具备很大的发展前景。
全球每年经光合作用产生的生物质约1700亿吨,其能量相当于全球能量年消耗总量的10倍,而作为能源的利用量还不到总量的1%,开发潜力巨大。
目前来自生物质的能量约占全球消耗能量的14%。
其中发达国家每年3%左右的能源来自生物质能,发展中国家生物质利用约占这些国家能源消耗的35%。
生物质燃烧技术现状与展望
生物质燃烧技术现状与展望生物质燃烧技术是大规模高效洁净利用生物质能的一种重要方式，也是目前生物质能的各种利用转化途径中最成熟、最简便可行的方式之一，从物质的燃烧特性出发，分析了目前生物质各种常规特性测试方法不足，介绍了国内外各种生物质燃烧技术的特点及其应用情况，并对生物质燃烧存在的问题及相應解决措施进行了探讨，最后对我国生物质燃烧技术的发展进行了展望。
标签：生物质燃烧;层燃;流化床;成型燃料;碱金属;氯腐蚀【Abstract】Biomass combustion is an important way for the large-scale and clean and efficient use of biomass energy，and it is also one of the most mature aand simple and feasible ways at present during various biomass conversion ways .In this study，the characteristics of biomass combustion were analyzed at first，and the shortage of the current test methods for biomass characteristics was pointed out.Then，the characteristics and application of various biomsaa combustion technologies at home and abroad was introduced，and the problems and corresponding countermeasures during biomass combustion were also discussed.Finally，the development of biomass combustion technology in China was prospected.【Key Words】biomass combustion;layer combustion;fluidized bed; briquette fuel;alkalimetal;CL corrosion引言：生物质能是一种清洁可再生能源，几乎不含硫、含氮很少，且具有CO2近零排放的优点。
生物质与煤混燃技术于现状
============================== ==========生物质与煤混燃技术与现状赵明世1081170426热能08042010-10-24============================= =========生物质与煤混燃１生物质利用意义及现状①意义生物质作为燃料时，由于生物质在生长时消耗的ＣＯ：量相当于它燃烧时排放的ＣＯ：量，因此ＣＯ：排放量近似为零。
生物质的硫含量极低，基本上无硫化物排放。
生物质作为替代能源，对改善环境、降低温室效应都有极大的好处。
我国目前有工业锅炉约５０×１０４台，每年耗煤量约为全国产煤总量的１／３。
推广各种节能技术，提高工业锅炉热效率的工作已取得较大成绩，且是能源工业者继续努力的方向。
但从矿物能源资源有限和因大量使用会造成环境恶化的战略观点出发，结合我国拥有丰富生物质资源的现实，逐步发展工业锅炉生物质燃烧技术，对节约常规能源、优化我国能源结构，将有积极意义。
燃煤锅炉混燃生物质将是我国降低ＣＯ：排放、减轻环境污染的有效措施，而且与煤混燃的生物质所含的碱性氧化物有助于脱除煤燃烧产生的ＳＯ：。
②现状生物质资源是指以木质素或纤维素及其他有机质为主的陆生植物、水生植物及人畜禽粪便等。
我国有着丰富的生物质资源，据统计，全国秸秆年产量约５．７×１０８ｔ／ａ，人畜粪便约３．８×１０８ｔ／ａ，薪柴年产量（包括木材砍伐的废弃物）为１．７×１０８ｔ／ａ，还有工业排放的大量有机废料、废渣，每年生物质资源总量折合成标准煤约３×１０８ｔ／ａ。
我国一直以直接用生物质能为主，但利用效率极低，即使是目前农村已较普遍推广的省柴节煤灶，热效率也仅为２０％左右。
近年来，在一些经济发达的城市周边地区，农民大量使用优质高效燃料，用于炊事、取暖，而将秸秆直接放在农田焚烧，不仅浪费了能源，还污染了环境。
我国生物质资源结构疏松，能量密度低，仅是标准煤的１／２，且不易储运。
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. [2]XUHUI Z,XINGSEN Y,GANG X I N.Experimental study on deep peaking operation of coal-fired thermal power unit[J].Clean Coal Technology,2011(4):144 -150.[3]SAMI M,ANNAMALAI K,WOOLDRIDGE M.Co-firing of coal and biomass fuel blends[J].Progress in Energy and Combustion Science,2001(2):171-214.[4]GANI A,MORISHITA K,NISHIKAWA K,et al. Characteristics of co-combustion of low-rank coal with biomass[J].Energy&Fuels,2005(4):1652-1659.[5]AL-MANSOUR F,ZUWALA J.An evaluation of biomass co-firing in Europe[J].Biomass and Bioenergy, 2010(5):620-629.[6]DEMIRBAS A.Sustainable cofiring of biomass with coal[J].Energy Conversion and Management,2003(9): 1465-1479.[7]TRIFONOVA R,BABINI V,POSTMA J,et al. Colonization of torrefied grass fibers by plant-beneficial microorganisms[J].Applied Soil Ecology,2009(1):98 -106.[8]PANG S.Advances in thermochemical conversion of woody biomass to energy,fuels and chemicals[J]. Biotechnology Advances,2019(4):589-597. [9]PIOTR H,JANUSZ L,KATARZYNA M.Biomass gasification and Polish coal-fired boilers for process of reburning in small boilers[J].Journal of Central South University,2013(6):1623-1630.[10]MULLINS K A,VENKATESH A,NAGENGAST A L,et al.Regional allocation of biomass to US energy demands under a portfolio of policy scenarios[J]. Environmental Science&Technology,2014(5):2561 -2568.[11]井新经,陈运,张海龙,等.生物质耦合发电技术及发电量计算方法[J].热力发电,2019(12):31-37.[12]杨希刚,王双童.大容量燃煤机组生物质能利用技术探析[J].神华科技,2018(6):87-90.[13]王学斌,谭厚章,陈二强,等.300MW燃煤机组混燃秸秆成型燃料的试验研究[J].中国电机工程学报, 2010(14):1-6.[14]马务,盛昌栋.基于循环流化床气化的间接耦合生物质发电技术应用现状[J].热力发电,2019(4):1 -7.[15]JIA Y,LIGHTY J A S.Ash particulate formation from pulverized coal under oxy-fuel combustion conditions[J].Environmental Science&Technology, 2012(9):5214-5221.[16]GARBA M U,INGHAM D B,MA L,et al. Prediction of potassium chloride sulfation and its effect on deposition in biomass-fired boilers[J].Energy& Fuels,2012(11):6501-6508.[17]REBBLING A,SUNDBERG P,FAGERSTRO㊆M J, et al.Demonstrating fuel design to reduce particulate emissions and control slagging in industrial-scale grate combustion of woody biomass[J].Energy&Fuels,2020 (2):2574-2583.[18]TILLMAN D A.Biomass cofiring:the technology,the experience,the combustion consequences[J].Biomass and Bioenergy,2000(6):365-384.[19]STREGE J R,ZYGARLICKE C J,FOLKEDAHL B C,et al.SCR deactivation in a full-scale cofired utility boiler[J].Fuel,2008(7):1341-1347.[20]于春燕,孟军.基于AHP和模糊评判的生物质秸秆发电的效益评价[J].中国农学通报,2010(4):323 -327.(编辑㊀姚鑫)Research progress of biomass and coal co-combustionpower generation technologyYan Yalong,Liu Xinwei(Guoneng Jinjie Energy Co.,Ltd.,Shenmu719319,China)Abstract:Under the background of carbon peak and carbon neutralization,biomass,as a renewable clean energy,has great potential for emission reduction.In this paper,the combustion characteristics and treatment methods of biomass are briefly summarized.Pretreatment of biomass can improve the reliability of its storage and transportation,and reduce the slagging and corrosion problems in biomass co-combustion.The technical route and development status of biomass co-combustion are mainly introduced.It is found that direct co-combustion technology has the characteristics of low cost,simplicity and high efficiency compared with indirect co-combustion and parallel co-combustion.Key words:biomass;pretreatment;direct mixed combustion;indirect mixed combustion;parallel mixed combustion。
燃煤耦合生物质发电方案(四)
燃煤耦合生物质发电方案燃煤耦合生物质发电方案是一种通过将生物质与燃煤混烧的方式，利用生物质的可再生特性，减少煤炭的使用量，降低碳排放的发电方案。
本文将从产业结构改革的角度，详细介绍该方案的实施背景、工作原理、实施计划步骤、适用范围、创新要点、预期效果、达到收益、优缺点以及下一步需要改进的地方。
一、实施背景随着全球气候变化问题的日益突出，减少碳排放已成为各国努力的方向。
而燃煤发电作为传统的能源发电方式，其碳排放量较高，已经成为环境保护的重要难题。
因此，燃煤耦合生物质发电方案应运而生。
该方案通过将生物质作为可再生能源与燃煤混烧，既能减少煤炭的使用量，又能降低碳排放，实现了绿色发电的目标。
二、工作原理燃煤耦合生物质发电方案的工作原理是将生物质与燃煤混合后，一起投入到发电锅炉中进行燃烧。
生物质的燃烧过程中释放的热量能够提供蒸汽，驱动汽轮机发电。
而燃煤的燃烧过程中释放的热量则能够提高锅炉的燃烧效率，减少煤炭的使用量。
通过合理的混烧比例控制，可以实现燃煤与生物质的协同发电，达到节能减排的目的。
三、实施计划步骤1. 确定生物质供应链：选择可持续供应的生物质来源，建立稳定的供应链。
2. 进行燃烧试验：通过实验确定生物质与燃煤的最佳混烧比例，以及最适宜的燃烧温度和压力。
3. 设计改造方案：根据试验结果，对现有的燃煤发电设备进行改造，以适应生物质的混烧。
4. 实施改造：按照设计方案进行设备改造，确保生物质与燃煤的混烧能够顺利进行。
5. 运行监测与优化：对改造后的设备进行运行监测，及时发现问题并进行优化调整。
四、适用范围燃煤耦合生物质发电方案适用于燃煤发电厂，特别是那些有稳定的生物质供应链的地区。
同时，该方案还适用于一些已经建成的燃煤发电厂，通过改造设备，实现燃煤与生物质的混烧。
五、创新要点1. 生物质供应链的建立：通过建立可持续供应的生物质来源，确保生物质的稳定供应。
2. 混烧比例的优化：通过试验确定最佳的混烧比例，以实现燃煤与生物质的协同发电。
煤粉炉掺烧生物质发电技术研究进展
煤粉炉掺烧生物质发电技术研究进展摘要：燃煤耦合生物质发电技术在欧美国家被广泛应用，我国十三五规划中也大力支持此项技术发展，但目前起步晚，发展速度有限。
本文对生物质与煤混合燃烧的特性、结渣特性与污染物排放特点综合分析，进一步讨论了燃煤电站与生物质燃烧特性结合的发电方式，对技术瓶颈作出分析，为燃煤电站的改造与发展提出建议。
关键词：煤粉炉；掺烧；生物质发电；技术1生物质掺烧发电技术存在问题1.1生物质破碎系统匹配度不高其特点是适用范围不够，粉碎的颗粒大小也不一致。
这一问题容易使某些类型的生物量不能被用于开发；而颗粒尺寸的不均匀会使气体在输送时发生阻塞。
通过调查发现，有的发电厂只采用少量的生物质原材料，以防止因粉碎颗粒大小不均而造成的容易堵塞，无法充分发挥本地其他类型的生物质原材料。
今后的生物质混合燃烧工程要考虑到不同地区的生物质类型，选用合适的破碎机和运输装置。
1.2原材料价格高当前，我国生物质资源的掺混利用发电的原材料采购价格较高。
通过调查发现，部分工程的原料采购费用由最初50-150元/吨上升到300-400元/吨，再加上近年来煤价低迷，导致了大量的原料价格发生了较大的变化，很多掺烧工程都出现了亏损。
在建设生物质掺烧工程时，需事先考虑当地生物质类型、价格、运输距离、收集方式、是否存在竞争、农民是否愿意提供秸秆资源等问题，并根据当地政府补助政策，测算出相应生物质价格下的掺烧发电费用，确定合理的掺烧比例。
1.3加热面上的烧结渣生物质中碱性元素较为丰富，但又存在大量的 Cl，在高温下容易在加热表面发生燃烧，造成受热表面的烧焦和腐蚀。
然而，由于生物质的灰分含量很少，只要合理地调节物料的混合比，就不会对受热表面产生任何的变化，而且还可以通过加入其它的助燃剂来防止煤粉的结焦。
另外，部分试验还表明，在飞灰中加入生物质后，飞灰中钾、铬的含量增加，而其物理、化学性质没有显著的改变。
通过对飞灰的性能指标的测定，证明了在实验区加入生物量不会对飞灰在建筑业中的使用产生任何的负面作用。
燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析
燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析燃煤与生物质气化耦合发电技术是一种将燃煤和生物质气化两种能源结合起来发电的技术方案。
燃煤发电是目前世界主要的发电方式之一，其优点是资源丰富、成本较低。
燃煤发电也存在环境问题，如大气污染和温室气体排放等。
而生物质是一种可再生能源，可以在生物质燃烧过程中减少二氧化碳的排放，对环境友好。
将燃煤与生物质气化耦合发电技术方案应运而生，被广泛应用于能源转换领域。
燃煤与生物质气化耦合发电技术的核心是将煤和生物质进行气化反应，产生气化气体，再利用该气体进行燃烧发电。
具体步骤如下：煤和生物质经过粉碎处理后，通过气化炉进行气化反应。
气化炉是一个高温环境，使煤和生物质中的有机物质发生热解反应，生成气化气体。
气化气体中主要包含一氧化碳、氢气、甲烷等可燃物质，以及一些杂质物质。
气化反应需要在高温和适当的气氛条件下进行，因此气化炉内的温度和气氛控制非常重要。
然后，将产生的气化气体送入锅炉进行燃烧发电。
气化气体经过处理后，除去其中的杂质，使其达到燃烧要求。
然后，将气化气体与空气充分混合，形成燃烧混合气体。
该混合气体进入锅炉燃烧室，在高温和高压下燃烧，产生高温、高压的蒸汽。
蒸汽进一步驱动汽轮机发电。
燃烧后的气体经过烟气净化，除去其中的颗粒物、硫化物、氮氧化物等有害物质，保证排放达到环保要求。
然后，该气体经过余热回收装置，将烟气中的热量回收利用，提高能源利用效率。
1. 综合利用能源资源：将煤和生物质结合使用，充分利用两者的优点。
煤是一种能源丰富的化石燃料，生物质是可再生能源，二者耦合可以提高能源利用效率。
2. 环境友好：通过生物质气化，可以减少燃煤发电过程中的二氧化碳排放，减轻对大气环境的污染。
生物质气化过程中所产生的气体可以作为燃烧炉的燃料，减少了煤的使用量，进一步减少了温室气体的排放。
3. 能源转化效率高：燃煤与生物质气化耦合发电技术可以提高能源转化效率。
在气化过程中，煤和生物质中的有机物质可以完全利用，减少了能源的浪费。
世界生物质能源发展现状及方向
世界生物质能源发展现状及方向一、本文概述本文旨在全面探讨世界生物质能源的发展现状及未来发展方向。
生物质能源，作为一种可再生的、环保的能源形式，近年来在全球范围内得到了广泛的关注和研究。
本文首先将对生物质能源的基本概念、特点及其在全球能源结构中的地位进行概述，为后续分析提供基础。
接着，文章将深入探讨当前世界生物质能源的发展现状。
这包括生物质能源的主要类型、技术应用、产业规模以及在全球范围内的分布情况等。
通过对这些方面的分析，我们可以清晰地看到生物质能源在全球能源转型中的重要作用，以及其在应对气候变化、推动可持续发展等方面的巨大潜力。
在分析了生物质能源的发展现状之后，文章将进一步探讨其未来发展方向。
这包括技术研发创新、政策支持与市场机制、产业融合与协同发展等方面。
通过对这些方面的探讨，我们可以更好地了解生物质能源未来的发展趋势，以及如何通过政策引导和市场机制推动其健康发展。
文章将总结生物质能源在全球能源转型中的战略意义，并提出针对性的政策建议和发展策略。
希望通过本文的分析和探讨，能够为全球生物质能源的发展提供有益的参考和借鉴。
二、生物质能源的分类与特点生物质能源，作为一种可再生的能源，源于生命的有机物质，包括所有的植物、动物和微生物，以及由这些生命物质派生、排泄和代谢出的许多有机质。
根据其来源和转换方式的不同，生物质能源可以大致分为以下几类：林业生物质能源：主要包括薪柴、林业废弃物和森林能源植物等。
这类生物质能源具有分布广泛、数量巨大、可再生性强等特点。
然而，其采集和运输成本较高，且过度采集可能会对生态环境造成一定影响。
农业生物质能源：主要来源于农业废弃物、水生植物和油料植物等。
这类生物质能源具有产量大、可再生性强、环境友好等优点。
通过合理的利用和处理，可以将废弃物转化为有价值的能源，实现资源的循环利用。
工业生物质能源：主要来源于工业废弃物和有机废水等。
这类生物质能源具有潜在能量大、利用价值高等特点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
========================================
生物质与煤混燃
技
术
与
现
状
赵明世
1081170426 热能0804
2010-10-24
======================================
生物质与煤混燃
１生物质利用意义及现状
①意义
生物质作为燃料时，由于生物质在生长时消耗的ＣＯ：量相当于它燃烧时排放的ＣＯ：量，因此ＣＯ：排放量近似为零。
生物质的硫含量极低，基本上无硫化物排放。
生物质作为替代能源，对改善环境、降低温室效应都有极大的好处。
我国目前有工业锅炉约５０×１０４台，每年耗煤
量约为全国产煤总量的１／３。
推广各种节能技术，提高工业锅炉热效率的工作已取得较大成绩，且是能源工业者继续努力的方向。
但从矿物能源资源有限和因大量使用会造成环境恶化的战略观点出发，结合我国拥有丰富生物质资源的现实，逐步发展工业锅炉生物质燃烧技术，对节约常规能源、优化我国能源结构，将有积极意义。
燃煤锅炉混燃生物质将是我国降低ＣＯ：排放、减轻环境污染的有效措施，而且与煤混燃的生物质所含的碱性氧化物有助于脱除煤燃烧产生的ＳＯ：。
②现状
生物质资源是指以木质素或纤维素及其他有机质为主的陆生植物、水生植物及人畜禽粪便等。
我国有着丰富的生物质资源，据统计，全国秸秆年产量约５．７×１０８ｔ／ａ，人畜粪便约３．８×１０８ｔ／ａ，薪柴年产量（包括木材砍伐的废弃物）为１．７×１０８ｔ／ａ，还有
工业排放的大量有机废料、废渣，每年生物质资源总量折合成标准煤约３×１０８ｔ／ａ。
我国一直以直接用生物质能为主，但利用效率极低，即使是目前农村已较普遍推广的省柴节煤灶，热效率也仅为２０％左右。
近年来，在一些经济发达的城市周边地区，农民大量使用优质高效燃料，用于炊事、取暖，而将秸秆直接放在农田焚烧，不仅浪费了能源，还污染了环境。
我国生物质资源结构疏松，能量密度低，仅是标准煤的１／２，且不易储运。
２０世纪８０年代以来，我国生物质能利用技术有了很大的发展。
鉴于生物质资源分布区域广、适宜就地开发利用的特点，目前开发适用于工业锅炉的生物质燃烧技术，是生物质有效利用的重要途径。
２生物质与煤的混燃技术
２．１混燃技术分类
生物质与煤的混燃技术可分为直接燃烧利用和气化利用两种形式。
直接燃烧先对生物质进行预处理，然后直接输送至锅炉燃烧室燃烧。
有层燃、流化床和煤粉锅炉等燃烧形式，主要应用于工业、区域供热、发电以及热电联产等。
根据２００１年对欧盟２ｌ座生物质电厂燃烧设备的统计，采用以上３种燃烧形式的比例分别为４７％、２９％、１４％，其余１０％为气化利用¨ｏ。
气化利用方式先将生物质在气化炉内气化产生低热值燃气，经净化处理后输送至锅炉与煤进行混合燃烧。
２．２直接燃烧技术
①层燃燃烧
生物质平铺在炉排上形成一定厚度的燃料层，进行干燥、干馏、燃烧及还原。
一次风从下部通过燃料层为燃料提供氧气，可燃气体与二次风在炉排上方
充分混合燃烧。
层燃锅炉包括固定床、移动炉排、旋转炉排和下饲式锅炉等。
移动炉排式锅炉具有操作简单、坚固耐用和运行可靠等特点，被广泛应用于生物质燃烧或垃圾焚烧中。
采用移动炉排以及合理的配风系统，可使燃料层在炉排上的传输较为平滑，从而保障一次风的均匀分布，降低由于空气分布不均匀造成的过度结渣、飞灰损失和空气系数增加等问题。
而且炉排系统可以采用水冷的方式，以减轻结渣现象
的出现，延长设备使用寿命。
如瑞典的Ｌｉｎｋｏｐｉｎｇ热电厂，就采用移动炉排式锅炉。
该热电厂的燃烧系统根据各种生物质特点采用３个不同的燃烧器，分别用于燃烧煤（或橡胶）、木材、油，其中烧煤和木材的层燃锅炉均采用移动炉排锅炉。
但是，包括移动炉排式锅炉在内的层燃锅炉普遍存在燃烧效率较低（一般都在７０％以下）的问题。
另外，目前移动炉排式锅炉的控制系统大多以电气机械装置为基础，不足以使锅炉保持适当的空气量与煤量比，以达到最佳燃烧和排放性能，尤其是在负
②流化床燃烧
生物质含水率较高，如秸秆为３５％一６５％。
因此，采用层燃方式难以保持稳定、充分的燃烧。
采用流化床技术，有利于生物质的完全燃烧，提高锅炉的热效率。
生物质流化床可以采用砂子、燃煤炉渣等作为流化介质，形成蓄热量大、温度高的密相床层，为高水分、低热值的生物质提供优越的着火条件。
依靠床层内剧烈的传热传质过程和燃料在床内较长的停留时间，使难以燃尽的生物质也能充分燃尽。
如在密相区上部稀相区供入二次风，组织两段燃烧，能
迸一步提高燃烧效率。
１９９１年，XX工业大学就与XX锅炉厂合作研制了多台生物质流化床锅炉，可适用于甘蔗、稻壳、碎木屑等多种生物质。
锅炉热功率高，低负荷运行稳定，热效率高达８０％以上［２ｊ。
流化床燃烧是基于气固流化态的一项技术，对燃料适应性好，有害气体排放量低，而且在流化床燃烧过程中加入脱硫剂可直接脱硫，可以大幅降低烟气中ＳＯ：的含量。
目前，发展比较迅速的循环流化床燃烧技术对燃料的适应性很好，能够同时燃烧几种不同特性的燃料，非常适合生物质与煤的混燃。
而且燃料的选择以及混燃的比例灵活，能够根据燃料的市场价格进行选择，确保燃料的经济性。
采用循环流化床技术的生物质与煤混燃，燃烧效率可达９５％以上，能与煤粉锅炉媲美，由于采用分级燃烧，温度控制在８３０—８５０℃，ＮＯ。
的生成量很少。
目前，采用循环流化床技术的生物质与煤混燃也存在着一些问题。
虽然ＮＯ，排放总量有所减少，
但由于流化床燃烧温度较低，Ｎ：Ｏ的排放浓度一般比其他燃烧方式高。
为使飞灰再循环燃烧，常导致
一次风机压头要求高、耗电量较大等。
③煤粉锅炉燃烧
煤粉锅炉具有燃烧效率高、燃烧完全等优点，是目前最为常见的一种大型燃煤锅炉，采用现有煤粉锅炉混燃生物质，只需要对现有设备进行改造。
一方面，尽管采用煤粉锅炉混燃生物质和煤，可以适当减少污染，但是受到生物质混燃比例不能过大的限制，与流化床混燃相比，煤粉锅炉混燃的ＣＯ：和ＮＯ。
等气体排放物还是较多，在气体污染物的控制方面有待提高。
另一方面，煤粉锅炉对燃料的颗粒尺寸和含水率要求较为严格，一般粒径要求小于２ｍｍ，含
水率不能超过１５％，因此生物质预处理系统就比较复杂，造价较高。
由于粒径较小，高燃烧强度还会导致炉墙表面温度较高，易损坏炉墙的耐火材料。
３气化利用技术
生物质气化是一种热化学处理技术。
将薪柴、秸秆等农业废弃物置于气化炉中通过热解反应转化成ＣＯ等混合可燃气体，以连续生产的工艺和工业生产的方式将生物质能转化为高效的锅炉燃料。
当以含水量为１５％一４０％、低热值为１９～２０ＭＪ／ｔ的生物质作为原料时，可产生低热值为５ＭＪ／ｍ３的可燃气体。
我国在２０世纪８０年代初已开始了生物质气化技术的研究，近几年已研制出可使用多种生物质的不同容量、不同用途的气化炉。
一般气化炉采用固定床，固定床对原料适应性强，基本上不需预处理，设备结构简单，但气化率较低。
中科院XX能源所研制的上吸式生物质气化炉气化强度为２４０ｋｓ／（ｎ１２・ｈ）Ｅ３］。
流化床气化炉，特别是循环流化床气化炉由于具有床内混合均匀、传热传质强烈等优点，使生物质热解气化更充分，气化时生物质的份额不能太高。
生物质燃料引起的结渣和腐蚀生物质的灰熔点较低，燃烧过程中设备易结渣。
特别是燃用含氯较多的生物质，如秸秆和稻草等，当换热器表面温度超过４００℃时，还会产生高温腐蚀。
④污染在气化利用中还会产生焦油、灰分、废水等二次污染物。
４结论
①我国有丰富的生物质资源，从环境保护和充分利用资源的角度出发，生物质与煤的混燃技术应得到国家的政策扶持和财政支持。
②我国生物质资源量大面广，种类多样。
对不同的资源种类和不同的用户对象，需要采用不同的技术路线和设备，才能更有效地加以利用。
因此，我国
应因地制宜地开发适合我国国情的生物质与煤的混燃技术。
在加强国际合作与交流，引进发达国家成熟的混燃技术和设备的同时，应加强生物质与煤混燃技术的基础研究，组织高校及科研单位对该效率可达７５％一８５％，气化强度可达２０００ｋｓ／・ｈ）且可燃气体的焦油含量低。
XX模压木制厂利用加工过程废弃的细木粉，采用循环流化床生物质气化装置转换成可燃气，用作锅炉燃料，每日节煤１０ｔ／ｄ
③针对生物质存在经济收集半径的特点，我国应优先发展小容量生物质与煤的混燃设备，满足生物质产地的用能需要。
我国对小容量层燃和流化，取得了明显的经济效益Ｍ１。
生物质气化后床锅炉方面有丰富的技术积累，发展层燃和流化床的产品，还可用于发电或直接为居民提供燃气。
固定床气化技术以农业、林业废弃物为原料，可用于小规模气化发电系统，面向农村、林区及偏远地区，操作方便。
流化床气化发电系统适用于大中规模，可以农业和林业废弃物作为原料，面向工业企业，生产的电可供企业自身使用，也可并人电网。
３混燃存在的问题
①生物质原料的供应
在自然生态中，生物质分布广泛但不集中，并且生物质的能量密度较小，储运较困难。
因此，对于物质的利用存在一个经济收集半径，一般电站的规模取决于距其８０～１２０ｋｍ内可获取的生物质原料生物质与煤的混燃技术具有明显的技术优势。