生物质与煤混燃技术于现状

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生物质与煤混燃

技

术

与

现

状

赵明世

1081170426 热能0804

2010-10-24

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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