生物质固体成型燃料(2学时)

植物生长期吸 收二氧化碳
生物质燃料 二氧化碳零排放
生物质燃料燃烧排放 的CO2是植物生长期所 吸受的，不会增加大 气中CO2的总量。国际
燃烧排放二氧化碳
上称之为CO2零排放，
也称碳中性。
生物质成型燃料
公司生物质锅炉产品性能评价
工业锅炉热性能及大气污染物排放现状
锅炉类型 燃料种类 热效率 (%) 烟尘(mg/m3) 大 气 污 染 物 排 放 SO2 (mg/m3) NOX (mg/m3) 工 业 锅 燃煤(散煤) 燃煤(型煤） 65～75 1500 1.2S～3.2S 100～150 75～80 800 1.0S～2.2S 80～150 炉 燃用生物质 80～83 250 ＜20 50～150 天然气 90 微量 微量 150

• 聚团：生物质原料中的碱 金属在流化床床料中在一定 高温条件下反应形成低熔点 的共晶化合物而引起颗粒聚 团，妨碍流化，甚至造成流 化失败 – 颗粒被覆层包裹，覆层间 相互粘结 – 灰中的低温共晶体熔融粘 结
到2010年和2020年，生物质固体成型燃料年利用量分别 达到100万吨和5000万吨。
秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法：150元/吨秸秆 有序发展以秸秆为原料的生物质能。积极利用秸秆固化 成型及炭化等发展生物质能，逐步改善农村能源结构。 加大资金投入，对生产秸秆固化成型燃料等给予适当资 金支持。 到2010年，全国建成400个左右秸秆固化成型燃料应用 示范点，秸秆固化成型燃料年利用量达到100万吨左右， 到2015年，秸秆固化成型燃料年利用量达到2000万吨左 右。
生物质燃烧过程特点： – 三个阶段：1）预热干燥；2）挥发分的析出、燃烧与 焦炭形成；3）残余焦炭燃烧。 • 含水量高且多变，热值低，炉前热值变化快，燃烧 组织困难； • 密度小，空隙率高，结构松散，迎风面积大，悬浮 燃烧比例大； • 挥发分高，且析出温度低、析出过程迅速，燃烧组 织需与之适应； • 着火容易，燃尽困难；碱金属和氯腐蚀问题突出 燃烧设备的设计与运行方式的选择须从其燃烧特性出发！
什么是生物质能？
广义生物质能包括植物种子、 秸秆、树木枝条、牧草、畜禽 粪便以及生活有机垃圾等。
狭义的生物质能通常是指农业 、林业废弃物，如各种作物秸 秆、树叶、锯屑、蔗渣等。
生物质的缺陷：
松散性 易燃性、持续性低
如何解决生物质的松散性、易燃 性、不均匀性问题？
生物质固化压缩成型
解决自然界生物质的松散性、易燃性 、不均匀性、安全储存等问题，直接 的解决办法是压缩成致密固化块，根 据形状和致密程度的不同，人们把这 些产品根据形状叫做生物质颗粒、生 物质压块或生物质压饼、生物质燃料 棒。
• “环境问题﹖”

CO2零排放、SO2、氮氧化物低排放 减少秸秆焚烧污染空气
• “三农问题﹖”

农林废弃物资源化利用 改善农村能源结构 提高农民收入、增加农民就业岗位
国外生物质成型燃料产业发展现状
欧洲、美国、日本等发达国家生物质成型燃料产业发 展已进入商品化阶段，拥有成熟的技术，完整的标准
生物质成型燃料燃烧机理
静态渗透式扩散燃烧，燃烧过程从燃料的着火后开始，其燃 烧过程分成： (1)表面可燃挥发物燃烧，形成橙黄色火焰。 (2)除表面部分可燃挥发物燃烧外，表层部分的碳处于过渡 燃烧区，形成橙红色较长火焰。 (3) 表面仍有较少的挥发分燃烧，更主要的是燃烧向成型燃 料更深层渗透。焦碳扩散燃烧，燃料表层生成薄灰壳，外层 包围着淡蓝色短火焰。 (4)燃料进一步向更深层发展，在层内主要进行碳燃烧，在 球表面进行一氧化碳的燃烧。 （5）燃尽灰壳不断加厚，可燃物基本燃尽。
8 2010年
16
10 2015年
20
12 2020年
我国现有生物质成型燃料生 产厂近200家。秸秆燃料厂主
要分布在华北、华中和东北等 地；木质颗粒燃料厂主要集中 在华东、华南、东北和内蒙等 地。
国内现有成型设备生产厂 家100多家，主要分布在河 南、河北、山东等地区。
生物质炉具和锅炉近来也有长足发展，如广州迪森、重庆良奇、山东多乐、 湖南万家、张家界三木、北京桑普和北京老万等。但由于种种原因，使用可靠、 技术先进、价廉物美、能批量投入工业生产、满足广大用户使用要求的产品并 不多。
65000 60000 55000
万吨
50000 45000 40000 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
秸秆产量 59961 59307 61704 61803 57318 56767 57343 54398 59570 60502 61150 61647 粮食产量 50454 49417 51230 50839 46218 45264 45706 43070 46947 48402 49746 50150
CO
(%)
0.08～0.1
1.5～1.6 1～2
0.05～0.1
1.4～1.5 1
0.05～0.4
排放与生长期 抵消 1
0.02
2.4 （t/km3） 1
CO2 (t/t煤) 林格曼黑度(级)
燃用生物质颗粒燃料锅炉节能和减排
生物质颗粒燃料锅炉检测结果
检测单位 锅炉容量（MW） 热效率 (%) 烟尘(mg/m3) 大 气 污 染 物 排 放 SO2 (mg/m3) NOX (mg/m3) 盛昌公司 0.7 81 285 （6） 2 117 中国经济时报社 2.1 83 260（8） 0 125 房山区复兴苗 木繁育中心 1.4 83 215（8） 10 85
0.1%
1.02 600元/吨 198 kg/h 118.8
1.以上价格以北京市2010年5月份格为参考2.煤的含硫量以特低硫煤 为准，燃油以设计用代表性燃油为准3.污染物的排放以全国污染物普查 排放系数手册为准。
有助于解决我国三大战略难题

生 物 质 成 型 燃 料
• “能源问题﹖”

新的、可再生的替代能源 优化能源结构、增加能源供给 提高能源使用效率
生物质能成型燃料的优势：
在体积热值方面接近煤，可作为 煤的替代燃料；便于贮存和运输的 优点。 正常燃烧情况下无烟尘和黑烟 排出，烟气中SO2、NOX、CO的 排放浓度均低于国家环保标准，污 染物排放小于煤。 是居民生活炊事取暖和工业生 产用能的良好燃料，可替代煤炭、 天然气、液化气等不可再生能源作 为新型的能源供应。
国内生物质燃烧技术
生物质成型燃料村镇应用炉具
生物质工业锅炉
生物质电站锅炉
国家产业政策
序号
1
政策文件
可再生能源法
相关内容
本法是为了促进可再生能源的开发利用，增加能源供应， 改善能源结构，保障能源安全，保护环境，实现经济社 会的可持续发展而制定的。
2
3 4
可再生能源发 展中长期规划
财政部 关于加快推进 农作物秸秆综 合利用的意见 农业生物质能 产业发展规划 （07～15年)
我国粮食与秸秆产量发展趋势（根据中国农业年鉴整理）
我国林木生物质资源预测（亿吨 ）
300
280
250 200 150
250 200 205 210 215 220 生物总量
可获得量
100
可利用量
50
8-10
0 3 2006年
8-10
4 2007年
9-11
5 2008年
10-12
6 2009年
12-14
生物质燃烧存在的问题 碱金属问题


生物质灰高碱金属含量 碱金属熔点低、易挥发 碱金属易与床料等反应
积灰、结渣、聚团
特点：


燃烧过程中不可避免 造成锅炉寿命、热效率降低 严重影响锅炉的安全、稳定、经济运行
Hale Waihona Puke 碱金属问题结渣主要是由烟气中夹带的熔 化或半熔化的灰粒（碱金属盐） 接触到受热面凝结下来，并在 受热面上不断生长、积聚而成， 它的表面往往堆积较坚硬的灰 渣烧结层，多发生在炉内辐射 受热面上 积灰则是由生物质中易挥发物 质（主要是碱金属盐）在高温 下挥发进入气相后, 与烟气、 飞灰一起流过烟道和受热面(主 要是过热器和再热器)等设备时， 会通过一系列的气固相之间的 复杂的物理和化学过程以不同 的形态在对流受热面上发生凝 结、沾附或者沉降
体系和不断增长的市场。
以德国为例
40多座生物质燃料厂， 240万吨 1100多个生物质工业供暖 设施 超过10万台民用生物质颗 粒采暖炉 200多座生物质热电联供 厂，2008年供电超过 1170 万千瓦时 可再生能源供热的92%来 自于生物质能，其中77.8% 来自于生物质成型燃料
成型燃料厂 经销商 炉具制造商 锅炉制造商 配件商 协会及组织
减缓温室气体排放的重点领域之一是“推进生物质 能源的发展，以生物质发电、沼气、生物质固体成 型燃料和液体燃料为重点，大力推进生物质能源的 开发和利用。
7
8
生物质成型燃料燃烧特性 点火容易
燃烧速度均匀适中
燃烧所需的氧量与外界渗透扩散的氧量能
够较好的匹配
燃烧波浪较小，燃烧相对稳定。
生物质燃烧特性
德国2008年可再生能源供热统计
生物质成型燃料（民用） 生物质成型燃料（工业） 生物质成型燃料（热电联产） 液态生物质燃料 生物质燃气 垃圾类生物质 太阳能供热 深层地热 浅层地热
国内生物质成型燃料产业发展现状
生物质资源丰富
我国秸秆年产量约7亿吨，另有约1.2亿吨稻壳、蔗渣、花生壳等剩余 物。据农业部对粮食产量预测分析，到2020年我国主要作物的秸秆总量将 达到8亿吨。
生物质固体成型燃料
风能 太阳能 新能源 生物质能 地热能
利用 形式
固态技术
农林废弃物直燃、压缩成型 （发电、供热）
液态技术
（生物乙醇、甲醇和生物柴油）
气态技术
（生物沼气、垃圾沼气、木质气）
潮汐能
我国生物质能利用重点领域和总体布局表
注：表格由《可再生能源发展“十一五”规划》整理而 成
随着生态文明村镇的建设和 社会用能水平的提高，秸秆 等生物质能的管理利用问题 越来越突出，一些村镇仍然 在焚烧秸秆，造成新的环境 污染。另一方面矿物能源的 涨价，使很多人又重新把目 光转向秸秆等生物质能，但 是大量秸秆等生物质的储存 、利用、防火安全等技术问 题需要解决。
CO
(%)
0.12
1.5
0.11
1.6
0.10
1.6
CO2 (t/t煤)
林格曼黑度(级)
1
1
1
经济性
项目 燃料发热量 锅炉效率 燃料密度(kg/m3) 燃 烧 CO2 排 放 量.kg/kg 燃烧SO2排放量.g/kg 燃烧NOX排放量.g/kg 市场价格
不同能源锅炉燃料成本比较（0.7MW）
煤炭（Ⅱ类烟煤） 5000(KJ/kg) 74% 1100-1400(kg/m3) 1.78 轻柴油 10200(KJ/kg) 88% 830-860(kg/m3) 3.06 天燃气 8700(KJ/m3) 88% 0.74(kg/m3) 1.96 生物质燃料 3800(KJ/kg) 80% 600-1000(kg/m3) 0
0.5% (特低硫煤)
2.94 800元/吨
燃料消耗(1吨锅炉/ 163kg/h 小时) 燃料费用(1吨锅炉/ 130.4 小时)元
0.25%（设计用 / 代表燃油） 3.67 1.87 (g/m3) 7571元/吨 1.95 元 / 立 方 米 67 kg/h 79 m3/h
507.26 154.05
生物质成型燃料技术
特点： – 体积小，密度大，储运方便 – 燃料致密，燃烧持续稳定、周期长，燃烧效率高 – 燃烧后的灰渣及烟气中污染物含量小 • 与常规生物质及煤差别大，燃烧设备需重新设计（包括： 炉内空气动力场、温度场和浓度场分布、过量空气系数大 小、受热面布置等） – 国内：规模不大。 – 国外：燃烧设备已定型，加工工艺合理、专业化、自动 化程度高、热效率高、排烟污染小；已产业化，在加热、 供暖、干燥、发电等多领域推广应用 • 引进技术不合国情 – 国外：林业废弃物； 国内：秸秆类
5
序号
政策文件
相关内容
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能源发展 “十一五” 规划 关于加强节 能工作的决 定
中国应对气 候变化国家 方案
“十一五”期间，重点发展资源潜力大、技术基本 成熟的风力发电、生物质发电、生物质成型燃料、 太阳能利用等可再生能源，以规模化建设带动产业 化发展。 优化用能结构，大力发展高效清洁能源。逐步减少 原煤直接使用。大力发展风能、太阳能、生物质能、 地热能、水能等可再生能源和替代能源。