生物质燃烧技术
合集下载
相关主题
- 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)。
伤害的潜在威胁
垃圾及污泥焚烧发电
污泥干燥焚烧利用系统流程图[59]
我国首例污 泥干化焚烧 项目于2004 年9月27日 在上海市石 洞口城市污 水处理厂投 入运营，日 处理脱水污 泥213吨。 污泥焚烧技 术成本较高， 盈利空间较 小。目前， 污水处理费 在大部分城 市都仅为0.3 元/立方米， 难以负担污 水处理大约 每立方米1 元的成本。
——《BP世界能源统计2006》
生物质能
生物质的广义概念：生物质包括所有的 植物、微生物以及以植物、微生物为食物的 动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质 如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃 物和动物粪便。
生物质的狭义概念：生物质主要是指农 林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、 树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品 加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过 程中的禽畜粪便和废弃物等物质。
生物质与煤混烧
技术上可行、但缺乏政 策支持、资源供应稍显
灵活、效益有待评估
垃圾及污泥焚烧
技术尚不成熟、符合垃 圾减量化要求、但环境 污染是规模化发展障碍
固体成型
资源供给充足、符合目前农村用能 习惯、成型机械不能高效经济、持
续稳定运行，制约推广应用
直燃发电
投资回收期较长
年净现值流图 受秸秆价格波动影响大
15,000
10,000
5,000
0
-5,000
200
-10,000
250
-15,000
300
-20,000
-25,000
-30,000
0
2
4
6
8
10 12
14 16 年份
秸秆价格波动对直燃电厂收益影响的敏感曲线
20,000 15,000 10,000 5,000
0 -5,000 -10,000 -15,000 -20,000 -25,000 -30,000
化学法 物理化学法
热量或者电力 气化 热解 直接液化
水解、发酵 沼气技术 间接液化 酯化 压缩成型
生物质燃气 木炭或生物原油 液化油
乙醇 沼气 甲醇、醚 生物柴油
成型燃料
生物质发电
2014年，生物质发电累计核准装机容量 达1423万千瓦，其中累计并网装机容量948 万千瓦。主要包括农林生物质直燃发电、垃 圾焚烧发电、热电联产、沼气发电和气化发 电。
节范围大
燃料尺寸要求严 格;生物质灰分含 量少,需添加床料; 床料烧结团聚;磨 损、粘结和腐蚀;
灰渣因掺杂床料 难以利用;耗电量 大,运行费用较高
尚无国际通 用示范技术, 各研究机构
各自推进
生物质燃烧技术比较
直燃发电 混烧发电
产业化发展迅速、资源供应面临压 力、加快装备技术国产化、能源利
用品位提高，但未“资源化”
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！
生物质直接燃烧技术
层燃技术
链条炉和往复推饲炉排炉
结构简单，原料预处理容易，投资和操作成本
低
受热面积灰、结渣
炉膛高温难以避免
流化床技术
未来发展方向
高效低污染、传热传质强、燃料适应性好 低温运行 技术成熟，已进入商业运行。
生物质燃烧特性
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；
畜禽粪便
估计粪便实物当量为13,4亿吨，规模化养 殖场资源每年8.4亿吨，生产沼气潜力约400 亿立方米，折合2800万吨标准煤
生活垃圾
2014年我国垃圾清运量约1.6亿吨，其中约 50%可作为焚烧发电方式处理。全国活垃 圾约可替代1200万吨标准煤。
生物质的特点：可再生性、低污染 性、广泛分布性。
生物质燃烧技术
背景ห้องสมุดไป่ตู้
12.10%
28.40%
23.70%
世界
35.80%
6.20%
69.70%
中国
21.10% 3%
石油 天然气 煤炭 其它
化石燃料，储量有限，不可再生！
全球石油探明储量可供生产40多年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年 我国石油探明储量可供生产15年、天然气仅可供生产30年、煤炭81年
西北地区则常年干旱，缺乏足够的秸秆资源，很少建 设秸秆直燃发电项目。两地区生物质发电项目仅占全 国生物质直燃装机总量的1.3%。
2013年，我国垃圾焚烧 累计并网发电装机容量约占全 国生物质并网发电总装机容量 的44%，较上年增长了7个百 分点，已经成为我国生物质发 电产业的重要组成部分。据图 4-3显示，我国的垃圾发电项 目主要集中在经济较为发达省 份，华东和华中地区的垃圾发 电并网装机容量约占全国垃圾 发电并网装机容量的77%。随 着垃圾焚烧发电在中东部的成 功推广应用以及公众对垃圾发 电的理性认识逐步增强，垃圾 发电仍将继续在全国范围内快 速发展。
我国生物质能资源现状
根据现有生物质能利用技术状况和生物质 资源用途等情况估算，目前我国可能源化 利用的生物质资源总量每年约4.6亿吨标准 煤。（2015年，全国煤炭产量36.8亿吨 ）
农业剩余物
我国农作物秸秆 理论资源量约为8.7亿 吨，约折合4.4亿吨标 准煤，主要分布在华 北平原、长江中下游 平原、东北平原等13 个粮食主产省。目前 作为肥料、饲料、造 纸等用途共计3.7亿吨。 可供能源利用的秸秆 资源量每年约4亿吨。
存在的问题及解决方法
1. 生物质的收集、储运与预处理
能量密度低，分布分散 区域性、季节性 纤维结构，预处理困难
技术发展的瓶颈
其他问题：
生物质电厂密集程度增大，已出现无序建设苗头 其他行业对原料的争夺（如农业、畜牧业、造纸和
家具建材等） 锅炉容量盲目求大
存在的问题及解决方法
0
2
4
6
8 10 12 14
利率波动直燃电厂收益影响的敏感曲线
3.33 2.83 3.83
16 年份
净现值（万元） 净现值（万元）
生物质与煤混烧发电
生物质与煤间接混烧发电示意图
我国首台煤粉秸秆混燃发电机组 于2005年12月16日在华电国际电 力股份有限公司所属的十里泉发 电厂成功投产。该公司在1台14万 千瓦原燃煤锅炉（400吨/小时） 基础上加装了两台从丹麦BWE公 司进口的输入热负荷为3万千瓦的 秸秆专用燃烧器，并对供风系统 及相关控制系统进行了优化，同 时增加了1套秸秆收购、储存、粉 碎和输送设备。
林业剩余物
我国现有林地面积约3亿公顷，现有森林 面积约2亿公顷，森林蓄积137亿立方米，天 然林面积1.2亿公顷，天然林蓄积114.02亿立 方米，人工林保存面积6000万公顷，蓄积 19.6亿立方米，林木生物质资源潜力约180亿 吨。现有林木资源可用作木质能源的潜力每 年约3,5亿吨。目前相当部分的林木剩余物已 被利用，若全部开放利用可替代2亿吨标准煤。
背景
我国发展生物质能的地域图景
农作物以粮 食作物为主
我国农作物种植面积情况统计图(2005)
我国主要农作物种植结构图(2005)
数据来源：国家统计局
背景
我国发展生物质能的地域图景
生物质以农业 废弃物为主
我国林业资源面积情况统计图(2006)
数据来源：国家统计局
生物质直燃发电项目 主要集中在农作物秸秆丰 富的华东和华中地区，装 机容量约占全国生物质直 燃发电装机总量的68%。在 西南和西北地区的农作物 秸秆资源相对贫乏，西南 山区运输条件较差，收集 成本较高，加之高温、潮 湿的气候也不利于原料储 存，因而生物质直燃发电 项目较少；
生物质能：生物质能是太阳能以化 学能形式贮存在生物中的一种能量形式， 直接或间接来源于植物的光合作用。地 球上的植物进行光合作用所消费的能量， 占太阳照射到地球总辐射量的0.2%，这 个比例虽不大，但绝对值很惊人：光合 作用消费的能量是目前人类能源消费总 量的40倍。
燃烧 热化学法
生物质资源
生物化学法
1. 生物质的收集、储运与预处理
解决措施：
生物质发电项目建设时，应因地制宜，合理 规划和布局，防止盲目布点
根据当地生物质资源储量和分布特点，确定 经济收集半径，据此选择合适的生物质燃烧 电厂的规模
配套合理的生物质收集、储运和预处理，保 证原料的稳定供应，提高系统的经济性
然在实际运行过程中却面临
着诸多困境：秸秆价格飞涨（由 原100元/吨飚升到400元/吨 ）； 不享受补贴电价；灰粉难以分离 ， 对粮食生产造成一定影响 。
垃圾及污泥焚烧发电
循环流化床垃圾焚烧利用系统流程图
存在发 展空间
面临污 染挑战
江苏盐城垃圾焚 烧发电有限公司 投资2.58亿人民 币，采用国内循 环流化床技术， 建设规模为三台 75t/h循环流化床 垃圾焚烧锅炉和 配置二台15MW 抽凝式汽轮发电 机组，日处理垃 圾达1000吨。 北京最大的垃圾 焚烧项目海淀区 六里屯发电厂在 建设初期，就遭 到了附近居民的 强烈反对。主要 焦点在于环境污 染，特别是二恶 英等有毒气体排 放对人体所造成
生物质直接燃烧技术
直燃发电的两种不同燃烧方式比较
燃烧方式 主要优点
主要缺点
发展水平
层燃
结构简单,操作 方便,磨损较小, 投资与运行费
用相对较低
燃料分布不均匀, 空气容易短路,燃 烧温度高,燃烧效
率低等
丹麦BWE公 司技术领先, 国产化步伐
加快
典型炉型示意图
流化床
燃烧温度低,燃 料适应广(高水 分、低热值),燃 烧效率高,环境 污染小,负荷调
垃圾及污泥焚烧发电
污泥干燥焚烧利用系统流程图[59]
我国首例污 泥干化焚烧 项目于2004 年9月27日 在上海市石 洞口城市污 水处理厂投 入运营，日 处理脱水污 泥213吨。 污泥焚烧技 术成本较高， 盈利空间较 小。目前， 污水处理费 在大部分城 市都仅为0.3 元/立方米， 难以负担污 水处理大约 每立方米1 元的成本。
——《BP世界能源统计2006》
生物质能
生物质的广义概念：生物质包括所有的 植物、微生物以及以植物、微生物为食物的 动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质 如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃 物和动物粪便。
生物质的狭义概念：生物质主要是指农 林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、 树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品 加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过 程中的禽畜粪便和废弃物等物质。
生物质与煤混烧
技术上可行、但缺乏政 策支持、资源供应稍显
灵活、效益有待评估
垃圾及污泥焚烧
技术尚不成熟、符合垃 圾减量化要求、但环境 污染是规模化发展障碍
固体成型
资源供给充足、符合目前农村用能 习惯、成型机械不能高效经济、持
续稳定运行，制约推广应用
直燃发电
投资回收期较长
年净现值流图 受秸秆价格波动影响大
15,000
10,000
5,000
0
-5,000
200
-10,000
250
-15,000
300
-20,000
-25,000
-30,000
0
2
4
6
8
10 12
14 16 年份
秸秆价格波动对直燃电厂收益影响的敏感曲线
20,000 15,000 10,000 5,000
0 -5,000 -10,000 -15,000 -20,000 -25,000 -30,000
化学法 物理化学法
热量或者电力 气化 热解 直接液化
水解、发酵 沼气技术 间接液化 酯化 压缩成型
生物质燃气 木炭或生物原油 液化油
乙醇 沼气 甲醇、醚 生物柴油
成型燃料
生物质发电
2014年，生物质发电累计核准装机容量 达1423万千瓦，其中累计并网装机容量948 万千瓦。主要包括农林生物质直燃发电、垃 圾焚烧发电、热电联产、沼气发电和气化发 电。
节范围大
燃料尺寸要求严 格;生物质灰分含 量少,需添加床料; 床料烧结团聚;磨 损、粘结和腐蚀;
灰渣因掺杂床料 难以利用;耗电量 大,运行费用较高
尚无国际通 用示范技术, 各研究机构
各自推进
生物质燃烧技术比较
直燃发电 混烧发电
产业化发展迅速、资源供应面临压 力、加快装备技术国产化、能源利
用品位提高，但未“资源化”
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！
生物质直接燃烧技术
层燃技术
链条炉和往复推饲炉排炉
结构简单，原料预处理容易，投资和操作成本
低
受热面积灰、结渣
炉膛高温难以避免
流化床技术
未来发展方向
高效低污染、传热传质强、燃料适应性好 低温运行 技术成熟，已进入商业运行。
生物质燃烧特性
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；
畜禽粪便
估计粪便实物当量为13,4亿吨，规模化养 殖场资源每年8.4亿吨，生产沼气潜力约400 亿立方米，折合2800万吨标准煤
生活垃圾
2014年我国垃圾清运量约1.6亿吨，其中约 50%可作为焚烧发电方式处理。全国活垃 圾约可替代1200万吨标准煤。
生物质的特点：可再生性、低污染 性、广泛分布性。
生物质燃烧技术
背景ห้องสมุดไป่ตู้
12.10%
28.40%
23.70%
世界
35.80%
6.20%
69.70%
中国
21.10% 3%
石油 天然气 煤炭 其它
化石燃料，储量有限，不可再生！
全球石油探明储量可供生产40多年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年 我国石油探明储量可供生产15年、天然气仅可供生产30年、煤炭81年
西北地区则常年干旱，缺乏足够的秸秆资源，很少建 设秸秆直燃发电项目。两地区生物质发电项目仅占全 国生物质直燃装机总量的1.3%。
2013年，我国垃圾焚烧 累计并网发电装机容量约占全 国生物质并网发电总装机容量 的44%，较上年增长了7个百 分点，已经成为我国生物质发 电产业的重要组成部分。据图 4-3显示，我国的垃圾发电项 目主要集中在经济较为发达省 份，华东和华中地区的垃圾发 电并网装机容量约占全国垃圾 发电并网装机容量的77%。随 着垃圾焚烧发电在中东部的成 功推广应用以及公众对垃圾发 电的理性认识逐步增强，垃圾 发电仍将继续在全国范围内快 速发展。
我国生物质能资源现状
根据现有生物质能利用技术状况和生物质 资源用途等情况估算，目前我国可能源化 利用的生物质资源总量每年约4.6亿吨标准 煤。（2015年，全国煤炭产量36.8亿吨 ）
农业剩余物
我国农作物秸秆 理论资源量约为8.7亿 吨，约折合4.4亿吨标 准煤，主要分布在华 北平原、长江中下游 平原、东北平原等13 个粮食主产省。目前 作为肥料、饲料、造 纸等用途共计3.7亿吨。 可供能源利用的秸秆 资源量每年约4亿吨。
存在的问题及解决方法
1. 生物质的收集、储运与预处理
能量密度低，分布分散 区域性、季节性 纤维结构，预处理困难
技术发展的瓶颈
其他问题：
生物质电厂密集程度增大，已出现无序建设苗头 其他行业对原料的争夺（如农业、畜牧业、造纸和
家具建材等） 锅炉容量盲目求大
存在的问题及解决方法
0
2
4
6
8 10 12 14
利率波动直燃电厂收益影响的敏感曲线
3.33 2.83 3.83
16 年份
净现值（万元） 净现值（万元）
生物质与煤混烧发电
生物质与煤间接混烧发电示意图
我国首台煤粉秸秆混燃发电机组 于2005年12月16日在华电国际电 力股份有限公司所属的十里泉发 电厂成功投产。该公司在1台14万 千瓦原燃煤锅炉（400吨/小时） 基础上加装了两台从丹麦BWE公 司进口的输入热负荷为3万千瓦的 秸秆专用燃烧器，并对供风系统 及相关控制系统进行了优化，同 时增加了1套秸秆收购、储存、粉 碎和输送设备。
林业剩余物
我国现有林地面积约3亿公顷，现有森林 面积约2亿公顷，森林蓄积137亿立方米，天 然林面积1.2亿公顷，天然林蓄积114.02亿立 方米，人工林保存面积6000万公顷，蓄积 19.6亿立方米，林木生物质资源潜力约180亿 吨。现有林木资源可用作木质能源的潜力每 年约3,5亿吨。目前相当部分的林木剩余物已 被利用，若全部开放利用可替代2亿吨标准煤。
背景
我国发展生物质能的地域图景
农作物以粮 食作物为主
我国农作物种植面积情况统计图(2005)
我国主要农作物种植结构图(2005)
数据来源：国家统计局
背景
我国发展生物质能的地域图景
生物质以农业 废弃物为主
我国林业资源面积情况统计图(2006)
数据来源：国家统计局
生物质直燃发电项目 主要集中在农作物秸秆丰 富的华东和华中地区，装 机容量约占全国生物质直 燃发电装机总量的68%。在 西南和西北地区的农作物 秸秆资源相对贫乏，西南 山区运输条件较差，收集 成本较高，加之高温、潮 湿的气候也不利于原料储 存，因而生物质直燃发电 项目较少；
生物质能：生物质能是太阳能以化 学能形式贮存在生物中的一种能量形式， 直接或间接来源于植物的光合作用。地 球上的植物进行光合作用所消费的能量， 占太阳照射到地球总辐射量的0.2%，这 个比例虽不大，但绝对值很惊人：光合 作用消费的能量是目前人类能源消费总 量的40倍。
燃烧 热化学法
生物质资源
生物化学法
1. 生物质的收集、储运与预处理
解决措施：
生物质发电项目建设时，应因地制宜，合理 规划和布局，防止盲目布点
根据当地生物质资源储量和分布特点，确定 经济收集半径，据此选择合适的生物质燃烧 电厂的规模
配套合理的生物质收集、储运和预处理，保 证原料的稳定供应，提高系统的经济性
然在实际运行过程中却面临
着诸多困境：秸秆价格飞涨（由 原100元/吨飚升到400元/吨 ）； 不享受补贴电价；灰粉难以分离 ， 对粮食生产造成一定影响 。
垃圾及污泥焚烧发电
循环流化床垃圾焚烧利用系统流程图
存在发 展空间
面临污 染挑战
江苏盐城垃圾焚 烧发电有限公司 投资2.58亿人民 币，采用国内循 环流化床技术， 建设规模为三台 75t/h循环流化床 垃圾焚烧锅炉和 配置二台15MW 抽凝式汽轮发电 机组，日处理垃 圾达1000吨。 北京最大的垃圾 焚烧项目海淀区 六里屯发电厂在 建设初期，就遭 到了附近居民的 强烈反对。主要 焦点在于环境污 染，特别是二恶 英等有毒气体排 放对人体所造成
生物质直接燃烧技术
直燃发电的两种不同燃烧方式比较
燃烧方式 主要优点
主要缺点
发展水平
层燃
结构简单,操作 方便,磨损较小, 投资与运行费
用相对较低
燃料分布不均匀, 空气容易短路,燃 烧温度高,燃烧效
率低等
丹麦BWE公 司技术领先, 国产化步伐
加快
典型炉型示意图
流化床
燃烧温度低,燃 料适应广(高水 分、低热值),燃 烧效率高,环境 污染小,负荷调