第五章 生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)

1、第五第五章章 生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)簡介生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)簡介 生物質(zhì)生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)是生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化中相當古老直接燃燒技術(shù)是生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化中相當古老的技術(shù)，人類對能源的最初利用的技術(shù)，人類對能源的最初利用就是木柴就是木柴燃火開始的燃火開始的。我國我國古代人民在燧人氏和伏羲氏時代，古代人民在燧人氏和伏羲氏時代， 就已經(jīng)知道就已經(jīng)知道使用使用“鉆木取火鉆木取火” 的方法來獲取能源了的方法來獲取能源了。從從能量轉(zhuǎn)換觀點來看，生物質(zhì)直燃是通過燃燒將化學能量轉(zhuǎn)換觀點來看，生物質(zhì)直燃是通過燃燒將化學能轉(zhuǎn)化為熱能加以利用，是最能轉(zhuǎn)化為熱能加以利用，是最普通生物質(zhì)能普通生物

2、質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)。轉(zhuǎn)換技術(shù)。生物質(zhì)直接燃燒在生活中的應(yīng)用生物質(zhì)直接燃燒在生活中的應(yīng)用生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒直接燃燒熱效率低于熱效率低于20%20%lossloss我國農(nóng)村生活用能我國農(nóng)村生活用能結(jié)構(gòu)雖然發(fā)生了一結(jié)構(gòu)雖然發(fā)生了一定的變化，但薪柴、定的變化，但薪柴、秸稈等生物質(zhì)仍占秸稈等生物質(zhì)仍占消費總能量的消費總能量的50%以上，是農(nóng)村生活以上，是農(nóng)村生活中的主要能源。中的主要能源。生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒直接燃燒炕：熱效率炕：熱效率20-30%20-30%炕炕（連灶炕）是我國北方農(nóng)村居民取暖的主要設(shè)施（連灶炕）是我國北方農(nóng)村居民取暖的主要設(shè)施，熱量熱量一般來源于炊事用的柴灶，炕與

3、灶相連，故稱炕一般來源于炊事用的柴灶，炕與灶相連，故稱炕連灶。也有專為取暖供熱的炕，如西北的煨炕、東北連灶。也有專為取暖供熱的炕，如西北的煨炕、東北的地炕都是在炕內(nèi)設(shè)一燒火的坑。的地炕都是在炕內(nèi)設(shè)一燒火的坑。連灶炕原圖連灶炕原圖連灶炕原理圖連灶炕原理圖生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒發(fā)電直接燃燒發(fā)電 現(xiàn)代生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)誕生于丹麥。該國現(xiàn)代生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)誕生于丹麥。該國BWE公司率先研發(fā)秸稈等生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)，并于公司率先研發(fā)秸稈等生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)，并于1988年誕生了世界上第一座秸稈發(fā)電廠。年誕生了世界上第一座秸稈發(fā)電廠。 該國秸稈發(fā)電技術(shù)現(xiàn)已走向世界，被聯(lián)合國列為重該國秸稈發(fā)電技

4、術(shù)現(xiàn)已走向世界，被聯(lián)合國列為重點推廣項目。在發(fā)達國家，目前生物質(zhì)燃燒發(fā)電占點推廣項目。在發(fā)達國家，目前生物質(zhì)燃燒發(fā)電占可再生能源（不含水電）發(fā)電量的可再生能源（不含水電）發(fā)電量的70%。 目前，我國生物質(zhì)燃燒發(fā)電也具一定規(guī)模，主要集目前，我國生物質(zhì)燃燒發(fā)電也具一定規(guī)模，主要集中在南方地區(qū)，許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。例如，中在南方地區(qū)，許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。例如，廣東和廣西兩省共有小型發(fā)電機組廣東和廣西兩省共有小型發(fā)電機組300余臺，總裝余臺，總裝機容量機容量800MW，云南省也有一些甘蔗渣電廠。，云南省也有一些甘蔗渣電廠。p秸稈直接燃燒發(fā)電秸稈直接燃燒發(fā)電p垃圾直接燃燒發(fā)電垃圾直接燃燒發(fā)電生物

5、質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒直接燃燒秸稈發(fā)電秸稈發(fā)電熱效率可達熱效率可達90%;90%;生物質(zhì)能凈轉(zhuǎn)化效率生物質(zhì)能凈轉(zhuǎn)化效率4040 生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒直接燃燒秸稈發(fā)電秸稈發(fā)電每兩噸秸稈的熱值相當于一噸煤，平均含硫量只每兩噸秸稈的熱值相當于一噸煤，平均含硫量只有有3 38 8，遠遠低于煤，遠遠低于煤1 1的平均含硫量。的平均含硫量。 丹麥丹麥: :已建立了已建立了130130多家秸稈生物發(fā)電廠。秸稈發(fā)電多家秸稈生物發(fā)電廠。秸稈發(fā)電等可再生能源占到全國能源消費量的等可再生能源占到全國能源消費量的2424以上。以上。 1：1.4能源草能源草秸稈秸稈 河北晉州：兩臺秸稈直燃鍋爐（華光股

6、份生產(chǎn)，河北晉州：兩臺秸稈直燃鍋爐（華光股份生產(chǎn)，2 2臺臺75t/h75t/h）。）。 江蘇如東：江蘇如東：25 MW25 MW生物質(zhì)發(fā)電項目。生物質(zhì)發(fā)電項目。 江蘇宿遷和句容：每個項目的裝機容量為江蘇宿遷和句容：每個項目的裝機容量為2.42.4萬千萬千瓦瓦( (完全采用我國自主研發(fā)設(shè)計和制造的秸稈直燃完全采用我國自主研發(fā)設(shè)計和制造的秸稈直燃鍋爐技術(shù)）。鍋爐技術(shù)）。 生物質(zhì)與煤混合燃燒效果最佳生物質(zhì)與煤混合燃燒效果最佳 生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒直接燃燒秸稈發(fā)電秸稈發(fā)電截至截至2006年，我國已經(jīng)有年，我國已經(jīng)有100多個縣市已經(jīng)開始投建或多個縣市已經(jīng)開始投建或簽訂秸稈簽訂秸稈發(fā)電項目

7、發(fā)電項目Company Logo生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒直接燃燒秸稈發(fā)電秸稈發(fā)電20052005年，我國首個秸稈與煤粉混燒發(fā)電項目在棗莊年，我國首個秸稈與煤粉混燒發(fā)電項目在棗莊十里泉發(fā)電廠竣工投產(chǎn)十里泉發(fā)電廠竣工投產(chǎn): :引進了丹麥引進了丹麥BWEBWE公司的技術(shù)公司的技術(shù)設(shè)備，對設(shè)備，對1 1臺臺1414萬千瓦機組的鍋爐燃燒器進行了秸稈萬千瓦機組的鍋爐燃燒器進行了秸稈混燒技術(shù)改造?；鞜夹g(shù)改造。 十里泉電廠Company Logo生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒直接燃燒垃圾發(fā)電垃圾發(fā)電生活垃圾焚燒后，質(zhì)量生活垃圾焚燒后，質(zhì)量只有焚燒前的只有焚燒前的10%10%，體積，體積最多只有最多

8、只有1/41/4。 西方發(fā)達國家大都建西方發(fā)達國家大都建有垃圾發(fā)電廠，美國有垃圾發(fā)電廠，美國在在2020世紀世紀8080年代興建年代興建了了9090座垃圾焚燒廠，座垃圾焚燒廠，9090年代又建了近年代又建了近400400座座發(fā)電廠，垃圾焚燒率發(fā)電廠，垃圾焚燒率達達4040；日本垃圾電；日本垃圾電站有站有131131座。座。生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒直接燃燒垃圾發(fā)電垃圾發(fā)電垃圾電站垃圾電站生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒直接燃燒垃圾發(fā)電垃圾發(fā)電浦東御橋工業(yè)區(qū)：浦東御橋工業(yè)區(qū)：國內(nèi)第一座日處理國內(nèi)第一座日處理千噸以上的大型現(xiàn)千噸以上的大型現(xiàn)代化生活垃圾發(fā)電代化生活垃圾發(fā)電廠，每天可處理廠，每

9、天可處理120120150150萬城市居萬城市居民產(chǎn)生的生活垃圾民產(chǎn)生的生活垃圾（約（約10001000噸）。噸）。 我國目前規(guī)模最大的垃圾焚燒廠我國目前規(guī)模最大的垃圾焚燒廠上海江橋生上海江橋生活垃圾焚燒廠，每天處理垃圾活垃圾焚燒廠，每天處理垃圾2000噸。噸。截至截至2006年，我國已經(jīng)建成有年，我國已經(jīng)建成有100多個多個日處理量在日處理量在200噸以上的焚燒裝置。噸以上的焚燒裝置。 Company Logo 目前全球有垃圾電站近目前全球有垃圾電站近1000座，預計未來三年內(nèi)，座，預計未來三年內(nèi)，將超過將超過3000座。座。生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒直接燃燒垃圾發(fā)電垃圾發(fā)電p垃圾發(fā)電

10、平均上網(wǎng)電價為垃圾發(fā)電平均上網(wǎng)電價為.元千瓦時，發(fā)電元千瓦時，發(fā)電成本為成本為.元千瓦時。元千瓦時。p火力發(fā)電成本僅為火力發(fā)電成本僅為.元千瓦時，水力發(fā)電的運元千瓦時，水力發(fā)電的運營成本僅為營成本僅為.千瓦時千瓦時.元千瓦時。元千瓦時。p相比之下，垃圾發(fā)電成本是相當高的，沒有任何競相比之下，垃圾發(fā)電成本是相當高的，沒有任何競爭優(yōu)勢。爭優(yōu)勢。 生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用直接燃燒直接燃燒垃圾發(fā)電垃圾發(fā)電一、生物質(zhì)燃燒原理及技術(shù)一、生物質(zhì)燃燒原理及技術(shù)（一）生物質(zhì)燃料特性（一）生物質(zhì)燃料特性 生物質(zhì)燃料和煤炭在結(jié)構(gòu)特性上的主要差別如下：生物質(zhì)燃料和煤炭在結(jié)構(gòu)特性上的主要差別如下： 典型生物質(zhì)燃料和典型

11、的煙煤、無煙煤的元素組典型生物質(zhì)燃料和典型的煙煤、無煙煤的元素組成與工業(yè)分析成分組成有很大區(qū)別：成與工業(yè)分析成分組成有很大區(qū)別： 由上述表可知，生物質(zhì)燃料與碳相比其差別如下：由上述表可知，生物質(zhì)燃料與碳相比其差別如下：（）含碳量較少，含固定碳少。（熱值低）（）含碳量較少，含固定碳少。（熱值低）（）含氧量多，含水量多。（）含氧量多，含水量多。（）揮發(fā)分含量多。（）揮發(fā)分含量多。（）密度小。（）密度小。（）含硫量低。（）含硫量低。（二）生物質(zhì)燃料燃燒過程（二）生物質(zhì)燃料燃燒過程 四個階段：四個階段：（）預熱干燥；（）預熱干燥；（）干燥階段；（）干燥階段；（）揮發(fā)分的析出、燃燒與焦炭形成（）揮發(fā)分的

12、析出、燃燒與焦炭形成(干餾，釋放干餾，釋放熱，占熱，占70%) ；（）殘余焦炭燃燒。（）殘余焦炭燃燒。3:39:1122揮發(fā)性焦揮發(fā)性焦油和氣體油和氣體 焦炭焦炭 H2OO2火焰火焰火焰火焰灰燼灰燼H2O CO2CO2熱量利用熱量利用生物質(zhì)燃料生物質(zhì)燃料COCO2O2燃燒燃燒燃燒燃燒生物質(zhì)燃料的燃燒過程生物質(zhì)燃料的燃燒過程3:39:1123生物質(zhì)燃燒的條件生物質(zhì)燃燒的條件要充分的燃燒，必要要充分的燃燒，必要“3要素要素”： 一定的溫度一定的溫度 合適的空氣量及燃料的良好混合合適的空氣量及燃料的良好混合 足夠的反應(yīng)時間足夠的反應(yīng)時間和空間和空間燃燒過程特點：燃燒過程特點：）生物質(zhì)燃料密度小，結(jié)構(gòu)

13、比較松散，揮發(fā)分含量高。）生物質(zhì)燃料密度小，結(jié)構(gòu)比較松散，揮發(fā)分含量高。在生物質(zhì)燃燒過程中，若空氣供應(yīng)不當。揮發(fā)分就會在生物質(zhì)燃燒過程中，若空氣供應(yīng)不當。揮發(fā)分就會不被燃盡而排出。不被燃盡而排出。）不論生物質(zhì)的來源于草本還是林木。其熱解后的組）不論生物質(zhì)的來源于草本還是林木。其熱解后的組成成分基本一致。成成分基本一致。）含水量高且多變，熱值低，爐前熱值變化快，燃燒）含水量高且多變，熱值低，爐前熱值變化快，燃燒組織困難；組織困難；）揮發(fā)分高，且析出溫度低、析出過程迅速，燃）揮發(fā)分高，且析出溫度低、析出過程迅速，燃燒組織需與之適應(yīng)；燒組織需與之適應(yīng)；）生物質(zhì)）生物質(zhì)著火容易，著火容易，在揮發(fā)分燃盡

14、后，燃料剩余在揮發(fā)分燃盡后，燃料剩余物為焦炭，氣流運動會將炭粒帶人煙道。且固定物為焦炭，氣流運動會將炭粒帶人煙道。且固定碳受到灰分包裹，燃燒較難，因此，在固定碳燃碳受到灰分包裹，燃燒較難，因此，在固定碳燃燒階段。氣流不宜太強。燒階段。氣流不宜太強。）堿金屬和氯腐蝕問題突出。）堿金屬和氯腐蝕問題突出。燃燒設(shè)備的設(shè)計與運行方式的選擇須從其燃燒設(shè)備的設(shè)計與運行方式的選擇須從其燃燒特性出發(fā)！燃燒特性出發(fā)?。ㄈ┯绊懭紵闹饕蛩兀ㄈ┯绊懭紵闹饕蛩兀?）反應(yīng)溫度）反應(yīng)溫度 直接影響反應(yīng)速率，在考慮灰分熔化的前提下，直接影響反應(yīng)速率，在考慮灰分熔化的前提下，盡量提高反應(yīng)溫度。盡量提高反應(yīng)溫度。（2）

15、空氣量）空氣量 空氣太少，反應(yīng)不完全，浪費燃料；太多，則帶空氣太少，反應(yīng)不完全，浪費燃料；太多，則帶走熱量，降低燃燒溫度，影響燃燒穩(wěn)定性。走熱量，降低燃燒溫度，影響燃燒穩(wěn)定性。（3）反應(yīng)時間）反應(yīng)時間 足夠的燃燒時間使燃燒徹底。足夠的燃燒時間使燃燒徹底。（4）顆粒尺寸）顆粒尺寸 影響反應(yīng)表面積，顆粒越小越好。影響反應(yīng)表面積，顆粒越小越好。（5）水分含量）水分含量 燃料中水分不超過燃料中水分不超過65%。（6）氣固混合）氣固混合 攪動混合，使得灰分脫落暴露出未燃的炭，保證燃攪動混合，使得灰分脫落暴露出未燃的炭，保證燃燒的充分性。燒的充分性。（7）灰分）灰分 燃料中灰分含量越高，燃料的熱值和燃燒溫

16、度越低。燃料中灰分含量越高，燃料的熱值和燃燒溫度越低。（四）生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)（四）生物質(zhì)直接燃燒技術(shù) 直接燃燒技術(shù)特點直接燃燒技術(shù)特點（1）生物質(zhì)燃燒所釋放出的）生物質(zhì)燃燒所釋放出的CO2大體相當于其生長時大體相當于其生長時通過光合作用所吸收的通過光合作用所吸收的CO2，可以認為是，可以認為是CO2零排放。零排放。（2）生物質(zhì)燃燒產(chǎn)物用途廣泛，灰渣可綜合利用。例）生物質(zhì)燃燒產(chǎn)物用途廣泛，灰渣可綜合利用。例如，灰分中含有植物生長所必需的多種營養(yǎng)元素可如，灰分中含有植物生長所必需的多種營養(yǎng)元素可作為良好的農(nóng)用肥料。作為良好的農(nóng)用肥料。（3）可實現(xiàn)生物質(zhì)燃料與礦物質(zhì)燃料混合燃燒，可）可實現(xiàn)生物質(zhì)燃

17、料與礦物質(zhì)燃料混合燃燒，可減少運行成本，提高燃燒效率，又可降低減少運行成本，提高燃燒效率，又可降低SOx、NOx等有害氣體排放。等有害氣體排放。 燃燒技術(shù)分類燃燒技術(shù)分類 爐灶燃燒爐灶燃燒：操作簡便，投資較省，但燃燒效率低，：操作簡便，投資較省，但燃燒效率低，造成生物質(zhì)資源嚴重浪費。造成生物質(zhì)資源嚴重浪費。鍋爐燃燒鍋爐燃燒：采用先進燃燒技術(shù)，燃燒效率高，適用采用先進燃燒技術(shù)，燃燒效率高，適用于相對集中，生物質(zhì)資源大規(guī)模利用。于相對集中，生物質(zhì)資源大規(guī)模利用。（1）爐灶燃燒）爐灶燃燒 分類：分類：舊式柴灶燃燒舊式柴灶燃燒燃燒不充分，保溫燃燒不充分，保溫性差，性差，熱效率低熱效率低(只只有有10左

18、右左右)、浪費、浪費燃料，且嚴重污染燃料，且嚴重污染了環(huán)境。了環(huán)境。舊式炕連灶弊端：不好舊式炕連灶弊端：不好燒，炕頭過熱，炕稍過燒，炕頭過熱，炕稍過涼。涼。節(jié)柴灶節(jié)柴灶改善方法改善方法 增加爐篦，供給空氣充分，延長燃燒時間增加爐篦，供給空氣充分，延長燃燒時間 增大換熱面積，改進煙道形狀增大換熱面積，改進煙道形狀特點：特點：熱能在灶內(nèi)停留時間長，可得到充分利用，熱熱能在灶內(nèi)停留時間長，可得到充分利用，熱效率高效率高(可達可達2025)；沒有熏煙，污染少；沒有熏煙，污染少；質(zhì)量小，可拆裝質(zhì)量小，可拆裝多功能。節(jié)柴灶的灶橋可以調(diào)整，隨著灶橋的多功能。節(jié)柴灶的灶橋可以調(diào)整，隨著灶橋的調(diào)整可燒柴、燒鋸灰

19、和燒煤。調(diào)整可燒柴、燒鋸灰和燒煤。（2）鍋爐燃燒）鍋爐燃燒分類分類 按照鍋爐燃用生物質(zhì)品種不同可分為：木材爐、按照鍋爐燃用生物質(zhì)品種不同可分為：木材爐、薪柴爐、秸稈爐、垃圾焚燒爐等；薪柴爐、秸稈爐、垃圾焚燒爐等； 按照鍋爐燃燒方式不同又可分為流化床鍋爐、層按照鍋爐燃燒方式不同又可分為流化床鍋爐、層燃爐和懸浮燃燒爐。燃爐和懸浮燃燒爐。層燃技術(shù)：生物質(zhì)平鋪在爐排上形成一定厚度的層燃技術(shù)：生物質(zhì)平鋪在爐排上形成一定厚度的燃料層，進行干燥、揮發(fā)分析出及燃燒等過程。燃料層，進行干燥、揮發(fā)分析出及燃燒等過程。 鏈條爐和往復推飼爐排爐鏈條爐和往復推飼爐排爐 結(jié)構(gòu)簡單，原料預處理容易，投資和操作成本低結(jié)構(gòu)簡單

20、，原料預處理容易，投資和操作成本低 爐膛高溫難以避免爐膛高溫難以避免受熱受熱面積灰、易結(jié)面積灰、易結(jié)渣渣流化流化床床技術(shù)：生物質(zhì)燃料顆粒與空氣在鍋爐中技術(shù)：生物質(zhì)燃料顆粒與空氣在鍋爐中沸騰狀態(tài)下燃燒。分鼓泡和循環(huán)流化床鍋爐。沸騰狀態(tài)下燃燒。分鼓泡和循環(huán)流化床鍋爐。q高效低污染、傳熱傳質(zhì)強、燃料適應(yīng)性高效低污染、傳熱傳質(zhì)強、燃料適應(yīng)性好好q低溫低溫運行，熱容量大，有害氣體排放少運行，熱容量大，有害氣體排放少q技術(shù)成熟，已進入商業(yè)運行。技術(shù)成熟，已進入商業(yè)運行。未來發(fā)展方向未來發(fā)展方向 循環(huán)循環(huán)流行化床鍋爐技術(shù)是近十幾年來迅速發(fā)展的一流行化床鍋爐技術(shù)是近十幾年來迅速發(fā)展的一項高效低污染清潔燃燒枝術(shù)

21、項高效低污染清潔燃燒枝術(shù)。 國際國際上這項技術(shù)在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和廢棄物處上這項技術(shù)在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和廢棄物處理利用等領(lǐng)域已得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用，并向幾十萬理利用等領(lǐng)域已得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用，并向幾十萬千瓦級規(guī)模的大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展千瓦級規(guī)模的大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展； 國內(nèi)國內(nèi)在這方面的研究、開發(fā)和應(yīng)用也逐漸興起，已在這方面的研究、開發(fā)和應(yīng)用也逐漸興起，已有上百臺循環(huán)流化床鍋爐投入運行或正在制造之中有上百臺循環(huán)流化床鍋爐投入運行或正在制造之中。直燃發(fā)電的兩種不同燃燒方式比較直燃發(fā)電的兩種不同燃燒方式比較燃燒方式燃燒方式主要優(yōu)點主要優(yōu)點主要缺點主要缺點發(fā)展水平發(fā)展水平典型爐型示意圖典型爐型

22、示意圖層燃層燃結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單,操作操作方便方便,磨損較小磨損較小,投資與運行費投資與運行費用相對較低用相對較低燃料分布不均勻燃料分布不均勻,空氣容易短路空氣容易短路,燃燃燒溫度高燒溫度高,燃燒效燃燒效率低等率低等丹麥丹麥BWE公公司技術(shù)領(lǐng)先司技術(shù)領(lǐng)先,國產(chǎn)化步伐國產(chǎn)化步伐加快加快流化床流化床燃燒溫度低燃燒溫度低,燃燃料適應(yīng)廣料適應(yīng)廣(高水高水分、低熱值分、低熱值),燃燃燒效率高燒效率高,環(huán)境環(huán)境污染小污染小,負荷調(diào)負荷調(diào)節(jié)范圍大節(jié)范圍大燃料尺寸要求嚴燃料尺寸要求嚴格格;生物質(zhì)灰分含生物質(zhì)灰分含量少量少,需添加床料需添加床料;床料燒結(jié)團聚床料燒結(jié)團聚;磨磨損、粘結(jié)和腐蝕損、粘結(jié)和腐蝕;灰渣因摻

23、雜床料灰渣因摻雜床料難以利用難以利用;耗電量耗電量大大,運行費用較高運行費用較高尚無國際通尚無國際通用示范技術(shù)用示范技術(shù),各研究機構(gòu)各研究機構(gòu)各自推進各自推進 生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)存在的問題生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)存在的問題1 流化床鍋爐對燃料顆粒尺寸要去嚴格，在燃料入爐前流化床鍋爐對燃料顆粒尺寸要去嚴格，在燃料入爐前需要進行一系列預處理需要進行一系列預處理2 對比重較小、結(jié)構(gòu)松散、蓄熱能力差的生物質(zhì)，利用對比重較小、結(jié)構(gòu)松散、蓄熱能力差的生物質(zhì)，利用難度大難度大3 為了維持一定的床溫，耗電量大，費用高為了維持一定的床溫，耗電量大，費用高4 生物質(zhì)燃料高含水量使鍋爐排煙容積增大，效率降低生物質(zhì)燃料高含

24、水量使鍋爐排煙容積增大，效率降低5 在處理垃圾方面技術(shù)不成熟在處理垃圾方面技術(shù)不成熟（五）生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電（五）生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電 國外：國外： 歐美主要采用熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)歐美主要采用熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)(CHP)，鍋爐設(shè)計基，鍋爐設(shè)計基本全部采用流化床技術(shù)。本全部采用流化床技術(shù)。CHP工藝中發(fā)電效率在工藝中發(fā)電效率在30%40%，但是它有，但是它有80%的潛力可控。的潛力可控。 美國美國2010年生物質(zhì)發(fā)電將達到年生物質(zhì)發(fā)電將達到13000MW裝機容裝機容量；量； 丹麥丹麥在生物質(zhì)直燃發(fā)電方面成績顯著，在生物質(zhì)直燃發(fā)電方面成績顯著，BWE公司研公司研究開發(fā)了秸稈生物燃燒發(fā)電技術(shù)，迄今在這一領(lǐng)域究開發(fā)

25、了秸稈生物燃燒發(fā)電技術(shù)，迄今在這一領(lǐng)域仍是最高水平。仍是最高水平。政府已明令電力行業(yè)必須每年焚燒政府已明令電力行業(yè)必須每年焚燒140萬噸生物質(zhì)；萬噸生物質(zhì)； 2002年日本提出計劃年日本提出計劃2010年生物質(zhì)能發(fā)電達年生物質(zhì)能發(fā)電達330MW。 德國、意大利對生物質(zhì)固體顆粒技術(shù)和直燃發(fā)電非德國、意大利對生物質(zhì)固體顆粒技術(shù)和直燃發(fā)電非常重視，在生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用方面很普遍。常重視，在生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用方面很普遍。3:39:1244 芬蘭：世界上利用林業(yè)廢料、造紙廢棄物等生物質(zhì)發(fā)電最芬蘭：世界上利用林業(yè)廢料、造紙廢棄物等生物質(zhì)發(fā)電最成功的國家之一，技術(shù)和設(shè)備為國際領(lǐng)先成功的國家之一，技術(shù)和設(shè)備為

26、國際領(lǐng)先水平。水平。福斯特威勒公司是芬蘭最大的能源公司，制造具有世界先福斯特威勒公司是芬蘭最大的能源公司，制造具有世界先進水平的燃燒生物質(zhì)循環(huán)流化床進水平的燃燒生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐。燃料燃料：木材加工業(yè)、造紙業(yè)廢棄物：木材加工業(yè)、造紙業(yè)廢棄物含水量：含水量：60%排煙溫度：排煙溫度：140熱效率：熱效率：88% 國內(nèi)：國內(nèi)： 我國在直燃發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域與國外差距較大，主要我國在直燃發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域與國外差距較大，主要以爐灶燃燒利用為主以爐灶燃燒利用為主 生物質(zhì)定型鍋爐產(chǎn)品較少生物質(zhì)定型鍋爐產(chǎn)品較少 造成農(nóng)林廢棄物的浪費造成農(nóng)林廢棄物的浪費 主要集中在有穩(wěn)定生物質(zhì)原料來源的制糖廠和林主要集中在有穩(wěn)

27、定生物質(zhì)原料來源的制糖廠和林木加工企業(yè)。木加工企業(yè)。 最近幾年發(fā)展迅猛。截至最近幾年發(fā)展迅猛。截至2007年底，國家和各省年底，國家和各省發(fā)改委已核準項目發(fā)改委已核準項目87個，總裝機規(guī)模個，總裝機規(guī)模220萬千瓦。萬千瓦。全國已建成投產(chǎn)的生物質(zhì)直燃發(fā)電項目超過全國已建成投產(chǎn)的生物質(zhì)直燃發(fā)電項目超過15個，個，在建項目在建項目30多個。多個。我國生物質(zhì)直燃發(fā)電項目列表（不完全統(tǒng)計）我國生物質(zhì)直燃發(fā)電項目列表（不完全統(tǒng)計）直燃發(fā)電直燃發(fā)電秸稈直燃電廠投資收益表秸稈直燃電廠投資收益表* 指未進行初投資分攤的凈收益指未進行初投資分攤的凈收益直燃發(fā)電直燃發(fā)電年凈現(xiàn)值流圖直燃發(fā)電直燃發(fā)電投資回收期較長投

28、資回收期較長受秸稈價格波動影響大受秸稈價格波動影響大3:39:1250 生物質(zhì)直接燃燒生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電定義發(fā)電定義 原理原理與火力發(fā)電相似與火力發(fā)電相似 原料原料主要包括：主要包括：典型生物質(zhì)（農(nóng)林廢棄物、典型生物質(zhì)（農(nóng)林廢棄物、 秸稈）直燃發(fā)電秸稈）直燃發(fā)電生活垃圾焚燒發(fā)電生活垃圾焚燒發(fā)電3:39:1251生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電原理生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電原理產(chǎn)生蒸汽產(chǎn)生蒸汽直燃后的熱能直燃后的熱能汽輪機發(fā)電汽輪機發(fā)電生物質(zhì)原料生物質(zhì)原料直接燃燒直接燃燒3:39:1252汽輪發(fā)電機汽輪發(fā)電機系統(tǒng)系統(tǒng)預處理預處理存貯存貯倉庫倉庫生物質(zhì)生物質(zhì)鍋爐鍋爐原料原料吊車吊車灰渣處置灰渣處置煙囪煙囪供電供熱供電供

29、熱生物質(zhì)原生物質(zhì)原料收集料收集煙氣處理煙氣處理系統(tǒng)系統(tǒng)生物質(zhì)直燃發(fā)電工藝流程生物質(zhì)直燃發(fā)電工藝流程大氣大氣秸稈發(fā)電秸稈發(fā)電生物質(zhì)與煤間接混燒發(fā)電示意圖生物質(zhì)與煤間接混燒發(fā)電示意圖 我國我國首臺煤粉秸稈混燃發(fā)電首臺煤粉秸稈混燃發(fā)電機組于機組于2005年年12月月16日在華電日在華電國際電力股份有限公司所屬的十國際電力股份有限公司所屬的十里泉發(fā)電廠成功投產(chǎn)。該公司在里泉發(fā)電廠成功投產(chǎn)。該公司在1臺臺14萬千瓦原燃煤鍋爐（萬千瓦原燃煤鍋爐（400噸噸/小時）基礎(chǔ)上加裝了兩臺從小時）基礎(chǔ)上加裝了兩臺從丹麥丹麥BWE公司進口的輸入熱負公司進口的輸入熱負荷為荷為3萬千瓦的秸稈專用燃燒器，萬千瓦的秸稈專用燃

30、燒器，并對供風系統(tǒng)及相關(guān)控制系統(tǒng)進并對供風系統(tǒng)及相關(guān)控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化，同時增加了行了優(yōu)化，同時增加了1套秸稈套秸稈收購、儲存、粉碎和輸送設(shè)備。收購、儲存、粉碎和輸送設(shè)備。 然在實際運行過程中卻面臨然在實際運行過程中卻面臨著諸多困境：秸稈價格飛漲（由著諸多困境：秸稈價格飛漲（由原原100元元/噸飚升到噸飚升到400元元/噸噸 ）；）；不享受補貼電價；灰粉難以分不享受補貼電價；灰粉難以分離離 ，對糧食生產(chǎn)造成一定影響，對糧食生產(chǎn)造成一定影響 。生物質(zhì)與煤混燒發(fā)電生物質(zhì)與煤混燒發(fā)電3:39:1254生活垃圾焚燒發(fā)電生活垃圾焚燒發(fā)電 生活垃圾焚燒發(fā)電工藝流程生活垃圾焚燒發(fā)電工藝流程3:39:1356

31、國內(nèi)外垃圾焚燒技術(shù)主要有國內(nèi)外垃圾焚燒技術(shù)主要有： 層狀燃燒層狀燃燒技術(shù)技術(shù) 流化床燃燒流化床燃燒技術(shù)技術(shù) 旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)（回轉(zhuǎn)窯式）旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)（回轉(zhuǎn)窯式）3:39:1357垃圾焚燒煙氣處理垃圾焚燒煙氣處理技術(shù)技術(shù)1.避免氯苯、氯酚等含氯有機物進入焚燒爐，因避免氯苯、氯酚等含氯有機物進入焚燒爐，因為它們在燃燒過程中可能生產(chǎn)二噁為它們在燃燒過程中可能生產(chǎn)二噁英英2.保證爐膛內(nèi)合適的溫度和充足的氧氣等來改善保證爐膛內(nèi)合適的溫度和充足的氧氣等來改善燃燒狀況，提高燃燒效率，較少二噁英的燃燒狀況，提高燃燒效率，較少二噁英的生成生成3.選擇合適的煙氣處理技術(shù)，如經(jīng)靜電除塵器、選擇合適的煙氣處理技術(shù)，如經(jīng)靜

32、電除塵器、濕式洗滌塔，濕式洗滌塔，SCR反應(yīng)塔三級反應(yīng)塔三級處理處理4.活性炭吸附煙道氣凈化系統(tǒng)的活性炭吸附煙道氣凈化系統(tǒng)的二噁英二噁英。3:39:1358垃圾焚燒發(fā)電國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀垃圾焚燒發(fā)電國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 焚燒法的利用在日本、荷蘭、瑞士、焚燒法的利用在日本、荷蘭、瑞士、丹麥、瑞典丹麥、瑞典等地域狹小的國家，焚燒已成為垃圾處理的主要等地域狹小的國家，焚燒已成為垃圾處理的主要手段，瑞士垃圾焚燒率為手段，瑞士垃圾焚燒率為80%，日本、丹麥垃圾，日本、丹麥垃圾焚燒率在焚燒率在70%以上。以上。 循環(huán)流化床垃圾焚燒利用系統(tǒng)流程圖循環(huán)流化床垃圾焚燒利用系統(tǒng)流程圖江蘇鹽城垃圾焚燒發(fā)電江蘇鹽城垃圾焚燒發(fā)電

33、有限公司投資有限公司投資2.58億人億人民幣，采用國內(nèi)循環(huán)流民幣，采用國內(nèi)循環(huán)流化床技術(shù)，建設(shè)規(guī)模為化床技術(shù)，建設(shè)規(guī)模為三臺三臺75t/h循環(huán)流化床垃循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐和配置二臺圾焚燒鍋爐和配置二臺15MW抽凝式汽輪發(fā)電抽凝式汽輪發(fā)電機組，日處理垃圾達機組，日處理垃圾達1000噸。噸。北京最大的垃圾焚燒項北京最大的垃圾焚燒項目海淀區(qū)六里屯發(fā)電廠目海淀區(qū)六里屯發(fā)電廠在建設(shè)初期，就遭到了在建設(shè)初期，就遭到了附近居民的強烈反對。附近居民的強烈反對。主要焦點在于環(huán)境污染，主要焦點在于環(huán)境污染，特別是二惡英等有毒氣特別是二惡英等有毒氣體排放對人體所造成傷體排放對人體所造成傷害的潛在害的潛在威脅威脅。

34、 垃圾及污泥焚燒發(fā)電垃圾及污泥焚燒發(fā)電存在發(fā)存在發(fā)展空間展空間面臨污染面臨污染挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)污泥干燥焚燒利用系統(tǒng)污泥干燥焚燒利用系統(tǒng)流程圖流程圖垃圾及污泥焚燒發(fā)電垃圾及污泥焚燒發(fā)電我國首例污泥干化焚我國首例污泥干化焚燒項目于燒項目于2004年年9月月27日在上海市石洞口日在上海市石洞口城市污水處理廠投入城市污水處理廠投入運營，日處理脫水污運營，日處理脫水污泥泥213噸。噸。污泥焚燒技術(shù)成本較污泥焚燒技術(shù)成本較高，盈利空間較小。高，盈利空間較小。目前，污水處理費在目前，污水處理費在大部分城市都僅為大部分城市都僅為0.3元元/立方米，難以負擔立方米，難以負擔污水處理大約每立方污水處理大約每立方米米1元的

35、成本。元的成本。3:39:1362制約我國垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的因素制約我國垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的因素：I.國家政策鼓勵，但具體操作存在國家政策鼓勵，但具體操作存在困難困難II.現(xiàn)行體制有弊，難以有效管理現(xiàn)行體制有弊，難以有效管理垃圾垃圾III.垃圾成分復雜，尚未實行分類垃圾成分復雜，尚未實行分類收集收集IV.設(shè)備國產(chǎn)化率低，全套引進費用驚人設(shè)備國產(chǎn)化率低，全套引進費用驚人3:39:1363 垃圾發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢垃圾發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢：第第一代垃圾焚燒爐一代垃圾焚燒爐存在問題存在問題第二代垃圾焚燒技術(shù)第二代垃圾焚燒技術(shù)-氣化熔融法集成技術(shù)，力氣化熔融法集成技術(shù)，力圖使二噁英、重金屬等二次

36、污染物排放值降圖使二噁英、重金屬等二次污染物排放值降到最低，同時提高鍋爐效率和發(fā)電效率。到最低，同時提高鍋爐效率和發(fā)電效率。1. 生物質(zhì)的收集、儲運與預處理生物質(zhì)的收集、儲運與預處理技術(shù)發(fā)展的瓶頸技術(shù)發(fā)展的瓶頸q能量密度低，分布分散能量密度低，分布分散q區(qū)域性、季節(jié)性區(qū)域性、季節(jié)性q纖維結(jié)構(gòu)，預處理困難纖維結(jié)構(gòu)，預處理困難其他問題：其他問題：q生物質(zhì)電廠密集程度增大，已出現(xiàn)無序建設(shè)苗頭生物質(zhì)電廠密集程度增大，已出現(xiàn)無序建設(shè)苗頭q其他行業(yè)對原料的爭奪（如農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、造紙和其他行業(yè)對原料的爭奪（如農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、造紙和家具建材等）家具建材等）q鍋爐容量盲目求大鍋爐容量盲目求大存在的問題及解決方法存

37、在的問題及解決方法解決措施：解決措施： 生物質(zhì)發(fā)電項目建設(shè)時，應(yīng)因地制宜，合理規(guī)劃和生物質(zhì)發(fā)電項目建設(shè)時，應(yīng)因地制宜，合理規(guī)劃和布局，防止盲目布點布局，防止盲目布點 根據(jù)當?shù)厣镔|(zhì)資源儲量和分布特點，確定經(jīng)濟根據(jù)當?shù)厣镔|(zhì)資源儲量和分布特點，確定經(jīng)濟收收集半徑集半徑，據(jù)此選擇合適的生物質(zhì)燃燒電廠規(guī)模，據(jù)此選擇合適的生物質(zhì)燃燒電廠規(guī)模 配套合理的生物質(zhì)收集、儲運和預處理，保證原料配套合理的生物質(zhì)收集、儲運和預處理，保證原料的穩(wěn)定供應(yīng)，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性的穩(wěn)定供應(yīng)，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性 存在的問題及解決方法存在的問題及解決方法生物質(zhì)能資源供應(yīng)系統(tǒng)研究生物質(zhì)能資源供應(yīng)系統(tǒng)研究生物質(zhì)資源供應(yīng)體系的模塊組成生

38、物質(zhì)資源供應(yīng)體系的模塊組成季節(jié)性季節(jié)性分散性分散性收集半徑計算參數(shù)表收集半徑計算參數(shù)表理論上收集半徑是由生物質(zhì)能利用系統(tǒng)所需資源量來決定的，而實際運營中則是由市場條件來決定的。理論上收集半徑是由生物質(zhì)能利用系統(tǒng)所需資源量來決定的，而實際運營中則是由市場條件來決定的。 存在的問題及解決方法存在的問題及解決方法收集半徑收集半徑確定確定典型生物質(zhì)秸稈壓結(jié)特性參數(shù)表典型生物質(zhì)秸稈壓結(jié)特性參數(shù)表擠壓后體積可擠壓后體積可變?yōu)樽匀粻顟B(tài)變?yōu)樽匀粻顟B(tài)1/8-1/3存在的問題及解決方法存在的問題及解決方法收收集集模模型型比比較較2. 堿金屬問題堿金屬問題q生物質(zhì)灰高堿金屬含量生物質(zhì)灰高堿金屬含量q堿金屬熔點低、易

39、揮發(fā)堿金屬熔點低、易揮發(fā)q堿金屬易與床料等反應(yīng)堿金屬易與床料等反應(yīng)積灰、結(jié)渣、聚團積灰、結(jié)渣、聚團特點：特點：q燃燒過程中不可避免燃燒過程中不可避免q造成鍋爐壽命、熱效率降低造成鍋爐壽命、熱效率降低q嚴重影響鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行嚴重影響鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行存在的問題及解決方法存在的問題及解決方法n結(jié)渣結(jié)渣主要是由煙氣中夾帶的熔化或主要是由煙氣中夾帶的熔化或半熔化的灰粒（堿金屬鹽）接觸到半熔化的灰粒（堿金屬鹽）接觸到受熱面凝結(jié)下來，并在受熱面上不受熱面凝結(jié)下來，并在受熱面上不斷生長、積聚而成，它的表面往往斷生長、積聚而成，它的表面往往堆積較堅硬的灰渣燒結(jié)層，多發(fā)生堆積較堅硬的灰渣燒結(jié)

40、層，多發(fā)生在爐內(nèi)輻射受熱面上在爐內(nèi)輻射受熱面上 n積灰積灰則是由生物質(zhì)中易揮發(fā)物質(zhì)則是由生物質(zhì)中易揮發(fā)物質(zhì)（主要是堿金屬鹽）在高溫下?lián)]發(fā)（主要是堿金屬鹽）在高溫下?lián)]發(fā)進入氣相后進入氣相后, , 與煙氣、飛灰一起流與煙氣、飛灰一起流過煙道和受熱面過煙道和受熱面( (主要是過熱器和再主要是過熱器和再熱器熱器) )等設(shè)備時，會通過一系列的氣等設(shè)備時，會通過一系列的氣固相之間的復雜的物理和化學過程固相之間的復雜的物理和化學過程以不同的形態(tài)在對流受熱面上發(fā)生以不同的形態(tài)在對流受熱面上發(fā)生凝結(jié)、沾附或者沉降凝結(jié)、沾附或者沉降 存在的問題及解決方法存在的問題及解決方法燃燒秸桿爐排爐爐膛結(jié)渣情況燃燒秸桿爐排爐

41、爐膛結(jié)渣情況存在的問題及解決方法存在的問題及解決方法 聚團聚團：生物質(zhì)原料中的堿金屬在流生物質(zhì)原料中的堿金屬在流化床床料中在一定高溫條件下反應(yīng)形化床床料中在一定高溫條件下反應(yīng)形成低熔點的共晶化合物而引起顆粒聚成低熔點的共晶化合物而引起顆粒聚團，妨礙流化，甚至造成流化失敗。團，妨礙流化，甚至造成流化失敗。 顆粒被覆層包裹，覆層間相互粘結(jié)顆粒被覆層包裹，覆層間相互粘結(jié) 灰中的低溫共晶體熔融粘結(jié)灰中的低溫共晶體熔融粘結(jié)流化失敗床料形態(tài)流化失敗床料形態(tài)2SiO2+Na2CO3=Na2O2SiO2+CO24SiO2+K2CO3=K2O4SiO2+CO2存在的問題及解決方法存在的問題及解決方法床料中大塊聚

42、團樣床料中大塊聚團樣 造成床結(jié)渣的幾個關(guān)鍵因素：造成床結(jié)渣的幾個關(guān)鍵因素： 燃料特性燃料特性 溫度溫度 床料的選擇床料的選擇 覆蓋層覆蓋層 常用結(jié)渣指標：灰熔點、灰成分和灰粘度常用結(jié)渣指標：灰熔點、灰成分和灰粘度 灰熔點并不適合作為生物質(zhì)積灰結(jié)渣的單一判別指標灰熔點并不適合作為生物質(zhì)積灰結(jié)渣的單一判別指標 還應(yīng)綜合考慮基于灰成分和灰粘度的生物質(zhì)積灰結(jié)渣特還應(yīng)綜合考慮基于灰成分和灰粘度的生物質(zhì)積灰結(jié)渣特性指標：堿酸比、硅比、硅鋁比、堿性指數(shù)、灰沾污指性指標：堿酸比、硅比、硅鋁比、堿性指數(shù)、灰沾污指數(shù)等數(shù)等存在的問題及解決方法存在的問題及解決方法q防止爐內(nèi)積灰、結(jié)渣、聚團的對策防止爐內(nèi)積灰、結(jié)渣、

43、聚團的對策n與煤混燒，降低燃料堿金屬與煤混燒，降低燃料堿金屬含量。含量。n對流化床，尋找適宜的惰性床料。可以選擇富含抑制聚團燒結(jié)對流化床，尋找適宜的惰性床料?？梢赃x擇富含抑制聚團燒結(jié)元素的床料，提高了燒結(jié)發(fā)生的溫度，以保證正常元素的床料，提高了燒結(jié)發(fā)生的溫度，以保證正常流化。流化。n合理的風速和一二次風比，控制密相區(qū)燃燒份額和合理的床合理的風速和一二次風比，控制密相區(qū)燃燒份額和合理的床溫。溫。n采用煙氣再循環(huán)控制床采用煙氣再循環(huán)控制床溫。溫。n及時排出大渣，保證均勻及時排出大渣，保證均勻流化。流化。n監(jiān)視爐內(nèi)各點溫度和控制監(jiān)視爐內(nèi)各點溫度和控制風量。風量。存在的問題及解決方法存在的問題及解決方法3. 氯腐蝕問題氯腐蝕問題 生物質(zhì)中氯含量相對較高（如稻草），氯在燃