生物质直接燃烧技术省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

/10/Company Logo1第四章第四章 生物质（直接）燃烧技术生物质（直接）燃烧技术第第1页页生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术生物质燃料与燃烧生物质燃料与燃烧生物质直接燃烧技术介绍生物质直接燃烧技术介绍主要内容主要内容存在问题和处理方法存在问题和处理方法第第2页页/10/103一、生物质直接燃烧技术介绍一、生物质直接燃烧技术介绍生物质直接燃烧技术是生物质能源转化中相当古老技术，人类对生物质直接燃烧技术是生物质能源转化中相当古老技术，人类对能源最初利用就是木柴燃火开始。能源最初利用就是木柴燃火开始。我国古代人民在燧人氏和伏羲氏时代，我国古代人民在燧人氏和伏羲氏时代，就已经知道使用就已经知道使用“钻木钻木取火取火”方法来获取能源了方法来获取能源了。韩非子韩非子五蠹五蠹曰：曰：“燧人氏，钻木取火，以化腥臊燧人氏，钻木取火，以化腥臊”河图挺佐辅河图挺佐辅曰：曰：“伏羲禅于伯牛，错木取火伏羲禅于伯牛，错木取火”庄子庄子外物外物曰：曰：“木与木相摩则然（燃）木与木相摩则然（燃）”从能量转换观点来看，生物质直燃是经过燃烧将化学能转化为热从能量转换观点来看，生物质直燃是经过燃烧将化学能转化为热能加以利用，是最普通生物质能转换技术。能加以利用，是最普通生物质能转换技术。第第3页页/10/104生物质直接燃烧在生活中应用生物质直接燃烧在生活中应用第第4页页1.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧我我国国农农村村生生活活用用能能结结构构即即使使发发生生了了一一定定改改变变，但但薪薪柴柴、秸秸秆秆等等生生物物质质仍仍占占消消费费总总能能量量50%以以上上，是是农农村村生生活活中中主主要能源。要能源。热效率低于热效率低于20%lossloss第第5页页1.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧炕炕（连灶炕）是我国北方农村居民取暖主要设施（连灶炕）是我国北方农村居民取暖主要设施，热量，热量普通起源于炊普通起源于炊事用柴灶，炕与灶相连，故事用柴灶，炕与灶相连，故称连灶炕。称连灶炕。也有专为取暖供热炕，如西北也有专为取暖供热炕，如西北煨炕、东北地炕都是在炕内设一烧火坑。煨炕、东北地炕都是在炕内设一烧火坑。炕：热效率炕：热效率20-30%连灶炕原图连灶炕原图连灶炕连灶炕原理图原理图第第6页页2.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧发电发电当代生物质直燃发电技术诞生于丹麦。该国当代生物质直燃发电技术诞生于丹麦。该国BWE企业率先企业率先研发秸秆等生物质直燃发电技术，并于研发秸秆等生物质直燃发电技术，并于1988年诞生了世界上年诞生了世界上第一座秸秆发电厂。第一座秸秆发电厂。该国秸秆发电技术现已走向世界，被联合国列为重点推广项该国秸秆发电技术现已走向世界，被联合国列为重点推广项目。在发达国家，当前生物质燃烧发电占可再生能源（不含目。在发达国家，当前生物质燃烧发电占可再生能源（不含水电）发电量水电）发电量70%。第第7页页2.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧发电发电当前，我国生物质燃烧发电也具一定规模，主要集中在南方地当前，我国生物质燃烧发电也具一定规模，主要集中在南方地域，许多糖厂利用甘蔗渣发电。比如，广东和广西两省共有小域，许多糖厂利用甘蔗渣发电。比如，广东和广西两省共有小型发电机组型发电机组300余台，总装机容量余台，总装机容量800MW，云南省也有一些甘，云南省也有一些甘蔗渣电厂。蔗渣电厂。第第8页页2.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧发电发电p 秸秆秸秆直接燃烧发电直接燃烧发电p 垃圾垃圾直接燃烧发电直接燃烧发电第第9页页/10/1010热效率可达热效率可达90%；生物质能；生物质能净转化效率净转化效率402.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧秸秆发电秸秆发电第第10页页/10/10112.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧秸秆发电秸秆发电每两吨秸秆热值相当于一吨煤，平均含硫量每两吨秸秆热值相当于一吨煤，平均含硫量只有只有3.8，远远低，远远低于煤于煤1平均含硫量。平均含硫量。丹麦：已丹麦：已建立了建立了130多家秸秆生物发电厂。秸秆发电等可再生能多家秸秆生物发电厂。秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量源占到全国能源消费量24以上。以上。1：1.4能源草能源草秸秆秸秆第第11页页/10/10122.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧秸秆发电秸秆发电2003 年国家核准河北晋州、山年国家核准河北晋州、山东单县东单县和江和江苏苏如如东东3个秸个秸秆秆发电发电示范示范项项目目;前，我国生物前，我国生物质发电总质发电总装机容量装机容量约为约为200万千瓦，其中：蔗渣万千瓦，其中：蔗渣发电约发电约占占170万千瓦万千瓦以上以上;垃圾垃圾发电约发电约占占20万千瓦万千瓦;其余其余为为稻壳等稻壳等农农林林废废弃物气化弃物气化发电发电和沼气和沼气发电发电等等;不完全不完全统计统计，截至年底，国家和省，截至年底，国家和省发发改委已核准生物改委已核准生物质发电项质发电项目目87个，个，总总装机容装机容量达量达220万千瓦，分布在山万千瓦，分布在山东东、吉林、江、吉林、江苏苏、河南、黑、河南、黑龙龙江、江、辽辽宁和新疆等地。宁和新疆等地。以国能生物、以国能生物、凯凯迪迪电电力、中国力、中国节节能、韶能股份等能、韶能股份等为为主国内企主国内企业业正加速正加速兴兴建新生物建新生物质质发电项发电项目，目，仅仅国能一家，截止国能一家，截止 年年1 月，已月，已经经有有40 个生物个生物质电质电厂得到厂得到审审批，批，25 个并个并网网发电发电。第第12页页/10/1013，我国首个秸，我国首个秸秆秆与煤粉混与煤粉混烧发电项烧发电项目在目在枣枣庄十里泉庄十里泉发电发电厂完工投厂完工投产产:引引进进了丹麦了丹麦BWE企企业业技技术设备术设备，对对1台台14万千瓦机万千瓦机组锅组锅炉燃炉燃烧烧器器进进行了秸行了秸秆秆混混烧烧技技术术改造。改造。十里泉电厂十里泉电厂2.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧秸秆发电秸秆发电生物质与煤混合燃烧效果最正生物质与煤混合燃烧效果最正确确 第第13页页/10/10142.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧垃圾垃圾发电发电生活垃圾焚烧后，质量只有生活垃圾焚烧后，质量只有焚烧前焚烧前10%，体积最多只有，体积最多只有1/4。西方发达国家大都建有垃圾西方发达国家大都建有垃圾发电厂，美国在发电厂，美国在20世纪世纪80年年代兴建了代兴建了90座垃圾焚烧厂，座垃圾焚烧厂，90年代又建了近年代又建了近400座发电座发电厂，垃圾焚烧率达厂，垃圾焚烧率达40；日；日本垃圾电站有本垃圾电站有131座。座。第第14页页/10/10152.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧垃圾垃圾发电发电第第15页页2.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧垃圾垃圾发电发电浦东御桥工业区：国内第浦东御桥工业区：国内第一座日处理千吨以上大型一座日处理千吨以上大型当代化生活垃圾发电厂，当代化生活垃圾发电厂，天天可处理天天可处理120150万城万城市居民产生生活垃圾（约市居民产生生活垃圾（约1000吨）。吨）。我国当前规模最大垃圾焚烧厂我国当前规模最大垃圾焚烧厂上海江桥生活垃圾焚烧厂，天上海江桥生活垃圾焚烧厂，天天处理垃圾天处理垃圾吨。吨。截至，我国已截至，我国已经经建成有建成有100多个日多个日处处理量在理量在200吨以上焚吨以上焚烧烧装置。装置。第第16页页2.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧垃圾垃圾发电发电当前全球有垃圾电站近当前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超出座，预计未来三年内，将超出3000座。座。日本东京日本东京MINATO垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧发电厂上海御桥生活垃圾焚烧发电厂上海御桥生活垃圾焚烧发电厂丹麦能滑雪垃圾焚烧发电厂丹麦能滑雪垃圾焚烧发电厂第第17页页p垃垃圾圾发发电电平平均均上上网网电电价价为为0.54元元千千瓦瓦时时，发发电电成成本本为为0.5元千瓦时。元千瓦时。p火火力力发发电电成成本本仅仅为为0.2元元千千瓦瓦时时，水水力力发发电电运运行行成成本本仅为仅为0.03元千瓦时元千瓦时0.05元千瓦时。元千瓦时。p相相比比之之下下，垃垃圾圾发发电电成成本本是是相相当当高高，没没有有任任何何竞竞争争优优势。势。2.生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧垃圾垃圾发电发电第第18页页二、二、生物质燃料与燃烧生物质燃料与燃烧（一）生物质燃料特征（一）生物质燃料特征 生物质燃料和煤炭在结构特征上主要差异以下：生物质燃料和煤炭在结构特征上主要差异以下：燃料种类燃料种类C/%O/%H/%S/%A/%V%密度密度/tm-3生物质燃料生物质燃料38503044560.100.2041465700.470.64（木材）（木材）煤炭煤炭5590320350.400.605257380.801.0第第19页页/10/1020经典生物质燃料和经典烟煤、无烟煤元素组成与工业分析成份组成有很大经典生物质燃料和经典烟煤、无烟煤元素组成与工业分析成份组成有很大区分：区分：二、二、生物质燃料与燃烧生物质燃料与燃烧燃料种燃料种类类工工业业分析成份分析成份/%元素组成元素组成/%低位热值低位热值/kJkg-1水分水分灰分灰分挥发分挥发分固定碳固定碳HCSNK2O豆秆豆秆5.103.1374.6517.125.8144.790.115.8516.3316160稻草稻草4.9713.8665.1116.065.0638.320.110.6311.2813980玉米秆玉米秆4.875.9371.4517.755.4542.170.120.7413.8015550麦秸麦秸4.398.9067.3619.355.3141.280.180.6520.4015370牛粪牛粪6.4632.4048.7212.525.4632.070.221.413.8411630烟煤烟煤8.8521.3738.4831.303.8157.420.460.9324300无烟煤无烟煤8.0019.027.8565.132.6465.650.510.9924430第第20页页/10/1021由上述表可知，生物质燃料与碳相比其差异以下：由上述表可知，生物质燃料与碳相比其差异以下：含碳量较少，含固定碳少（热值低）含碳量较少，含固定碳少（热值低）含氧量多，含水量多含氧量多，含水量多挥发分含量多挥发分含量多密度小密度小含硫量低含硫量低二、二、生物质燃料与燃烧生物质燃料与燃烧第第21页页（二）生物质燃料燃烧过程（二）生物质燃料燃烧过程四个阶段：四个阶段：（）预热干燥；（）预热干燥；（）干燥阶段；（）干燥阶段；（）挥发分析出、燃烧与焦炭形成（）挥发分析出、燃烧与焦炭形成（干馏，释放热，占干馏，释放热，占70%）；（）残余焦炭燃烧。（）残余焦炭燃烧。第第22页页/10/1023二、二、生物质燃料与燃烧生物质燃料与燃烧（三）生物质燃烧条件（三）生物质燃烧条件要充分燃烧，必要要充分燃烧，必要“3要素要素”：一定温度一定温度适当空气量及燃料良好混合适当空气量及燃料良好混合足够反应时间和空间足够反应时间和空间第第23页页/10/1024二、二、生物质燃料与燃烧生物质燃料与燃烧（四）燃烧过程特点（四）燃烧过程特点生生物物质质燃燃料料密密度度小小，结结构构比比较较涣涣散散，挥挥发发分分含含量量高高。在在生生物物质质燃燃烧烧过过程程中，若空气供给不妥。挥发分就会不被燃尽而中，若空气供给不妥。挥发分就会不被燃尽而排出排出不论不论生物质起源于草本还是林木。其热解后组成成份基本生物质起源于草本还是林木。其热解后组成成份基本一致一致含水量含水量高且多变，热值低，炉前热值改变快，燃烧组织高且多变，热值低，炉前热值改变快，燃烧组织困难困难挥发分挥发分高，且析出温度低、析出过程快速，燃烧组织需与之高，且析出温度低、析出过程快速，燃烧组织需与之适应适应生生物物质质着着火火轻轻易易，在在挥挥发发分分燃燃尽尽后后，燃燃料料剩剩下下物物为为焦焦炭炭，气气流流运运动动会会将将炭炭粒粒带带人人烟烟道道。且且固固定定碳碳受受到到灰灰分分包包裹裹，燃燃烧烧较较难难，所所以以，在在固固定定碳碳燃燃烧烧阶段，气流阶段，气流不宜太不宜太强强碱金属碱金属和氯腐蚀问题和氯腐蚀问题突出突出燃烧设备设计与运行方式选择须从其燃烧特征出发！燃烧设备设计与运行方式选择须从其燃烧特征出发！第第24页页二、二、生物质燃料与燃烧生物质燃料与燃烧（五）影响燃烧主要原因（五）影响燃烧主要原因（1 1）反应温度）反应温度 反应温度反应温度直接影响反应速率，在考虑灰分熔化前提下，尽可能提升反应温度。直接影响反应速率，在考虑灰分熔化前提下，尽可能提升反应温度。（2 2）空气量）空气量 空气太少，反应不完全，浪费燃料；太多，则带走热量，降低燃烧温度，影响空气太少，反应不完全，浪费燃料；太多，则带走热量，降低燃烧温度，影响燃烧稳定性。燃烧稳定性。（3 3）反应时间）反应时间 足够足够燃烧时间使燃烧彻底燃烧时间使燃烧彻底。（4 4）颗粒尺寸）颗粒尺寸 影响影响反应表面积，颗粒越小越好反应表面积，颗粒越小越好。（5 5）水分含量）水分含量 燃料燃料中水分不超出中水分不超出65%65%。（6 6）气固混合）气固混合 搅动搅动混合，使得灰分混合，使得灰分脱落，暴露脱落，暴露出未燃炭，确保燃烧充分性出未燃炭，确保燃烧充分性。（7 7）灰分）灰分 燃料燃料中灰分含量越高，燃料热值和燃烧温度越低中灰分含量越高，燃料热值和燃烧温度越低。第第25页页三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术（一）直接燃烧技术特点（一）直接燃烧技术特点 （1）生生物物质质燃燃烧烧所所释释放放出出CO2大大致致相相当当于于其其生生长长时时经经过过光光合合作用所吸收作用所吸收CO2，能够认为是，能够认为是CO2零排放零排放。（2）生生物物质质燃燃烧烧产产物物用用途途广广泛泛，灰灰渣渣可可综综合合利利用用。比比如如，灰灰分分中中含含有有植植物物生生长长所所必必需需各各种种营营养养元元素素可可作作为为良良好好农农用用肥肥料料。（3）可可实实现现生生物物质质燃燃料料与与矿矿物物质质燃燃料料混混合合燃燃烧烧，可可降降低低运运行行成本，提升燃烧效率，又可降低成本，提升燃烧效率，又可降低SOx、NOx等有害气体排放等有害气体排放。第第26页页三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术（二）燃烧技术分类（二）燃烧技术分类 炉灶燃烧炉灶燃烧：操作简便，投资较省，但燃烧效率低，：操作简便，投资较省，但燃烧效率低，造成生物质资源严重浪费。造成生物质资源严重浪费。锅炉燃烧锅炉燃烧：采取先进燃烧技术，燃烧效率高，适合采取先进燃烧技术，燃烧效率高，适合用于相对集中，生物质资源大规模利用。用于相对集中，生物质资源大规模利用。第第27页页三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术（1 1）炉灶燃烧）炉灶燃烧旧式柴灶是用砖、土坯或石块垒旧式柴灶是用砖、土坯或石块垒成边框，把锅或罐架在上面，在成边框，把锅或罐架在上面，在边框一侧开口加柴。边框一侧开口加柴。旧式旧式柴灶燃烧柴灶燃烧燃燃烧烧不不充充分分，保保温温性性差差，热热效效率率低低（只只有有810左左右右）、浪浪费费燃燃料料，且且严严重重污污染染了了环境。环境。第第28页页/10/1029三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术 省柴灶省柴灶改进方法改进方法 增加炉篦并架砌烟囱，供给空气充分，延长燃烧时间增加炉篦并架砌烟囱，供给空气充分，延长燃烧时间 增大换热面积，改进烟道形状增大换热面积，改进烟道形状第第29页页/10/1030依据通风形式、挡火圈形状或燃烧室形状，省柴灶分类以下：依据通风形式、挡火圈形状或燃烧室形状，省柴灶分类以下：第第30页页省柴灶节能原理：省柴灶节能原理：1）经过良好燃烧室设计，确保了燃料完全燃烧；）经过良好燃烧室设计，确保了燃料完全燃烧；2）加强炉体保温，降低散热损失；）加强炉体保温，降低散热损失；3）延长了烟气在炉膛滞留时间和扰动，加强了热烟气与锅底换）延长了烟气在炉膛滞留时间和扰动，加强了热烟气与锅底换热，有效地节约能源。热，有效地节约能源。省柴灶主要部件：省柴灶主要部件：1）炉箅）炉箅2）炉胆上、下体）炉胆上、下体3）加柴口）加柴口4）出烟口）出烟口第第31页页/10/1032省柴灶特点：省柴灶特点：三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术热能热能在灶内停留时间长，可得到充分利用，热效在灶内停留时间长，可得到充分利用，热效率高率高(可达可达2025)；没有没有熏烟，污染少熏烟，污染少；质量小，可质量小，可拆装；拆装；多功效。节柴灶灶桥能够调整，伴随灶桥调整可多功效。节柴灶灶桥能够调整，伴随灶桥调整可烧柴、烧锯灰和烧煤。烧柴、烧锯灰和烧煤。第第32页页三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术（2 2）锅炉燃烧）锅炉燃烧分类分类1）按照锅炉燃用生物质品种不一样可分为：木材炉、薪柴炉、秸）按照锅炉燃用生物质品种不一样可分为：木材炉、薪柴炉、秸秆炉、垃圾焚烧炉等；秆炉、垃圾焚烧炉等；2）按照锅炉燃烧方式不一样又可分为）按照锅炉燃烧方式不一样又可分为流化床锅炉、层燃炉流化床锅炉、层燃炉和和悬浮悬浮燃烧炉。燃烧炉。当当生生物物质质燃燃烧烧系系统统功功率率大大于于100kW时时，普普通通采采取取当当代代化化燃燃烧烧技技术术，适适合合于于生生物物质质大大规规模模利利用用，主主要要应应用用于于工工业业过过程程、区区域域供供热热、发发电电及及热热电电联联产产等等。这这类类系系统统普普通通都都配配置置自自动动上上料料机机构构，而而且且对对燃燃料进行预处理，以满足上料机构和不一样燃烧技术要求。料进行预处理，以满足上料机构和不一样燃烧技术要求。第第33页页/10/1034三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术第第34页页/10/1035三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术1 1）层燃技术）层燃技术 在层燃方式中，生物质平在层燃方式中，生物质平铺在炉排上形成一定厚度燃料铺在炉排上形成一定厚度燃料层，进行干燥、干馏、燃烧及层，进行干燥、干馏、燃烧及还原过程。空气（一次配风）还原过程。空气（一次配风）从下部经过燃料层为燃烧提供从下部经过燃料层为燃烧提供氧气，可燃气体与二次配风在氧气，可燃气体与二次配风在炉排上方空间充分混合燃烧。炉排上方空间充分混合燃烧。第第35页页/10/1036三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术依据燃料与烟气流动方向不一样，可将层燃炉排分为顺流、依据燃料与烟气流动方向不一样，可将层燃炉排分为顺流、逆流和叉流三类。逆流和叉流三类。较干燥燃料，带较干燥燃料，带空气预热器空气预热器含水量较多燃料含水量较多燃料烟气从炉膛中间烟气从炉膛中间流出，综合了顺流出，综合了顺流和逆流优点流和逆流优点第第36页页/10/1037三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术层层燃燃技技术术种种类类较较多多，其其中中包包含含固固定定床床、移移动动炉炉排排、旋旋转转炉炉排排、振振动动炉炉排排和和下下饲饲式式等等，可可适适于于含含水水率率较较高高、颗颗粒粒尺尺寸寸改改变变较较大大及及灰灰分分含含量量较较高高生生物物质质，含含有有较较低低投投资资和和操操作作成成本本，普普通通 额额 定定 功功 率率 小小 于于20MW。第第37页页/10/1038三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术第第38页页/10/1039三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术第第39页页/10/1040三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术第第40页页/10/1041三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术以链条炉和往复推饲炉排炉居多以链条炉和往复推饲炉排炉居多 结构简单，原料预处理轻易，投资和操作成本低结构简单，原料预处理轻易，投资和操作成本低炉膛高温难以防止炉膛高温难以防止受热受热面积灰、易结面积灰、易结渣渣层燃炉特点：层燃炉特点：第第41页页/10/1042三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术2 2）流化床技术）流化床技术 生物质生物质燃料颗粒与空气在锅炉中沸腾状态下燃烧。分燃料颗粒与空气在锅炉中沸腾状态下燃烧。分鼓泡流化床和循环流化床锅炉。鼓泡流化床和循环流化床锅炉。q高效低污染、传热传质强、燃料适应性高效低污染、传热传质强、燃料适应性好好q低温运行，热容量大，有害气体排放低温运行，热容量大，有害气体排放少少q技术成熟，已进入商业运行。技术成熟，已进入商业运行。未来发展方向未来发展方向第第42页页三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术固固体体颗颗粒粒尺尺寸寸小小于于80mm，气气流流速速度度在在1.02.5m/s之之间间，引引发发了了料料层层沸沸腾腾，因因为为流流化化作作用用，强强化化了了传传热热过过程程，含含有有较较高高传传热系数。热系数。但排出烟气中含但排出烟气中含尘浓度较高，增加了尘浓度较高，增加了烟气净化系统负担，烟气净化系统负担，排出飞灰中可燃物含排出飞灰中可燃物含量普通较高，固体不量普通较高，固体不完全燃烧热损失大，完全燃烧热损失大，降低了热效率；埋设降低了热效率；埋设在沸腾段受热面磨损在沸腾段受热面磨损比较严重，低负荷运比较严重，低负荷运行时普通比较困难；行时普通比较困难；相比层燃方式，鼓泡相比层燃方式，鼓泡流化床投资及运行费流化床投资及运行费用高。用高。第第43页页三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术循循环环流流化化床床流流化化速速度度为为510m/s，在在较较高高气气流流速速度度作作用用下下，大大量量固固体体颗颗粒粒被被携携带带出出燃燃烧烧室室，经经高高温温旋旋风风分分离离器器分分离后，返回到燃烧室继续燃烧。离后，返回到燃烧室继续燃烧。传传热热效效果果好好，温温度度分分配配均均匀匀，可可使使用用更更小小粒粒子子（直直径径为为0.20.4mm）。）。循循环环流流化化床床燃燃烧烧技技术术与与其其它它技技术术相相比比其其燃燃料料适适应应性性更更强强，燃燃烧烧效效率率高高，能能到到达达9599%，主要应用于超出，主要应用于超出30MW系统。系统。第第44页页 循循环环流流行行化化床床锅锅炉炉技技术术是是近近十十几几年年来来快快速速发发展展一一项项高高效效低污染清洁燃烧枝术。低污染清洁燃烧枝术。国国际际上上这这项项技技术术在在电电站站锅锅炉炉、工工业业锅锅炉炉和和废废弃弃物物处处理理利利用用等等领领域域已已得得到到广广泛泛商商业业应应用用，并并向向几几十十万万千千瓦瓦级级规规模模大大型型循循环流化床锅炉发展；环流化床锅炉发展；循环流化床：循环流化床：国国内内在在这这方方面面研研究究、开开发发和和应应用用也也逐逐步步兴兴起起，已已经经有有上上百百台台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。第第45页页三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术3 3）悬浮燃烧技术）悬浮燃烧技术生生物物质质悬悬浮浮燃燃烧烧技技术术与与煤煤粉粉燃燃烧烧技技术术类类似似，几几乎乎是是大大型型锅锅炉炉唯唯一一燃燃烧方式烧方式。在在悬悬浮浮燃燃烧烧系系统统中中，生生物物质质（如如锯锯末末、刨刨花花等等）需需要要进进行行预预处处理理，颗粒尺寸要求小于颗粒尺寸要求小于2mm，含水率不能超出，含水率不能超出15%。粉粉碎碎至至细细粉粉生生物物质质与与空空气气混混合合后后一一起起切切向向喷喷入入燃燃烧烧室室内内，形形成成涡涡流流呈悬浮燃烧状态，增加了滞留时间呈悬浮燃烧状态，增加了滞留时间。悬悬浮浮燃燃烧烧系系统统能能够够在在较较低低过过剩剩空空气气条条件件下下高高效效运运行行。采采取取分分阶阶段段配配风以及良好混合能够降低风以及良好混合能够降低NOx生成生成。因因为为颗颗粒粒尺尺寸寸较较小小，高高燃燃烧烧强强度度会会造造成成炉炉墙墙表表面面温温度度较较高高，炉炉墙墙耐耐火材料损坏速率较快。另外，悬浮燃烧系统需要辅助开启火材料损坏速率较快。另外，悬浮燃烧系统需要辅助开启热源。热源。第第46页页三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术第第47页页/10/1048直燃发电两种不一样燃烧方式比较直燃发电两种不一样燃烧方式比较燃烧方式主要优点主要缺点发展水平经典炉型示意图层燃结构简单,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,空气轻易短路,燃烧温度高,燃烧效率低等丹麦BWE企业技术领先,国产化步伐加紧流化床燃烧温度低,燃料适应广(高水分、低热值),燃烧效率高,环境污染小,负荷调整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 机构各自推进第第48页页/10/1049生物质直接燃烧技术存在问题生物质直接燃烧技术存在问题流化床锅炉对燃料颗粒尺寸要去严格，在燃料入炉前需要进行流化床锅炉对燃料颗粒尺寸要去严格，在燃料入炉前需要进行一系列预处理一系列预处理对比重较小、结构涣散、蓄热能力差生物质，利用难度大对比重较小、结构涣散、蓄热能力差生物质，利用难度大为了维持一定床温，耗电量大，费用高为了维持一定床温，耗电量大，费用高生物质燃料高含水量使锅炉排烟容积增大，效率降低生物质燃料高含水量使锅炉排烟容积增大，效率降低在处理垃圾方面技术不成熟在处理垃圾方面技术不成熟三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术第第49页页特点：特点：体积小，密度大，储运方便体积小，密度大，储运方便燃料致密，燃烧连续稳定、周期长，燃烧效率高燃料致密，燃烧连续稳定、周期长，燃烧效率高燃烧后灰渣及烟气中污染物含量小燃烧后灰渣及烟气中污染物含量小与常规生物质及煤差异大，燃烧设备需重新设计与常规生物质及煤差异大，燃烧设备需重新设计（包含：炉内（包含：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）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，成本高，压制设备不成熟，使用范围狭窄国内：规模不大，成本高，压制设备不成熟，使用范围狭窄国外：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域推广应用 引进技术不合国情引进技术不合国情国外：林业废弃物；国内：秸秆类国外：林业废弃物；国内：秸秆类生物质成型燃料燃烧技术生物质成型燃料燃烧技术第第50页页*指未进行初投资分摊净收益指未进行初投资分摊净收益直接燃燃技术直接燃燃技术固体成型燃料固体成型燃料 数据起源：相关文件整理数据起源：相关文件整理初投资不高，经初投资不高，经济收益很好济收益很好第第51页页生物质特点生物质特点不利于长距离运输不利于长距离运输季节性、区域性季节性、区域性生物质与煤混烧生物质与煤混烧克服生物质原料供给波动影响，克服纯烧缺点克服生物质原料供给波动影响，克服纯烧缺点能够利用大型电厂规模经济，热效率高能够利用大型电厂规模经济，热效率高低成本、低风险低成本、低风险，污染物排放降低，污染物排放降低国外对秸秆类高碱金属生物质掺混百分比普通限制在国外对秸秆类高碱金属生物质掺混百分比普通限制在10-20%（能量基）（能量基）连续、稳定供给困难连续、稳定供给困难效率效率 经济性经济性 生物质与煤混烧技术生物质与煤混烧技术第第52页页国内国内起步较晚，当前缺乏先进技术与设备起步较晚，当前缺乏先进技术与设备生物质与煤混烧难以计量和管理，造成政策支持不够生物质与煤混烧难以计量和管理，造成政策支持不够生物质掺混百分比低于生物质掺混百分比低于80%（能量基）不享受政策优惠，（能量基）不享受政策优惠，按常规火电项目管理按常规火电项目管理限制了我国生物质与煤混烧技术发展限制了我国生物质与煤混烧技术发展 生物质与煤混烧技术生物质与煤混烧技术第第53页页秸秆秸秆颗粒与煤掺混燃烧颗粒与煤掺混燃烧第第54页页颗粒燃料与煤按照一定百分比掺混燃烧优势：颗粒燃料与煤按照一定百分比掺混燃烧优势：秸秸秆秆燃燃烧烧排排放放CO2与与其其生生长长吸吸收收CO2相相抵抵消消，属属无无温温室室气气体体排排放放，与与煤煤混混烧烧可降低供热过程可降低供热过程CO2排放量；排放量；利利用用了了现现有有化化石石能能源源燃燃烧烧系系统统巨巨额额投投资资和和基基础础设设施施，仅仅需需对对生生物物质质燃燃料料部部分进行相对适度投资；分进行相对适度投资；生生物物质质快快速速燃燃烧烧特特征征可可提提升升燃燃料料整整体体上上燃燃烧烧速速率率，降降低低烟烟气气中中可可燃燃颗颗粒粒含含量，促进煤燃尽程度，提升燃料利用效率；量，促进煤燃尽程度，提升燃料利用效率；颗颗粒粒燃燃料料中中含含硫硫量量较较低低，与与煤煤混混合合燃燃烧烧可可降降低低燃燃料料整整体体含含硫硫量量，降降低低烟烟气气中中SO2含量，减低大气污染物产生，对环境保护起到一定作用；含量，减低大气污染物产生，对环境保护起到一定作用；颗颗粒粒燃燃料料含含有有较较高高挥挥发发分分，不不易易形形成成熔熔渣渣。在在燃燃烧烧过过程程挥挥发发分分快快速速挥挥发发并并燃燃烧烧，从从而而提提升升燃燃烧烧温温度度。促促进进了了煤煤中中固固体体颗颗粒粒燃燃烧烧，降降低低了了炉炉渣渣中中含含碳碳量量，使固体不完全燃烧造成热损失减低，从而提升了锅炉热效率。使固体不完全燃烧造成热损失减低，从而提升了锅炉热效率。三、三、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术第第55页页直燃发电直燃发电混烧发电混烧发电固体成型固体成型生物质与煤混烧生物质与煤混烧垃圾及污泥焚烧垃圾及污泥焚烧产产业业化化发发展展快快速速、资资源源供供给给面面临临压压力力、加加紧紧装装备备技技术术国国产产化化、能能源源利利用具位提升，但未用具位提升，但未“资源化资源化”技技术术上上可可行行、但但缺缺乏乏政政策策支支持持、资资源源供供给给稍稍显显灵活、效益有待评定灵活、效益有待评定技技术术尚尚不不成成熟熟、符符合合垃垃圾圾减减量量化化要要求求、但但环环境境污染是规模化发展障碍污染是规模化发展障碍资资源源供供给给充充分分、符符合合当当前前农农村村用用能能习习惯惯、成成型型机机械械不不能能高高效效经经济济、连连续稳定运行，制约推广应用续稳定运行，制约推广应用生物质燃烧技术比较生物质燃烧技术比较第第56页页国外：欧美主要采取热电联产技术(CHP)，锅炉设计基本全部采取流化床技术。CHP工艺中发电效率在30%40%，不过它有80%潜力可控；丹麦政府已明令电力行业必须每年焚烧140万吨生物质；美国20生物质发电将到达13000MW装机容量；日本提出计划20生物质能发电达330MW。国内：主要集中在有稳定生物质原料起源制糖厂和林木加工企业；最近几年发展迅猛。截至年底，国家和各省发改委已核准项目87个，总装机规模220万千瓦。全国已建成投产生物质直燃发电项目超出15个，在建项目30多个。生物质燃烧发电概况生物质燃烧发电概况第第57页页我国生物质直燃发电项目列表（不完全统计）我国生物质直燃发电项目列表（不完全统计）直燃发电直燃发电发发展展迅迅速速技技术术以以引引进进为为主主第第58页页秸秆直燃发电厂三大主机参数表秸秆直燃发电厂三大主机参数表 以下以21.2万千瓦秸秆直燃发电厂为例，采取净现值方法对系统经济性做一简单分析。所谓净现值(net present value，通惯用NPV表示)是指项目寿命期内每年发生现金流量，按一定折现率将各年净现金流量折现到同一时点（通常是早期）现值累加值。其表示式为：直燃发电直燃发电数据起源：相关文件整理数据起源：相关文件整理第第59页页秸秆直燃电厂投资收益表秸秆直燃电厂投资收益表*指未进行初投资分摊净收益指未进行初投资分摊净收益数据起源：相关文件整理数据起源：相关文件整理直燃发电直燃发电第第60页页年净现值流图年净现值流图直燃发电直燃发电投资回收期较长投资回收期较长受秸秆价格波动影响大受秸秆价格波动影响大第第61页页生物质与煤间接混烧发电示意图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我国首台煤粉秸秆混燃发电机组于电机组于1212月月1616日在华电日在华电国际电力股份有限企业所国际电力股份有限企业所属十里泉发电厂成功投产。属十里泉发电厂成功投产。该企业在该企业在1 1台台1414万千瓦原万千瓦原燃煤锅炉（燃煤锅炉（400400吨吨/小时）小时）基础上加装了两台从丹麦基础上加装了两台从丹麦BWEBWE企业进口输入热负荷企业进口输入热负荷为为3 3万千瓦秸秆专用燃烧万千瓦秸秆专用燃烧器，并对供风系统及相关器，并对供风系统及相关控制系统进行了优化，同控制系统进行了优化，同时增加了时增加了1 1套秸秆收购、套秸秆收购、储存、粉碎和输送设备。储存、粉碎和输送设备。然而在实际运行然而在实际运行过程中却面临着很多困境：过程中却面临着很多困境：秸秆价格飞涨（由原秸秆价格飞涨（由原100100元元/吨飚升到吨飚升到400400元元/吨吨 ）；）；不享受补助电价；灰粉难不享受补助电价；灰粉难以分离以分离 ，对粮食生产造，对粮食生产造成一定影响成一定影响 。生物质与煤混烧发电生物质与煤混烧发电第第62页页循环流化床垃圾焚烧利用系统流程图循环流化床垃圾焚烧利用系统流程图江江苏苏盐盐城城垃垃圾圾焚焚烧烧发发电电有有限限企企业业投投资资2.58亿亿人人民民币币，采采取取国国内内循循环环流流化化床床技技术术，建建设设规规模模为为三三台台75t/h循循环环流流化化床床垃垃圾圾焚焚烧烧锅锅 炉炉 和和 配配 置置 二二 台台15MW抽抽凝凝式式汽汽轮轮发发电电机机组组，日日处处理理垃垃圾圾达达1000吨。吨。北北京京最最大大垃垃圾圾焚焚烧烧项项目目海海淀淀区区六六里里屯屯发发电电厂厂在在建建设设早早期期，就就遭遭到到了了附附近近居居民民强强烈烈反反对对。主主要要焦焦点点在在于于环环境境污污染染，尤尤其其是是二二恶恶英英等等有有毒毒气气体体排排放放对对人人体体所所造造成成伤伤害害潜在威胁潜在威胁。垃圾及污泥焚烧发电垃圾及污泥焚烧发电存在发存在发展空间展空间面临污面临污染挑战染挑战第第63页页污泥干燥焚烧利用系统污泥干燥焚烧利用系统流程图流程图垃圾及污泥焚烧发电垃圾及污泥焚烧发电我国首例污泥干化焚烧项目于我国首例污泥干化焚烧项目于9 9月月2727日在上海市石洞口城市污水处日在上海市石洞口城市污水处理厂投入运行，日处理脱水污泥理厂投入运行，日处理脱水污泥213213吨。污泥焚烧技术成本较高，吨。污泥焚烧技术成本较高，盈利空间较小。当前，污水处理费在大部分城市都仅为盈利空间较小。当前，污水处理费在大部分城市都仅为0.30.3元元/立方立方米，难以负担污水处理大约每立方米米，难以负担污水处理大约每立方米1 1元成本。元成本。第第64页页1.1.生物质搜集、储运与预处理生物质搜集、储运与预处理技术发展瓶颈技术发展瓶颈q能量密度低，分布分散能量密度低，分布分散q区域性、季节性区域性、季节性q纤维结构，预处理困难纤维结构，预处理困难其它问题：其它问题：q生物质电厂密集程度增大，已出现无序建设苗头生物质电厂密集程度增大，已出现无序建设苗头q其它行业对原料争夺（如农业、畜牧业、造纸和家俱建材其它行业对原料争夺（如农业、畜牧业、造纸和家俱建材等）等）q锅炉容量盲目求大锅炉容量盲目求大四四、存在问题及处理方法存在问题及处理方法第第65页页 生物质发电项目建设时，应因地制宜，合理规划和布生物质发电项目建设时，应因地制宜，合理规划和布局，预防盲目布点局，预防盲目布点 依据当地生物质资源储量和分布特点，确定经济依据当地生物质资源储量和分布特点，确定经济搜集搜集半径半径，据此选择适当生物质燃烧电厂规模，据此选择适当生物质燃烧电厂规模 配套合理生物质搜集、储运和预处理，确保原料稳定配套合理生物质搜集、储运和预处理，确保原料稳定供给，提升系统经济性供给，提升系统经济性 1.1.生物质搜集、储运与预处理生物质搜集、储运与预处理处理办法：处理办法：四四、存在问题及处理方法存在问题及处理方法第第66页页生物质能资源供给系统研究生物质能资源供给系统