生物质发电专题知识省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

生物质发电介绍专业：电气专业：电气第1页主要内容什么是生物质1生物质利用方式2生物质发电介绍3存在问题及对策4第2页1.什么是生物质 生物质包含植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。从广义上讲，生物质是植物经过光合作用生成有机物，它能量最初起源于太阳能，所以生物质能是太阳能一个，它生成过程以下：(叶绿素+太阳能)CO2+H2O（CH2O）+O2 第3页生物质 生物质详细形式:植物类中最主要也是我们经常见到有木材、农作物（秸秆、稻草、麦秆、豆秆、棉花秆、谷壳等）、杂草、藻类等。非植物类中主要有动物粪便、动物尸体、废水中有机成份、垃圾中有机成份等。第4页 第5页生物质中蕴含能量 因为地球上生物数量巨大，由这些生命物质排泄和代谢出许多有机质，这些物质所蕴藏能量是相当惊人。依据生物学家估算，地球上每年生长生物能总量约14001800亿吨（干重），相当于当前世界总能耗10倍。第6页 详细到我国，现在每年农村中秸秆量约7.26亿吨，相当于5亿吨标准煤，林业废弃物（不包含炭薪林）每年约达3700m，相当于万吨标准煤。假如考虑日益增多城市垃圾和生活污水，禽畜粪便等其它生物质资源，我国每年生物质资源达7亿吨标准煤以上。第7页 因为生物质能是一个分布广泛可再生能源，没增加二氧化碳净排放问题，开发和利用生物质能源将有效缓解能源压力，降低大气污染和减缓温室效应，降低大量使用化石燃料带来环境污染问题，所以生物质能源开发一直受到世界各国重视。第8页2.生物质利用方式 直接燃烧生物化学加工利用热化学利用生物培养能源第9页3.生物质发电 生物质发电是利用生物质所含有生物质能进行发电，是可再生能源发电一个，包含农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。第10页 发电原理：生物质与过量空气在锅炉中燃烧，产生热烟气和锅炉热交换部件换热，产生出高温高压蒸汽在蒸汽轮机中膨胀做功发出电能。第11页 第12页 当前我国生物质能发电技术生物质燃烧发电技术1气化发电技术2沼气发电技术3第13页 生物质燃烧发电技术 （一）生物质能直接燃烧发电技术 此技术已基本成熟，已进入推广阶段。将搜集来生物质经过简单处理或直接将生物质投入到燃烧炉中燃烧发电，该项技术需要有特制燃烧炉设备。因为生物质体积大、密度低，给搜集和运输生物质带来了困难，同时这么生物质燃烧值也较低。第14页 我国填埋气体回收及利用技术也得到了一定发展。但关键技术还未到达国产化，所以研制含有自主知识产权填埋气体发电技术和相关设备仍是今后研究重点。焚烧垃圾是当前世界各国采取城市垃圾处理主要技术之一，因为可回收热能，且不占用土地，在国内也得到很大重视。（二）垃圾发电技术 第15页 生物质成型是将稻壳、木屑、花生壳、甘蔗渣等生物质原料粉碎到一定粒度，在高压条件下，利用机械挤压成一定形状。生物质成型燃料含有型煤和木柴许多特点，能够在许多场所替换煤和木柴作为燃料。其缺点是成型机械磨损严重，配套设施复杂，在设备实用性、系列化、规模化上还很不足，距国际先进水平还有不小差距。（三）生物质成型燃烧发电技术 第16页 生物质气化发电是处于初步商业化技术，主要是利用气化技术，把生物质废物转换为可燃气体，经除焦油等净化处理后，送至气体内燃发电机发电。生物质气化发电经济性良好，所以开发中等规模生物质发电技术将有很好经济效益和发展前景。气化炉是生物质气化主要设备，其主要有固定床气化炉和流化床气化炉。气化发电技术 第17页 沼气燃烧发电是伴随沼气综合利用不停发展而出现一项沼气利用技术，它将沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能，是有效利用沼气一个主要方式。当前用于沼气发电设备主要有内燃机和汽轮机。当前我国在沼气发电方面研究工作主要集中在内燃机系列上。沼气发电技术 第18页 4.存在问题及对策（1）缺乏关键技术和设备 主要指锅炉及燃料输送系统（2）发电运行成本偏高 生物质发电成本远高于常规能源发电成本，约为煤电1 5倍。（3）秸秆燃料组织较困难（4）缺乏对应政策 生物质发电市场不规范，没有对应较为完善行业标准 第19页 对策（1）技术攻关 在引进国外技术和设备同时，主动进行消化吸收，并适当进行改进；加大对生物质发电技术和设备研究和投入力度。（2）价格激励 依据各种可再生能源技术特点，制订合理可再生能源上网电价，如：在实施固定电价制度同时，对生物质发电采取市场价格加每千瓦时一定数款补助，也可依据生物质发电电站装机规模不一样而给 予不一样数款补助。第20页（3）财政补助 投资补助是我国促进生物质能开发和利用主要办法。（4）减免税费 减免税费也是促进可再生能源发展主要办法。依据税收政策促进生物能开发利用，对生物质发电免征各类能源税，或为生物质发电提供一定数量税收减免，同时还为地方性和农村地域建设生物质发 电提供每千瓦时一定数量税收优惠。第21页生物质电厂发电流程及其设备介绍生物质发电厂是利用桔梗、树皮等燃料化学能产出电能工厂，即为燃料化学能蒸汽热势能机械能电能。在锅炉中，燃料化学能转变为蒸汽热能，在汽轮机中，蒸汽热能转变为轮子旋转机械能，在发电机中机械能转变为电能。炉、机、电是生物质发电厂中主要设备，亦称三大主机。辅助三大主机设备称为辅助设备简称辅机。主机与辅机及其相连管道、线路等称为系统第22页生物质发电原料就是桔梗、树皮。桔梗、树皮用车运输到发电厂草料场，再用输料输送草料。最终送入锅炉炉膛中燃烧。燃料燃烧所需要热空气由送风机送入锅炉空气预热器中加热，预热后热空气，经过风道一部分送入料仓作干燥以及送料粉，另一部分直接引至燃烧器进入炉膛。燃烧生成高温烟气，在引风机作用下先沿着锅炉倒“U”形烟道依次流过炉膛，水冷壁管，过热器，省煤器，空气预热器，同时逐步将烟气热能传给工质以及空气，本身变成低温烟气，经除尘器净化后在排入大气。桔梗、树皮燃烧后生成灰渣，其中大灰子会因自重从气流中分离出来，沉降到炉膛底部冷灰斗中形成固态渣，最终由排渣装置排入灰渣沟，再由灰渣泵送到灰渣场。大量细小灰粒（飞灰）则随烟气带，经除尘器分离后也送到灰渣沟。第23页炉给水先进入省煤器预热到靠近饱和温度，后经蒸发器受热面加热为饱和蒸汽，再经过热器被加热为过热蒸汽，此蒸汽又称为主蒸汽。经过以上流程，就完了燃料输送和燃烧、蒸汽生成燃物（灰、渣、烟气）处理及排出。由锅炉过热气出来主蒸汽经过主蒸汽管道进入汽轮机膨胀做功，冲转汽轮机，从而带动发电机发电。从汽轮机排出乏汽排入凝汽器，在此被凝结冷却成水，此凝结水称为主凝结水。主凝结水经过凝结水泵送入低压加热器，有汽轮机抽出部分蒸汽后再进入除氧器，在其中经过继续加热除去溶于水中各种气体（主要是氧气）。经化学车间处理后补给水与主凝结水汇于除氧器水箱，成为锅炉给水，再经过给水泵升压后送往高压加热器，汽轮机高压部分抽出一定蒸汽加热，然后送入锅炉，从而使工质完成一个热力循环。第24页循环水泵将冷却水（又称循环水）送往凝结器，这就形成循环冷却水系统。经过以上流程，就完成了蒸汽热能转换为机械能，电能，以及锅炉给水供给过程。所以生物质发电厂是由炉，机，电三大部分和各自对应辅助设备及系统组成复杂能源转换动力厂。第25页励磁机就是一个小功率直流发电机，普通都为几就是一个小功率直流发电机，普通都为几十伏，励磁电压普通不变，即使变动也很十伏，励磁电压普通不变，即使变动也很小，而励磁电流大小，由磁场变阻器或自小，而励磁电流大小，由磁场变阻器或自动励磁调整器调整。它作用动励磁调整器调整。它作用是将发出来直是将发出来直流电，供发电机转子磁极绕组励磁电流以流电，供发电机转子磁极绕组励磁电流以产生磁场，产生磁场，励磁电流在发电机空载时，改励磁电流在发电机空载时，改变其大小能够改变发电机端电压变其大小能够改变发电机端电压,在发电机在发电机并网带负荷时，改变其大小，能够改变发并网带负荷时，改变其大小，能够改变发电机无功功率。电机无功功率。第26页发电机工作原理发电机是利用电磁感应工作原理，将原动机机械能转变为电能。发电机由定子和转子两部分组成。定子是发出电力电枢，转子是磁极。定子由电枢铁心，均匀排放三相绕组及机座组成。转子由励磁绕组、铁芯等组成转子励磁绕组通入直流电流，产生磁场，由同轴汽轮机带动旋转，转子磁场随同一起旋转，磁场靠近于正弦分布。每转一周，磁力线次序切割定子每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电势。发电机带对称负载运行时，三相电枢电流合成产生一个同时转速旋转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用，会产生制动转矩。从汽轮机输入机械转矩克服制动转矩，发电机即可发出有功功率。所以调整有功功率就得调整汽机进汽量。调发电机端电压或调发电机无功功率必须调整转子电流。第27页电气主接线第28页电气主接线第29页接入系统本期25MW机组采取发电机变压器单元接线接入电厂升压站110kV配电装置。电厂110kV远景规划出线1回，主变进线2回，电气主接线采取单母线接线。本期110kV出线1回，建设2个主变进线间隔，采取单母线接线。接入系统方案及保护现实状况接入系统方案及保护现实状况山东莒南生物能源化综合利用项目225MW发电机组以一回110kV线路接至220kV天马变电站110kV侧，占用天马站1个110kV间隔，线路全长约3km，其中架空线路2.8km，两端进站电缆0.2km。接入系统推荐方案（方案一）接入系统推荐方案（方案一）本工程1台25MW发电机组经1台双绕组变压器接入电厂新建110kV配电装置，以110kV电压等级接入系统。电厂110kV规划出线1回，主变进线2回，电气主接线采取单母线接线；本期出线1回，主变进线1回，采取线变组接线。由电厂110kV配电装置新建1回110kV线路接至天马220kV变电站110kV母线。新建110kV线路全长约3km，其中架空线路2.8km，采取JL/G1A-300导线，电缆线路0.2km，采取630mm2截面铜芯电缆。对侧间隔：本期占用天马站1个110kV备用出线间隔第30页接入系统方案二：方案二：本工程1台25MW发电机组经1台双绕组变压器接入电厂新建110kV配电装置，以110kV电压等级接入系统。电厂110kV规划出线1回，电气主接线采取单母线接线，本期按远景规模一次建成。由电厂110kV配电装置新建1回110kV线路T接至天马淮海110kV线路。新建110kV线路全长约1km，其中架空线路0.6km，采取JL/G1A-300导线，电缆线路0.4km，采取630mm2截面铜芯电缆。第31页低压厂用电380/220v厂用电接线采取单母线接线。设两台厂用变压器。化水车间设变压器一台。变压器由10KV厂用电取得电源，低压厂用工作、备用变压器与低压柜并排布置。主厂房内各各车间盘尽可能不至于负荷集中处。辅助车间低压盘均布置在对应辅助车间配电室。第32页高压厂用电10KV厂用电工作电源由发电机出口引出，经过厂用电抗器开关直接向负荷供电。10KV厂用电系统采取单母线接线按炉分段设两个工作母线段。10KV厂用工作段带汽轮机、锅炉负荷及全厂公用负荷。包含原料加工、原料输送系统。10KV开启/备用段引出电源至10KV厂用工作段母线。第33页