生物质发电技术与系统(课程)第4章(生物质燃烧发电)ppt课件

. 生物量发电技术和系统林鹿EMAIL:lulin电话第2，4章生物量燃烧发电(4学时)，目录，第2章生物量气化发电(4学时)，生物量燃烧发电图，第2章生物量气化发电(4学时)，第2章第一节生物量的收集、储藏和预处理1、生物量的收集、输送和供给农林废弃物的密度小、发热量低、发电厂的需求量大、原料供给应考虑的：1)理解并确定当地的生物量燃料的特性2 )确定以发电厂为中心的一定半径内的原料的供给可能性3 ) 确定发电站容量和生物质需求量的匹配性4 )生物质收集方式5 )确定生物质燃料的输送量6 )确定输送方式7 )确定交通装备状况8 )计算总成本。 第二章生物量气化发电(4学时)、6、第一节生物量的收集、储存和预处理1，预处理生物量水分变化大，能量密度低，需要增加预处理来增加能量密度。 预处理可以改变硬度、粒度、密度、部分化学特性等生物量特性。 生物质预处理包括干燥、破碎、造粒、固化成形。 第二章生物量气化发电(4学时)、7、第一节生物量的收集、储藏及前处理1、前处理1 )干燥，是利用热量排出农林生物量的水分，尽量得到含水量低的干燥物质的过程。 自然干燥：用空气流通和太阳能干燥生物量的过程成本低廉。 人工干燥：不受一定设备和热能干燥生物质的过程气候条件的影响，可以缩短干燥时间，但成本高。 第二章生物质气化发电(4学时)、8、第一节生物质的收集、储藏和预处理1、预处理1 )干燥-人工干燥方法，I )流动层干燥：将惰性介质和生物质充分混合，在流动状态下传递介质热，使水分蒸发，干燥材料的一般干燥物质较小稻谷壳等II )旋转圆筒的干燥：设备是缓慢旋转的圆筒形的外壳，也适合于外壳倾斜，材料从高到低缓慢前进的过程中干燥的小体积生物量。 III )筒仓型干燥：将生物量堆积在筒仓内的干燥。 第二章生物量气化发电(4学时)、9、第一节生物量的收集、储存和预处理2，破碎1 )乔裂：一种挤出式裂化法，结构简单，工作可靠，制造容易，维护容易。 2 )冲击式破碎机：进入冲击式破碎机的材料，受到转子的激烈冲击，第一次破碎的同时获得能量的高速冲击机壁，从第二次破碎的壁上反弹回来的材料再次被转子破碎，这样重复的最后给固定板和转子带来冲击第二章生物量气化发电(4学时)、10、第一节生物量收集、储存和前处理2、破碎2 )冲击式破碎：适应性强，适合不同种类的材料的结构简单，外形尺寸小，操作容易，维护容易。 反击式破碎机，第二章生物量气化发电(4学时)，11，第一节生物量收集，储藏和前处理2，破碎锤式破碎机，第二章生物量气化发电(4学时)，12，第一节生物量收集，储藏和前处理2，破碎2 )剪切式破碎：固定有冯辊型往复剪切破碎机、林德曼型剪切式破碎机(先压缩后剪切)、旋转剪切式破碎机(利用高速旋转的旋转刃和固定刃的间隙进行压碎和剪切破碎)。 第二章生物量气化发电(4学时)、13、第一节生物量收集、储存和预处理2、储存生物量生产的周期性和发电站运行的连续性，需要建立适当的燃料储存系统。 1 )收集点的储藏：包括稻草户的保存：在院子周围晾干保管，适合比较安全，经济不发达的地区；2 )集中存储：容易引进，适合持续生产，但成本高。 在先进地区比较适合。第二章生物质气化发电(4学时)、14、第一节生物质收集、储藏和预处理3、燃料输送和供给-从仓库将炉膛生物质从仓库输送到燃烧系统的供给装置，对燃烧系统的性能有一定的影响。 应该考虑的因素：生物量粒子的大小、含水率等2 )搬运距离和高3 )搬运量4 )初期投资、运转、保养费用等。 原料输送，适合长距离输送的力输送和带输送：低成本螺旋输送：距离短，一般约6m。 第二章生物量气化发电(4学时)、15、第一节生物量收集、储存和预处理3，燃料输送和供给-包括从仓库到炉膛三个阶段：1)燃料因重力和机械力的作用而从储藏室排出，根据给料器分为三种方式：重力作用给料器第二章生物量气化发电(4学时)、16、第一节生物量的收集、储藏和预处理3，包括燃料输送和供给-燃料从仓库到炉膛三个阶段：2)将燃料输送到炉膛，包括气力输送，管道内输送和槽内输送3 )将燃料进入炉膛，直接重力方式，非直接螺杆供给方式、活塞供给方式、第二章生物质气化发电(4学时)、17第一节生物质收集、储藏和预处理4、发电站供给技术的小型发电站多采用空气输送装置：用倾斜臂式进料器将燃料排出到仓库，从空气输送到气固分离装置，通过重力作用将燃料在大型发电站，多采用带式或活塞式的供给系统，通过输送带输送到活塞式供给器，在炉堂燃烧。 燃烧的烟经过热面的降温和除尘后排出。 第二章生物量气化发电(4学时)、18、1、压缩原理的压缩也称为压密，是用外力对松弛的固体加压以缩小体积、增加密度的方法，一般压缩成棒状、粒状、块状。 压缩包括实体填充、表面变形和破坏、塑性变形三个过程。 塑性变形是生物量在外力作用下比密度增加数百倍至数千倍，产生复杂的机械啮合和分子间结合，难以恢复到原来的形状的过程。 第二章生物量气化发电(4学时)，第二节生物量压缩成形，19，2，压缩过程根据压缩力分为高压压缩(100MPa )、带加热的中压缩(5-100MPa )和添加粘合剂的低压压缩(5MPa )。 压缩技术表明：1)湿润冲压成形技术：将生物量在高温下浸渍几天，纤维柔软，湿润、邹裂，开始部分分解腐烂，压缩成形容易，热值达到23MJ/kg。 第二章生物量气化发电(4学时)，第二节生物量压缩成形，20，2 )碳化成形工艺生物量在高温分解产生可燃性气体、木醋酸、焦油等物质后，生成木炭，用粘合剂粘接加压，形成一定形状的块状炭。 3 )捆扎成型技术在生物量收获的季节，用捆扎机对生物量进行捆扎压缩收集处理。 第二章生物量气化发电(4学时)，第二节生物量压缩成形，21，4 )热压成形技术在一定温度条件下压缩成形生物量。 可以分为仅在成形部位加热的非预热热压工序，或者在成形前分别加热预加热和成形部位的预热冲压成形工序。 加热的目的：生物量的一部分成分，如使木质素软化作为粘合剂的生物量表面碳化在模具表面粘连，避免难以从模具中出来，从而使生活物质的结构塑性变形，提供能量。 热压成形是生物量压缩的主流技术。第二章生物量气化发电(4学时)，第二节生物量压缩成形，22，4 )热压成形工序I )螺旋挤压成形：最初开发的热压成形设备，用途最广的II )活塞压力成形机：分为机械驱动和液压驱动，运转稳定性差III ) 压辊式成型机：根据主要用于生产颗粒状成型燃料的压模形状，分为卧式和立式两种机型结构简单，结构紧凑，使用方便。 第二章生物量气化发电(4学时)，第二节生物量压缩成形，23，4 )热压成形过程的生物量压缩成形，缓慢的阶段：随着压力的增加，生物量的变形速度快，压力和变形呈线性关系的小压力下能够获得大的压缩量以内部压缩为主的压迫阶段：压力和变形呈近似的线性关系，第二章生物量气化发电(4学期时)，第二节生物量压缩成形，24，3，影响压缩成形的要素1 )生物量的种类：不同种类的差大的稻草中含有木质素，没有熔点， 在具有软化点的温度70-110C下，在粘接力增加的温度200-300C下木质素软化，相互有良好的粘接作用2 )含水率：一般在15%-25%间块状或棒状成形燃料的含水率为10%以下； 水分含量过低会影响木质素的软化，过高会发生“蒸汽堵塞和炮击”现象。 第二章生物质气化发电(4学时)，第二节影响生物质压缩成形，25，3，压缩成形的因素3 )粒度及其分布：一般压缩前进行筛分的粒度小时，流动性好，成形物容易密合的粒度过小时，流动性反而降低，成形物的强度降低。 4 )成形压力：压力是生物质压缩成形的基本条件。 施加压力的作用：破坏生物质的物质相结构，提高生物质分子间的凝聚力的生活物质在模具内成形，创造必要的条件。 第二章生物量气化发电(4学时)，第二节影响生物量压缩成形，26，3，压缩成形的因素5 )粘着性：其本身也燃烧，保证了成形物的充分强度和耐潮分解性，并且在燃烧时不产生烟尘和异味。 一般有无机粘合剂、有机粘合剂、纤维系粘合剂。 无机粘合剂有粘土等有机粘合剂有焦油、沥青、树脂等的纤维系粘合剂有废纸纸浆、水解木纤维等，价格低廉，具有优异的粘合力。 6 )温度： 150-300C之间温度过高，耗电增加，第二章生物质气化发电(4学时)，第二节生物质压缩成形，27，1，生物质燃烧技术生物质煤可分为火炉燃烧、锅炉燃烧、垃圾燃烧和固体燃料燃烧。 炉子燃烧起来很容易。 锅炉乙烯燃烧和垃圾焚烧适合大规模利用生物量，效率高，但投资高，垃圾热量低，投资大。 固体燃料燃烧是将生物质压缩固化后，用传统设备燃烧，投资小，节能。 第二章生物质气化发电(4学时)，第三节生物质燃烧和发电过程系统，28，1，生物质燃烧技术1 )生物质燃料发热量：单位为kJ/kg，取决于燃料的化学组成和可燃成分的多少2 ) 生物量燃烧反应过程-干燥：在加热条件下对生物量进行脱水-挥发分析燃烧： 150C时，挥发成分产生一氧化碳、氢、低分子烃等而燃烧-焦炭燃烧：挥发成分燃烧后，氧与碳接触燃烧，第二章生物量气化发电第三节生物质燃烧和发电工艺系统，29，1，生物质燃烧技术3 )生物质燃烧特性由于生物质燃料特性和化石燃料不同，燃烧过程中的燃烧机制、反应速度等和化石燃料不同4 )影响燃烧的因素(1)水分含量：水分蒸发强吸收热超过该值时，需要辅助燃烧。第二章生物质气化发电(4学时)，第三节生物质燃烧和发电过程系统，30，1，生物质燃烧技术4 )影响燃烧的因素(2)空气供给量：空气量太小，燃烧不完全的空气量太大，空气吸收热量增大，温度第二章生物质气化发电(4学时)，第三节生物质燃烧和发电过程系统，31，1，生物质燃烧技术4 )影响燃烧的因素(4)反应时间：燃烧反应需要一定的时间，有利于燃烧反应的完整性。 (5)气固混合：气固混合：燃烧时灰分在炭表面堆积、被包复，能适当扰乱灰层，有利于炭表面与氧接触燃烧。 (6)灰分：灰分是不燃成分，灰分高，热量低，第二章生物质气化发电(4学期时)，第三节生物质燃烧和发电工艺系统，32，1，生物质燃烧技术4 )影响燃烧的因素(7)反应温度：高温度有利于燃烧，而巴(8)影响燃烧的三个因素：-温度：燃烧的第一条件。 一般干燥的生物质着火点在250C左右，400C条件下干燥的生物质容易燃烧，第二章生物质气化发电(4学时)，第三节生物质燃烧和发电过程系统，33，1，生物质燃烧技术(8) 影响燃烧的三个因素：-适当的空气量和燃料良好地混合：空气是生物质氧化燃烧所必需的条件，良好的干扰使灰分从碳表面脱落，有利于燃烧。 -充分的燃烧时间和空间：空间太小，燃料滞留时间短，适当延长燃烧不充分的滞留时间，有利于充分燃烧。 第二章生物质气化发电(4学时)，第三节生物质燃烧和发电过程系统，34，1，生物质燃烧技术5 )生物质燃烧和煤的差异(1)碳含量少：一般为50%左右，热量低； (2)氢含量稍多：一般比煤稍多，存在于挥发成分中，析出速度过快时，燃烧不完全，发出黑烟；(3)氧含量多：热量低，但燃烧时的补给空气量少；(4)密度小：土地稀疏，第二章生物量气化发电第三节生物质燃烧和发电过程系统，35，1，生物质燃烧技术5 )生物质燃烧和煤的差异(5)硫含量低：一般硫含量低于0.12%； (6)生物质燃烧析出的二氧化碳是零排放(7)灰渣可以综合利用，第二章生物质气化发电(4学时)，第三节生物质燃烧和发电过程系统，36，2，生物质燃烧发电过程1 )概况：生物质燃烧发电生物质燃烧发电技术主要包括原料预处理技术、蒸汽锅炉多种原料适用性、蒸汽锅炉高效燃烧、汽轮机效率。 在美国，欧洲，芬兰等有比较成熟的生物量燃烧发电技术的丹麦更先进，设置容量约40MW。 第二章生物质气化发电(4学时)，第三节生物质燃烧和发电过程系统，37，2，生物质燃烧发电过程2 )生物质燃烧发电系统生物质燃烧系统是原料收集系统，预处理系统，储藏系统，供给系统，燃烧3 )生物量燃烧设备分为大型锅炉、中型锅炉和热发电机，根据燃料品种分为木材炉、暖炉、粒子燃烧炉等，第二章生物量气化发电(4学时)，第三节生物量燃烧和发电过程系统，38，2，生物量燃烧发电欧洲各国等生物质成型材料燃烧设备已经配套，有冲压成型、球团成型机和配套燃烧设备。但是，存在燃料品种单一、容易断货、功耗高等缺点。 第二章生物量气化发电(4学时)，第三节生物量燃烧和发电流程系统，39，2，生物量燃烧发电流程3 )生物量燃烧设备主要是I )一体式锅炉：燃烧室和受热面一体，火山式炉级水平式炉级倾斜式炉级，第二章生物量燃烧设备第三节生物质燃烧和发电过程系统、40、