生物质燃烧发电技术的应用与展望

1、分类号郑州电力高等专科学校毕 业 设 计（论 文）题 目： 生物质燃烧发电技术的应用与展望并列英文题目：Application and Prospect of Biomass BurningPower Generation Technology. 系部 动力工程系 专业 电厂热能动力装置姓名 班级 指导教师 职称论文报告提交日期2012年6月1日郑州电力高等专科学校摘要本文章主要介绍了生物质能源的类别，生物质能的利用形式，生物质能直接燃烧发电的流程以及其一些其他注意事项，最后系统的介绍一下阳光凯迪新能源有限公司第二批生物质发电厂的一些基本的东西。其中，第一部分介绍了生物质的组成与利用，第二部分

2、介绍了生物质直接燃烧的一些知识，第三部分介绍了生物质电厂的基本流程，第四部分介绍了生物质电厂的污染物控制和一些问题，第五部分介绍了凯迪生物质电厂的一些基本情况，第六部分介绍了我国生物质能源的开发前景。由于本人对生物质能源接触不久，以及手中资源的限制，因此文章中有不当之处，敬请批评指正。 关键词 生物质 燃烧 预处理 收集 储存 污染物 生物质能源 锅炉 汽轮机 流化床SummaryThis article introduces the categories of biomass energy use in the form of biomass energy, biomass direct c

3、ombustion power generation processes, and a number of other considerations, the final system tell us about the sun Cadillac New Energy Co., the second batch of biomasspower plants are some basic things. The first part describes the composition and use of biomass, the second part of the knowledge of

4、the direct combustion of biomass, the third section describes the basic process of biomass power plants, biomass power plant pollution material control and some of the issues, part V describes some basic information of the biomass power plant in Cadillac, part VI describes the prospects of developme

5、nt of biomass energy in China. I contact with biomass energy soon, as well as the hands of resource constraints, the article is inappropriate, please criticized the correction.KeywordBiomass Combustion Pretreatment collect store Pollutants Biomass energy boiler turbine Fluidized bed 目录引言2第一部分 生物质及其利

6、用方式 4一 生物质的定义及分类4二 生物质能的利用方式5第二部分 生物质燃烧及发电工艺6一 生物质燃烧6二 生物质燃烧发电工艺7第三部分 农林废物的收集与供应11一 农林废物的收集与供应11二 农林废物预处理12三 燃料储存与给料系统13四 农林废物燃烧系统14五 余热利用系统17第四部分 污染物控制和常见问题18一 烟气的生成与控制18二 氮氧化物的生成与控制18三 生物质在实际燃烧过程中需要注意的问题19四 秸秆在流化床中引起结块问题21第五部分 第二批凯迪生物质发电厂实例21一 锅炉整体布置概述22二 锅炉汽水流程22三 汽轮机侧系统的运行25四 燃烧系统的运行28第六部分 生物质能源

7、展望.30附录31参考文献43引言2003年以来,我国不断出现油荒、煤荒和电荒，以及国际市场原油价格的不断上涨加重了人们对能源危机的担心，促使人们更加关注时间能源的供需现状和趋势，也更加关注中国的能源供应安全问题。从能源总量来看，我国是时间第二大能源生产国和第二大能源消费国，煤炭的剩余可采储量约为1145亿t，石油的剩余可采储量约为22亿t，天然气的剩余可采储量约为2万亿立方米。从人均拥有量来看，煤炭、石油和天然气分别为世界人均水平的70%、10%和5%。按目前剩余可采储量和能源消费量来看，煤炭还可以采5年左右，石油还可以采40年左右，天然气还看采40年左右。要解决好我国的能源供应问题，满足经

8、济发展的需求，除了切实转变经济增长方式，努力提高能源利用效率，全面建设高效和节能型社会外，还必须高度重视可再生能源的开发利用，努力增加能源的供应量。因此，构筑清洁、安全、经济的能源体系，必定是一向十分紧迫而又艰巨的任务。我国在2005年2月28日颁布了中国可再生能源法，其中第四条规定，“国家奖可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域”；第十二条规定，“国家奖可再生能源开发利用的科学技术研究和产业发展列为科技发展与高科技产业发展的优先领域”，这充分体现了可再生能源的开发将成为我国基本能源政策。今后15年，我国生物质能发展的重点是生物质能发电、沼气工程、生物液体燃料和生物质固体成型燃料。可再生能

9、源中长期发展规划确定的主要发展目标是：到2010年，生物质发电达到550万kw，生物质液体燃料达到200万吨，沼气年利用量达到190亿立方米，生物固体成型燃料到达100万吨，生物质能年利用量占到一次能源消费量的1%；到2020年，生物质发电装机达到2000万kw，生物液体燃料达到1000万吨，沼气年利用量到达400亿立方米，生物固体成型燃料达到5000万吨，沼气年利用量达到400亿立方米，生物固体成型燃料达到5000万吨，生物质能年利用量占到一次能源消费量的4%。生物质能高新转换技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程，满足农民富裕后对优质能源的迫切需求，同时也可在乡镇企业等生产领域中得

10、到应用。由于中国地广人多，常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求，而且由于国际上正在制定各种有关环境问题的公约，限制二氧化碳等温室气体排放，这对以煤炭为主的中国是很不利的。因此，立足于农村现有的生物质资源，研究新型转换技术，开发新型装备既是农村发展的迫切需要，又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要。将此篇文章设为精华文章第一部分 生物质及其利用方式一 生物质的定义及分类（一） 生物质定义 从广义上讲，生物质是指有机物中除化石燃料以外的所有来源于动植物的可再生物质。生物质能主要是指绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在植物内部的能量。植物吸收太阳能，将水和二氧化碳合成有机

11、物，放出氧气， 动物以植物为生，所以归根结底，生物质能都来源于太阳能。生物质能还是唯一可储存的太阳能。当今世界文明所需的化石燃料也都是古代动植物的产物。（二） 生物质分类 依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。 林业资源：林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等。 农业资源：农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物)；农业生产

12、过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。 生活污水和工业有机废水：生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。 城市固体废物：城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物

13、构成。其组成成分比较复杂，受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。 畜禽粪便：畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质（主要是粮食、农作物秸秆和牧草等）的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。二 生物质能的利用方式生物质能按其最终转化和利用的燃料状态可划分为气态、液态和固态生物质能。气态生物质燃料的制备方式主要有厌氧发酵生产沼气和热解气化方式。主要的方法有生物质制沼气、生物质气化和生物质制氢。液态生物质燃料是以生物质为原料，制取液体燃料的工艺，所制备的液体燃料便于运输，扩大了应用范围。生物质液化制取液体燃料是有发展潜力的技

14、术，其转换方法可以分为热化法、生化法、机械法和化学法。生物质液化的主要产品是燃料油和醇类燃料。典型的液体生物质燃料的转化方式有生物质热解制燃料油，生物质液化制醇类燃料，植物燃料油制生物柴油和生物质浆体燃料。固态生物质燃料的利用方式主要有直接燃烧、固化成型、与煤混燃以及与固态氧化剂混合成新型燃料。其中通过直接燃烧生物质获得热能是目前生物质能利用的最主要方式。第二部分 生物质燃烧及发电工艺一 生物质燃烧 目前，生物质的开发利用技术主要包括生物质的固化、气化、液化，以及生物质直接燃烧。生物质直接燃烧技术无疑是最简便可行的利用生物质资源的方式之一。虽然不同种类的生物质在组成成分和物理特性等方面有差别，

15、一般认为生物质的燃烧分为三个阶段，主要分为干燥、挥发分的析出燃烧和残余焦炭的燃烧三个阶段。（1） 干燥阶段生物质中含有一定量的水分，如在进入燃烧装置之前没有进行干燥处理，则在燃烧过程需要提供热量使水分蒸发。对于含水量较高的生物质，有可能还需要辅助燃烧助燃，以维持燃烧的稳定。(2) 挥发分析出燃烧阶段    当生物质被加热到150摄氏度左右时，挥发分开始释放出来。挥发分是二氧化碳、一氧化碳、氢气、低分子碳氢化合物气体组成的混合物，其中氢气、低分子碳氢化合物和一氧化碳是可燃成分，在高温下开始燃烧，同时释放出大量热量，由于挥发分的成分复杂，其燃烧反应液十分复杂。(3)

16、焦炭燃烧阶段   生物质颗粒被干燥后，灰分开始暴露出来，同时包裹固定碳，如果在挥发分燃烧过程中氧气不能达到固定碳表面，碳是不能燃烧的，只能在挥发分燃烧结束之后，碳与氧气接触，才能开始发生燃烧反应。在生物质含水量低，高温燃烧条件下，生物质燃烧的基本过程也可分为：生物质脱挥发分、挥发分燃烧和谈的燃烧。二 生物质燃料与煤燃料的区别生物质燃料和煤炭相比有以下一些差别：(1)含碳量较少。生物质燃料中含碳量最高的也仅50%左右，相当于生成年代较少的何美钿含碳量，特别是固定碳的含量明显的比煤炭少，因此生物质燃料热值较低。（2）含氢量稍多，挥发份明显较多。生物质燃料中的碳多数和氢结合成低分

17、子的碳氢化合物，到一定的温度后热分解而析出挥发物。所以，生物质燃料易被燃烧，燃烧初期，挥发份析出量较大，在空气和温度不足的情况下易产生黑色火焰。在使用生物质为燃料的设备设计中必须注意到这一点。（3）含氧量多。生物质燃料含氧量明显地多于煤炭，它使得生物质燃料热值低，但易于燃烧，在燃烧时可相对地减少供给空气量。（4）密度小。生物质燃料的密度明显地较煤炭低，质地比较疏松，特别是农作物秸秆和粪类。这样使得这类燃料易于燃烧和燃尽，灰烬中残留的碳量比煤炭中的碳含量少。（5）含硫量低。生物质燃料含硫量大多小于0.120%，燃烧时不必设置单独的脱硫装置，降低了成本，又有利于环境的保护。（6）生物质燃烧所释放出

18、的CO2与其生长时通过光合作用所吸收的CO2相当，当不考虑运输排放时，可以认为是CO2零排放，有助于缓解温室效应。（7）生物质燃烧后的灰渣可加以综合利用。（8）生物质燃料可与煤混合燃烧，既可以减少运行成本，提高燃烧效率，又可降低有害气体的排放浓度。（9）采用生物质燃烧可以最快速度地实现各种生物质废物的减量化、无害化、资源化利用。三 生物质燃烧发电工艺（一） 生物质燃烧发电系统生物质直接燃烧发电是由生物质锅炉利用生物质直接燃烧后的人能产生蒸汽，再利用蒸汽推动汽轮机发电系统进行发电，在原理上与燃煤锅炉火力发电十分相似。通常燃烧发电系统的构成包括生物质原料收集系统、预处理系统、存储系统、给料系统、燃

19、烧系统、热利用系统和烟气处理系统。(二) 生物质燃烧电厂的流程：生物质原料从附近各个收集点运送至电站，经预处理后存放到原料存贮仓库，仓库容积至少保证可以存放5天的发电原料量；燃烧油原料输送装置将预处理后的生物质送入锅炉燃烧，通过锅炉换热，利用生物质燃烧后的热能把锅炉给水转化为蒸汽，为汽轮机发电机组提供汽源进行发电。生物质燃烧后的灰渣落入出灰装置，由输灰机送到灰库。烟气经过烟气处理系统后由烟囱排放入大气中，其蒸汽达到部分与常规的燃煤电厂的蒸汽发电部分基本相同。(三) 生物质燃烧技术分类生物质现代化燃烧技术主要分为层燃、流化床和悬浮燃烧等三种形式。层燃方式 依据燃料与烟气流动的方向不同，可将炉排燃

20、烧技术分为三类。（1）顺流燃料与烟气的流动方向相同，适合于较干燥的燃烧以及带空气预热器的系统。顺流的方式增加了未燃尽气体的滞留时间以及烟气与燃料层的接触面。(2)逆流燃烧与烟气的流动方向相反，适合于含水量较多的燃料。热烟气将与新进入燃烧室的燃料相接触，将热量传递给新燃料，其中水分将迅速蒸发出来。(3)叉流烟气从炉膛中间流出，综合了顺流和逆流的优点。层燃技术的种类很多，其中包括固定床、移动炉排、振动炉排、振动炉排和下饲式等，可适与含水率较高、颗粒尺寸变化较大及灰分含量较高的生物质，具有较低投资和操作成本，一般额定功率小于20MW。采用层燃技术开发生物质能，锅炉结构简单、操作方便、投资与运行费用都

21、相对较低。由于锅炉的炉排面积较大，炉排速度可以调整，并且炉膛容积有足够的悬浮空间，能延长生物质在炉内燃烧的停留时间，有利于生物质燃料的完全燃烧。但生物质燃烧的挥发分析出速度很快，燃烧室需要补充大量的空气，如不及时将燃烧与空气充分混合，会造成空气供给量不足，难以保证生物质燃料的充分燃烧，从而影响锅炉的燃烧效率。  流化床方式 流化床是基于气固流态化的一项技术。流化床燃烧技术燃料适应范围广，能够使用一般燃烧方式无法燃烧的石煤和煤矸石等劣质燃料、含水率较高的生物质及混合燃料等；此外，流化床燃烧技术可以降低尾气中氮与硫的氧化物等有害气体含量，保护环境，是一种清洁燃烧技术，得到了广泛地应用。阳

22、光凯迪电厂目前全部应用的是循环流化床燃烧技术。 悬浮燃烧方式 生物质悬浮燃烧技术与煤粉燃烧技术类似。在悬浮燃烧中，生物质需要进行预处理，颗粒尺寸要求小于2mm，含水率不能超过15%。需要将生物质粉碎至细粉，然后将生物质与空气混合后一起喷入燃烧室内，呈悬浮燃烧状态，由于涡流的存在，有利于气固混合。通过采用精确的燃烧温度控制技术，悬浮燃烧系统可以再较低的过量空气条件下高效运行，采用生物质颗粒中碱金属的影响，高燃烧强度会导致炉墙表面温度较高，致使结焦现象时有发生。(四) 生物质与煤混合燃烧技术生物质与煤混合燃烧技术可分为直接混烧和气化利用两种形式。（一）直接混烧直接混烧是先对生物质进行预处理，然后直

23、接输送至锅炉燃烧室的利用方式。采用的方式可以是层燃，流化床和煤粉炉等燃烧方式。当采用煤粉炉作为燃烧设备时，生物质的预处理可分为以下三种方式。（1）生物质与煤预先混合，然后经过磨煤机粉碎后，通过分配系统输送至燃烧器。此方式可以充分利用原有设备，简单易行，低投资，但有可能降低锅炉的出力，限制了生物质种类和使用比例，如树皮会影响磨煤机的正常使用。（2）生物质与煤分别处理，包括计量粉碎，然后通过各自管路输送至燃烧器前，此方式需要安装生物质燃料管道，控制好维护锅炉比较麻烦。（3）与第二种方式基本相同，不同的是为生物质准备了专门的燃烧器单独使用，此方式投资成本最高，但一般不会影响锅炉的政策运行。此外，当使

24、用农作物作为燃料时，要考虑可能引起的一系列问题，如秸秆有可能会引起燃料仓堵塞和锅炉的结焦。（二）生物质气化气与煤混烧利用在采用气化方式时，首先将生物质在气化炉中气化，产生燃气，经简单处理后，直接输送至锅炉燃烧室与煤进行混合燃烧。气化利用方式产生的燃气温度为600900，并不需要冷却过程，在炉内完全燃烧时间短，且可将生物质灰与煤分离，具有一定的灵活性。第三部分 农林废物燃烧发电 农林废物是一种重要的生物质，包括：农作物秸秆、果实外壳和其他残留物，林木修剪物等。将农林废物用来发电是处理农林废物的有效途径，不仅能有效利用农林废物的能量而且还能减少不合理利用对环境造成的污染。农林废物燃烧发电系统包括：

25、1原料的收集与供应；2燃料的预处理；3燃料输送和加料系统；4燃烧系统5余热回收系统；6烟气净化系统等。一 农林废物的收集与供应对于农作物废物发电战，农林废物收集成本是影响发电成本的重要因素。农作物秸秆具有以下特点1、堆积密度小，要求储藏空间大；2、收获期短，尤其是对于两季种植的地区，需要及时收集，以便翻整耕地，一般仅有20天左右的时间；3、分布广散，由于我国的农村制度，秸秆等生物质原料分布广且分散，不容易收集；4、易霉变和引发火灾。农作物秸秆依靠传统收集技术与手段，难以实现秸秆的快速收集更难以满足工业化利用的规模。   秸秆的收集方法与途径直接影响成型燃料的生产成本。因此，

26、在确定最终燃料价格时应设定一定的比例，也就是按原料的品种、质量以及获得的难易程度，定出不同的生产规模，利用等价交换的方法鼓励生产者生产者提供充足的原料。  目前，农作物秸秆等生物质原料主要是靠人工收集的方法获得。一般采用分散和集中储藏等两种收集模式。二 农林废物预处理农林废物中水分变化大，能量密度低，需要对农林废物进行预处理，以增加其能源密度，减少收集、运输和存储的成本，并满足不同燃烧系统的要求。不同燃烧工艺对农林废物原料特性有不同要求，一般预处理可分为干燥、破碎、造粒、固化成型等。  农林废物的干燥  干燥是利用热能将农林废物中的水

27、分蒸发排出，获得干物质的过程。生物质的种类、当地的气候情况、收获的时间和预处理方式的不同，对农林废物水分均有影响。依据是否使用热源，可将农林废物干燥分为自然干燥和人工干燥。  农林废物的破碎：破碎是利用机械的方法克服固体物料内部的凝聚力而将其分裂的一种工艺，也即用机械力将物料由大块碎成小块。破碎常用的方法有击碎、磨碎、压碎与锯切等。 生物质破碎工艺流程主要包括粉碎、输送、调湿等，按原料破碎次数可分为一次破碎工艺和二次破碎工艺。   农林废物的压缩成型：压缩又称压实，是通过外力加压于松散的固体物上，以缩小其体积，增大密度的一种操作方法。秸秆等生物质固体成型

28、原理可解释为密实填充、变形与破坏、塑性变形三种原因。生物质压缩成型工艺形式的划分有多种，依据主要工艺的差别，可以从广义上将生物质压缩成型工艺划分为湿压成型、热压成型，碳化成型等三种主要形式。影响农林废物压缩成型的因素有废物种类、含水率、颗粒和粒度分布、成型压力、黏结性、加热湿度等。   农林废物运输：燃料的供应和运输是制约生物质电厂容量和生存的一个重要因素，特别是运输费用手生物质发电成本中非常重要的组成部分，在建立生物质发电厂之前，必须充分考虑农林废物燃料的运输费用。三 燃料储存与给料方式 (1)燃料的储存 由于农林作物生产周期性和电厂运行的连续性，建立合适的燃料储存系统是

29、十分必要的。燃料储存占地面积十分庞大，可以分为收集点储存和电站内部储存。另外针对我国农村农业生产的具体情况，地区不同，收集点储存可以采用秸秆户存和集中存储两种方式。燃料输送给料方式 农林废物从燃料储仓输送至燃料系统需要输送给料装置，它对燃烧系统性能有着一定的影响，设计良好的输送给料装置应该考虑一下几个方面因素：1生物质颗粒尺寸、粒径分布及含水率等特性。2输送的距离和高度。3输送量。4初投资、运行和维护费用等。  原料输送一般分为：气力输送、带式输送和螺旋输送。对于长距离输送小颗粒原料，气力输送是很有效的方法，但是气力输送需要较高的能量消耗；带式输送适合于输送未经粉碎的原料，

30、它的成本低，消耗能量少；螺旋输送适用于输送距离相对较短、粉碎好的原料，但是输送的距离受到限制，一般的输送距离为6m左右。输送系统输送系统的目标是将燃料从储仓输送到炉膛，通常分为三个阶段：（1）燃料从储仓中给出燃料借助重力或是机械力等的作用从储仓排出。根据给料器的不同可以分为三种主要的形式：重力作用给料器、旋转给料器、往复式给料器。（2）将燃料输送到炉前燃料可以通过三种方式输送到炉前：1）气力输送：通过压缩空气将燃料输送到炉前，通常传送的是干燥小谷类尺寸的颗粒燃料;2)管道内输送:通过螺旋给料器或是活塞，以水平或是倾斜方式传送物料；3）槽内输送：宽大的深槽（用钢铁或石头制成）和水平刮板制成一体，

31、通常和加料器相连。（3）将燃料加入炉膛这个阶段可以描述为5种方式：1）直接重力方式：燃料直接释放，燃料通常是小而规则的谷物类颗粒；2）非直接重力方式：采用接卸给料和重力结合，便于非规则尺寸的谷物燃料的流动；3)气力输送方式：将给料送到炉膛的底部或是旋风分离器，输送小而规则的谷类燃料；4）螺旋加料方式：螺旋加料器通常安装在炉膛的底部，和管道式输送装置相连，供给规则形状和尺寸的燃料。5）活塞加料方式；加料系统允许不规则燃料，一般来说，活塞都安装在底部或是在炉膛的一侧；电厂输送给料工艺的选择需考虑一下因素：（1）所需输送物料量。(2)生物质燃料特性。(3)所用热力流体的形式。(4)结构的复杂程度。四

32、 农林废物燃烧系统农林废物燃烧历史悠久，针对不同燃料和能量利用方式，可以设计出各种各样的燃烧设备。燃烧所释放出的能量可以生产不同的产品，如：热水、热空气、蒸汽等，热水可用来供热或制冷，蒸汽可用来发电或形成热电联产。现有的农林废物燃烧锅炉可以分为四类：一体式锅炉、有预燃室锅炉、悬浮燃烧锅炉、流化床锅炉，其中前两种锅炉采用炉排燃烧的形式。（一）一体式锅炉：燃烧室和受热面是一个整体，按照炉排形式的不同主要分为三种不同形式。（1）火山炉排生物质燃料由底部给入，常采用螺旋给料系统。炉排的形状像倒锥体，底部给料量取决于燃烧要求。燃烧后灰分沉积在炉排边界，通过人工除灰或自动除灰系统排出。一次风从燃料的底部给

33、入，为使燃烧更加充分，在燃料上部空间加入二次风，产生的烟气经过受热面后排出。（2）水平炉排炉排呈水平放置，通过重力、螺旋或活塞给料，燃料在炉排上部燃烧，一次风从炉排底部给入，在燃料的上部送入二次风，加强后期的扰动和供氧，以利于燃料的完全燃烧。（3）倾斜炉排炉排倾斜放置，这样有利于燃料流动和除灰，燃料通过重力、螺旋和活塞加料器等给入。一次风在炉子的底部送入，二次风在燃料的上部区域送入。(二）有预燃室锅炉 这种锅炉的燃烧室和受热面是分开的，燃料在预燃室中进行前期燃烧，后期燃烧和受热面吸热都发生在后续炉膛中，一次风在预燃室送入，起到引燃和前期燃烧的作用，二次风在后续的炉膛送入，加强燃料后期的燃烧和燃

34、尽。炉排形式和以上所介绍的一体式锅炉的三种炉排形式相同，后续炉膛中烟气都采用上流式。（三）流化床燃烧炉 目前国际上广泛采用流化床技术利用生物质。由于生物质燃料含灰量少，燃烧后难以形成稳定的床层，部分生物质因其特定的形状难以流化，因此需要在流化床中加入合适的床料以改善流化质量，为高水分、低热值的生物质燃烧提供优越的着火条件。床料的选用应考虑如下几个因素：具有与所燃烧的生物质燃料相匹配的流化性能；热物性适物流化床燃烧使用，如耐磨性、硬度、密度等，应适应炉体的需要；价格低廉，无毒无味，易于获得。如河沙、石英砂、大理石颗粒等，是备选的床料。对生物质与床料混合比例，以及床层内流化特性需要根据具体情况进行

35、实验或模拟计算确定。流化床燃烧炉可安装螺旋、活塞或气力输送给料系统。循环流化床锅炉的燃料及脱硫剂从流化床布封室上不给入，在炉内，燃料燃烧，脱硫剂发生化学反应。循环流化床的硫化速度可增加到5-10m/s，在较高气流速度作用下，大量固体颗粒被携带出燃料室，经高温旋风器分离后，返回到燃烧室继续燃烧。经旋风分离器导出的高温烟气，在稳步烟道受热面换热后，通过除尘器从烟囱排出。更大的扰动带来了更好的传热效果和均匀的温度分配，可使用更小的粒子（直径为0.2-0.4mm）。循环流化床燃烧技术与凄然技术相比燃料适应性更强，燃烧效率发哦，能达到95%-99%。流化床的原理：流化床的下部装有孔板，成为布风板，空气从

36、布风板下面的风室向上送入，布风板的上方堆有一定粒度分布的固体燃料层，为燃烧的主要空间。当气流速度发生变化时，燃料层将出现三种不同的状态。(1)固定床当空气的速度较低时，在燃料颗粒的重力大于气流推力的情况下，固体颗粒将处于静止状态，布风板上燃料层保持不动，成为固定床，层燃方式就属于这种状态。在这种状态下，只有空气与颗粒之间的相对运动，而固体颗粒之间相对静止，料层高度基本维持不变，空气通过料层阻力将与速度的平方成正比。(2)流化床如果逐渐增加气流速度，超过某一临界值，气流对料层的推力等于重力，燃料层的稳定性则遭到破坏，颗粒被空气托起上下沸腾，呈现出不规则运动，颗粒间的空隙加大，整个燃料层发生膨胀，

37、体积增加，处于松散的沸腾状态。由于固体颗粒组成的燃料层表现出流体特性，成为流化床，此燃烧方式成为沸腾燃烧。但是，此时固体颗粒仍然留在料层中，而无法被气流带着，即向上运动的绝对速度为零。料层开始膨胀是，成为临界流化点，此时气流速度为临界流化速度。实验表明，流化临界速度与固体颗粒的大小及其粒度分布、颗粒密度和气流物理性质有关。继续提高气流速度，因料层膨胀，颗粒间的空隙也增加，通过料层的实际风速趋于常熟，所以料层的阻力基本维持恒定值不变。(3)气流输送当空气流速继续增加超过一定限度时，稳定的沸腾状态呗破坏，颗粒将被气流带走，这种运动形式被称为气流输送，燃烧状态为悬浮燃烧。此时，料层已经不存在了，阻力

38、下降，携带固体颗粒飞走的空截面气流速度，称为极限速度，在数值上等于颗粒在气流中的沉降速度。综上所述，如果要保持料层的流态化，关键的因素在于适当的气流适当，气流适当大于临界流化适当，而小于极限适当。    循环流化床主要由燃烧室、飞灰分流器收集装置、飞灰回送装置及外部流化床换热器等组成。   （1）燃烧室：以二次风入口为界限将燃烧室分为两个区域。二次风入口下部为大粒子还原气氛燃烧区，属密相区；上部为小粒子氧化气氛燃烧区，属稀相区。燃料的燃烧脱硫过程主要在燃烧室内完成。一般燃烧室内布置受热面，主要完成大约50%热量传递过程。&#

39、160;  （2）飞灰分离装置：是循环流化床的关键部件之一。其形式决定了燃烧系统和锅炉整体的形式和紧凑性，影响燃烧室气动力特性、传热特性、飞灰循环和燃烧效率等。主要形式包括高温耐火材料砌筑的旋风分离器、水冷或气冷旋风分离器、惯性分离器及多管分离器等。   （3）飞灰回送装置：将分离器收集下来的飞灰送回燃烧室玄幻燃烧，且保证燃烧室的高温烟气布经过飞灰回送装置直接流回分离器。通常采用的是非机械式装置，包括自动调节型和阀型送灰器。   （4）外部流化床换热器：可以使收集下来的飞灰全部或部分地通过外部流化床换热器冷却至50

40、0摄氏度，然后再送入窗内燃烧。（四）悬浮燃烧锅炉 通过气体的流动使燃料颗粒在炉膛内部保持悬浮状态燃烧。锅炉给料系统一般为气力输送型式，悬浮燃烧方式多用于对现有燃煤电厂的改造。余热利用系统  农林废物发电根据不同的技术路线，可分为汽机机、蒸汽机个斯特林机发电等。农林废物燃烧的热量还可以用来发展热电联产和热电冷三联产。五 余热利用系统 农林废物燃烧发电根据不同的技术路线，可分为汽轮机、蒸汽机和斯特林发电等。农林废物燃烧的热量还可以用来发展热电联产和热电冷三联产。 第四部分 污染物控制农林废物燃烧对环境的影响主要表现为排放物对大气的污染。直接排放到大气中的污染物为一次污染物。一次

41、污染物经阳光照射后发生光化学反应，生成的污染物为二次污染物。农林废物燃烧污染物的数量和种类与燃料的特性、燃烧方式、燃烧过程及控制措施等诸多因素有关，主要包括烟尘、一氧化碳、氮氧化物及氯化氢等。在农林废物燃烧过程中可采取避免污染物产生的措施，如通过选择合适的燃烧设备、燃烧过程的优化控制等方式，提高燃烧温度，延长滞留时间使空气与燃料充分混合，减少不完全燃烧热损失，提高燃烧效率，减少污染物的产生。一 烟尘的生成与控制烟尘中除包含灰粒外，还包括有机物和重金属等有害物质或强致癌物质，这些物质会影响人类的呼吸系统，危害人们的身体健康。烟尘可分为两种形式：粉尘和炭黑。1粉尘：农林废物燃烧时产生的飞灰，主要包

42、括炭和灰，层燃产生的飞灰粒径在10200um，悬浮燃烧产生的飞灰粒径在3100um。2炭黑：炭黑为气相析出型，农林废物挥发分在缺氧条件下，受热分解而形成的灰黑颗粒，炭黑颗粒极细，呈絮状，质量较轻。仅靠改善燃烧技术无法完全消除烟尘，需要通过净化装置去除大部分的烟尘。除尘器种类很多，按照除尘机理，可以分为机械式除尘、湿式除尘、过滤式除尘、电除尘和组合式除尘。二 氮氧化物的生成与控制影响温度型氮氧化物生成量的主要因素是燃烧温度、氧浓度和滞留时间，生物质燃烧的温度一般低于1500摄氏度，所以温度型氮氧化物生成量较少。抑制其生成主要采取的方法：1降低燃烧温度，并防止产生局部高温区。2降低氧气的浓度。3是

43、燃烧在偏离理论空气量的条件下进行。4缩短延期在高温区的滞留时间。影响燃料型碳氧化物生成量的主要因素是燃料含氮量、氧浓度和过量空气系数，抑制燃料型碳氧化物的生成的方法有：（一） 二段燃烧法因将空气分为两段供给而命名。二段燃烧将燃烧分为干馏和气相燃烧两个阶段，主燃烧区域送入的一次风，过量空气系数为0.7，通过优化温度和滞留时间，尽最大可能地将氨气和转化为氮气：辅助燃烧区域送入和汉斯的过量空气，以提高一氧化氮生成率至50%-70%。此方法需要精确的控制空气供给量，因此在小型系统的应用得到一定的限制。（二） 流化床燃烧技术由于流化床床温为800-900摄氏度，温度型氮氧化物生成很少。此外，在自由的空间

44、中，C和NH3、HCN等对NO具有分解作用，因此降低燃料型NOx的生成量。三 生物质在实际燃烧过程中需要注意的问题1、生物质水分含量较多，燃烧需要较高的干燥温度和较长的干燥时间，产生的烟气体积较大，排烟热损失较高。2、生物质燃料的密度小，结构比较松散，迎风面积大，容易被吹起，悬浮燃烧的比例较大。3、由于生物质发热量低，炉内温度偏低，组织稳定的燃烧比较困难。4、生物质挥发分含量较高，燃料着火温度较低，一般在250-350摄氏度温度下挥发分就大量析出并开始剧烈燃烧，此时若空气供应量不足，将会增大燃料的化学不完全燃烧损失。5、挥发分析出燃尽后，受到灰烬包裹和空气渗透困难的影响，焦炭颗粒燃烧速度缓慢，

45、燃尽困难，如不采取适当的必要措施，将导致灰烬中残留较多的余碳，增大机械不完全燃烧损失。由此可见，生物质燃烧设备的设计和运行方式的选择应从不同种类生物质的燃烧特性出发，才能保证生物质燃烧设备运行的经济性和可靠性，提高生物质开发利用的效率。四 秸秆在流化床中引起结块问题在使用流化床燃烧农作物秸秆时，由于床料通常使用石英砂（主要成分是二氧化硅，熔点在1450摄氏度以上）可与秸秆中的碳酸钠或碳酸钾发生反应，相应地，形成熔点在874和764摄氏度低温共熔混合物，引起其与床料相互粘结的问题，导致流化床温度和压力的波动。可使用其他床料（如长石、白云石、氧化铝等）替代石英砂作为床料。第五部分 第二批凯迪生物质

46、发电厂实例一 锅炉整体布置概述本工程采用高温超高压参数、单锅筒、自然循环、单段蒸发系统、集中下降管、平衡通风循环流化床锅炉，露天布置。锅炉主要由炉膛、高温绝热分离器和自平衡“U”形水冷回料阀及尾部3个部分组成。炉膛蒸发受热面采用膜式水冷壁、尾部第1、第2烟道采用汽冷包墙。炉膛下部布置水冷布风板，布风板上安装钟罩式风帽，具有布风均匀、防堵塞、防结焦和便于维修等优点。炉膛上部稀相区布置高温屏式三级过热器(SH3)。锅炉采用2台高温绝热分离器，布置在炉膛与尾部对流烟道之间，外壳由钢板制造，内衬绝热材料及耐磨耐火材料,分离器上部为蜗壳形，下部为锥形。防磨绝热材料采用拉钩、抓钉、支架固定。每台高温绝热分

47、离器回料腿下布置一个非机械型回料阀，回料为自平衡式，流化密封风由高压风机单独供给。回料立管及回料阀采用膜式壁结构，内衬45mm耐磨耐火材料。耐磨材料通过销钉固定在膜式壁上。炉膛、旋风分离器和回料阀三部分构成了循环流化床锅炉的核心部分物料热循环回路，燃料在炉膛内与循环物料混合并燃烧，产生热烟气，形成气固两相流。气固两相流在炉膛内向上流动。在这一过程中大颗粒循环物料在不同高度向下回落，形成循环流化床锅炉的内循环。其余循环物料随热烟气经炉膛出口进入分离器，进行气固分离，分离下来的固体颗粒经过回料阀返回到炉膛，形成锅炉的外循环。被净化过的烟气则经分离器出口烟道进入尾部烟道并依次流经布置在尾部第1烟道中

48、的低温屏式过热器、布置在尾部第2烟道的高温过热器、低温过热器、布置尾部第3烟道的省煤器和热管式空气预热器。过热蒸汽温度由布置在过热器之间的三级喷水减温器调节，减温喷水来自于锅炉给水。尾部第1、2烟道采用汽冷包墙，膜式壁结构，尾部第3烟道采用护板结构。炉膛与尾部第1、2烟道包墙均采用水平绕带式刚性梁来防止内外压差作用造成的变形。锅炉设有膨胀中心，各部分烟气、物料的连接烟道之间设置性能优异的膨胀节，解决由热位移引起的密封问题，各受热面穿墙部位均采用成熟的密封技术设计，确保锅炉的密闭性。锅炉采用焊接钢构架。锅炉采用支吊结合的固定方式。炉膛、尾部第一烟道、尾部第二烟道、过热器系统、省煤器系统和回料阀采

49、用悬吊结构。分离器、回料阀立管和热管空气预热器采用支撑结构。二 锅炉汽水流程锅炉给水经过水冷回料阀到省煤器入口集箱和水平布置的省煤器，进入省煤器的出口集箱，最后由省煤器引出管接至锅筒。在启动阶段，省煤器再循环系统可以将炉水从锅筒直接引至水冷回料阀进口集箱，从而保护水冷回料阀和省煤器。锅炉采用自然循环，锅筒内的锅水由集中下降管分配到炉膛水冷壁和和延伸墙水冷壁，经炉膛水冷壁和和延伸墙水冷壁加热后成为汽水混合物，随后经水冷壁上集箱和和延伸墙水冷壁上集箱、汽水引出管引入锅筒进行汽水分离。被分离出来的锅水进入锅筒水空间，进行再循环。分离出来的饱和蒸汽由锅筒顶部的饱和蒸汽连接管分别引至第1烟道的前墙、中间

50、墙，汇集到前墙下集箱和中间墙下集箱，再分别经过烟道的侧墙、后墙流入低温过热器入口集箱，然后依次经过低温过热器(SH1)、备用喷水减温器、低温屏式过热器(SH2)、二级喷水减温器、高温屏式过热器（SH3）、三级喷水减温器、高温过热器（SH4），最后将合格的过热蒸汽引向汽轮机。三 汽轮机侧系统的运行 生物质发电厂汽轮机侧的运行系统主要有汽水系统、润滑油系统、真空系统。其中汽水系统又可以分为给水除氧系统、循环水系统、凝结水系统和蒸发系统。润滑油系统是在机组启动和运行时，为各轴承提供润滑油，同时降低轴承温度。润滑油系统由主油泵、辅助油泵、直流润滑油泵、排烟风机、冷油器、滤油器、润滑油过压阀、注油器、盘

51、车装置组成。机组供油系统一部分由主油泵向汽轮发电机组轴承提供润滑油，一部分供注油器向机组轴承提供润滑油用油。真空系统的功能是在机组启动时，将凝汽器内的气体抽出，以达到机组启动所需的真空值，在机组正常运行时，抽出凝汽器汽侧的一些不凝结气体，以维持凝汽器的真空值。真空系统由凝汽器、低压加热器、高压加热器、轴封加热器、启动加热器、一级二级射汽抽汽器及相应的管道、阀门所组成。给水除氧系统由给水泵、除氧器以及给水管线组成。给水泵作为主泵，其功能是将除氧器的水升压后，经高压加热器、主给水管路送至锅炉省煤器。主要用于汽轮机组启动、停止、正常运行期间向锅炉供水，机组分系统试运期间主要用于向锅炉上水，以完成其它

52、系统的试运、酸洗、吸管和整套启动。同时，还向一级减温器、二级减温器提供减温水。循环水系统的主要功能是在各种运行条件下连续供给凝汽器和主厂房冷却水系统所需的冷却水。循环水泵是卧式泵，一台30MW机组配3台循环水泵，三根出水管之间以阀门连接，循环水泵在设计条件下连续运行。凝结水系统配置两台100容量的凝结水泵，其作用是将凝汽器热井之中的凝结水吸出，经升压后送出，凝结水经过射汽抽汽器、轴封冷却器、低压加热器加热后送至除氧器除氧。凝结水系统主要包括:凝汽器汽侧、凝结水泵、凝结水管道、射汽抽汽器、轴封加热器、低压加热器及除氧器等。凝结水系统设有二台凝结水泵，一运一备，并设有最小流量再循环管路。从轴封加热

53、器后接出，通过调节阀控制循环水流量大小，在启动和低负荷工况运行时，保证凝结水泵能长时间运行。机组配有射汽抽汽器、轴封加热器，两台低压加热器，各加热器均带有旁路管道，必要时可撤出运行。凝结水系统基本流程为:凝汽器热井凝结水泵射汽抽汽器汽封加热器低压加热器除氧器。凝结水出口母管还为以下辅助设备供水，主机汽封减温水、低压缸喷水、凝汽器疏水扩容器减温水、轴封加热器多级水封注水管供水。蒸发系统蒸发系统位于锅炉侧，锅炉给水经过水冷回料阀到省煤器入口集箱和水平布置的省煤器，进入省煤器的出口集箱，最后出省煤器引出管接至汽包。在启动阶段，省煤器再循环系统可以将炉水从汽包直接引至水冷回料阀进口集箱，从而保护水冷回

54、料阀和省煤器。锅炉采用自然循环。汽包内的锅水由集中下降管分配到炉膛水冷壁和延伸墙水冷壁。经炉膛水冷壁和延伸墙水冷壁加热后成为汽水混合物，随后经水冷壁上集箱和延伸墙水冷壁上集箱、汽水引出管引入管引入汽包进行汽水分离。被分离出来的锅水进入汽包水空间进行再循环。分离出来的饱和蒸汽出汽包顶部的饱和蒸汽连接管分别引至第一烟道的前墙、中间墙，汇集到前墙下集箱和中间墙下集箱，再分别经过烟道的侧墙、后墙流入低温过热器入口集箱，然后依次经过低温过热器、一级喷水减温器、低温屏式过热器、二级喷水减温器、高温屏式过热器、三级喷水减温器、高温过热器，最后将合格的过热蒸汽引向汽轮机。为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机

55、的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧气除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水打入锅炉，再过热器中把水已经加热到过热的蒸汽，送至汽轮机作功，这样周而复始不断的作功。在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水，这些补给水一般都补入除氧器中。四 燃烧系统的运行锅炉从前到后

56、依次为炉膛、分离器、及回料阀、尾部第一烟道、尾部第二烟道和第三烟道。炉膛和旋风分离器相连接，分离器下布置回料阀并通过回料斜管和炉膛下部相连接。炉膛、分离器和回料阀组成了锅炉的物料循环系统。炉膛内布置高温屏式过热器，尾部第一烟道内布置低温屏式过热器。尾部第二烟道内布置高温过热器、低温过热器。尾部第三烟道内布置省煤器和热管式空气预热器。燃烧系统是以锅炉为中心的系统，可分为一次风系统、二次风系统、高压流化风系统和烟气系统。锅炉采用平衡通风，零压点设置在炉膛出口处，通过引风机挡板的开度进行调节。一次风系统用风由一次风机提供。经过一次风机出口的冷风分冷热2路，一路经过空气预热器加热后成为热风，然后又分为锅炉一次风和锅炉启动用风。另一路不经过空气预热器，作为锅炉的播料风和给料密封风。锅炉一次风流经水冷风室和布风板上风帽进入炉膛底部，实现炉膛的物料流化，辅助燃料着火和助燃。锅炉点火期间此路风关闭，由启动用风代替。二次风系统用风由二次风机提供。二次风经过空气预热器加热后，分别进入上、中、下二次风箱及其支管，然后进入炉膛过渡区和稀相区，由