燃生物质循环流化床锅炉.ppt

燃生物质循环流化床锅炉可行性报告 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院 能源与环境工程研究所 别如山，杨励丹教授 1 开发利用生物质能的意义 每年经过光合作用固定下来的生物质能约是全世界能源消耗的10倍。目前被人们利用的仅占1.0％。 估计世界大陆上生物质的年产量为1011～1012吨干物质。 我国农作物的秸杆每年约为5～6亿吨，折合标准煤约2～2.4亿吨，森林每年可提供9000万吨薪柴(年实际开发量约为1.8亿吨)。林业加工过程生产的边角废料每年约为2400万立方米，折合标准煤150万吨。稻谷年产量约200兆吨，可获得稻壳约40兆吨，折合标准煤约20兆吨。 我国农村居民仅维持日常生活用能，每年就需要3亿吨标准煤，占全国能耗的30％，而这些能源的80％左右是由生物质能提供的。由于生物质能是可再生能源，开发利用生物质能具有广阔的前景。 生物质能的利用之所以受到世界各国的高度重视，还因为生物质是一种清洁燃料。生物质含硫量低，含氮量不高，燃烧后NOx和SO2的含量很低；生物质中灰分一般也很小，所以充分燃烧后烟尘含量极低。生物质燃烧过程具有二氧化碳零排放的特点，这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。 2 美国生物质燃料的利用 美国目前开发利用生物质能主要通过直接燃烧生物质产生蒸汽、电力。生物质原料主要为采伐业的枝桠等废弃物、不成材的树木、造纸和木材加工的废弃物以及稻壳、甘蔗渣等。在美国，采用流化床燃烧技术利用生物质能具有相当规模，如美国爱达荷能源产品公司已生产出燃生物质媒体流化床锅炉，蒸汽锅炉出力为4.5～50t/h，供热锅炉出力为1.06×107～1.32×108 kJ/h 。八十年代末，九十年代初，美国利用流化床燃烧技术开发大型燃废木循环流化床发电锅炉。 表1 美国燃生物燃料的发电站 （1989年资料） 续表1 3 瑞典生物质燃料的利用 瑞典是高度发达的工业化国家，但由于煤、石油资源贫乏，能源主要依赖进口石油。但瑞典森林资源丰富，森林覆盖率达58%，为了利用本国资源，减少石油进口，瑞典非常重视生物质能的开发利用。生物质能的利用量已占全国总能耗的16.1％，达到55亿KWh，其中的相当部分就是将树枝、树叶、树皮、森林废弃物、锯木屑和泥炭等运送到热电厂，在大型流化床锅炉中燃烧而得以利用的，尽管这些锅炉的含水量有时高达50～60％，但锅炉的热效率仍可达到80％。 4 丹麦生物质燃料的利用 丹麦为了减少二氧化碳的排放，计划每年燃烧700万吨干草，八万吨木屑，采用循环流化床锅炉，将干草与煤以60%：40%的比例送入炉内燃烧。锅炉参数为：出力为100t/h，蒸汽压力为9.0MPa，过热蒸汽温度490℃，热功率80MW。 5 我国生物质燃料的利用 从我国目前利用生物质能的状况看，由于直接燃烧生物质能占相当的比重，但燃烧设备落后，热效率很低，如农用柴灶炉热效率一般为10～20％，先进的柴灶炉热效率也仅在30％左右；现在以层燃方式燃生物质的锅炉数量很少，热效率也很低；生物质气化炉气化率低，所得的燃气热值不高等。因此提高这些锅炉、炉具的燃烧效率、热效率以及提高气化炉的气化率及燃气热值是急待解决的关键技术问题，对于节约能源有着极为重要的意义。 6 生物质燃烧方式的选择 植物的秸秆是一种生物废料, 它具有生物废料(如木屑、椰子壳、棕榈须等)的一般特点，即水分很高、灰分极小、挥发份很高、发热值偏低。燃烧过程中的烧结问题必需针对作物种类认真解决。 固体燃料有三种燃烧方式可供选择:（1）粉状燃烧 (2)层状燃烧 (3)流化床燃烧。 采用粉状燃烧时, 首先应将其制成粉末, 由于生物废料是非脆性材料, 磨制时易生成纤维团而不是粉状, 而且需要预先干燥, 而干燥高水分的秸秆要消耗大量的热，这样使锅炉结构、燃料准备系统复杂化，经济性不高。 采用层状燃烧时, 由于水分高, 干燥及预热过程需时较长, 在链条炉上将使着火迟延, 一但它燃尽后, 由于灰分很少, 不能在炉排上形成一层灰保护层，容易造成尾部炉排烧坏。 循环流化床是燃烧生物废料的最佳选择, 在流化床中, 床料具有很高的热容量, 给生物废料提供充分的预热及干燥热源, 对水分达50％左右的燃料, 可以稳定地着火燃烧, 由于灰分低，燃尽的残留物不足以形成床料, 因此需采用媒体流化床。 7 哈工大在生物质能利用方面的研究成果 哈尔滨工业大学从八十年代末期开始研究采用流化床燃烧技术开发利用生物质能。已完成生物质媒体流化床流化特性的研究；生物质在燃烧过程中产生烧结现象的研究；提高燃烧效率的研究；燃生物质媒体流化床锅炉结构的研究；生物质气化后燃气的热值及燃气产率的研究；生物废料燃气热力联产关键技术的研究，糠醛渣（玉米芯）的燃烧试验研究等。 8 哈工大生物质废料