第三章生物质直接燃烧技术课件.pptx

2022/5/12Company Logo1第四章第四章 生物质（直接）燃烧技术生物质（直接）燃烧技术生物质燃烧反应动力学生物质燃烧反应动力学生物质燃料的化学反应平衡生物质燃料的化学反应平衡生物质直接燃烧生物质直接燃烧概述概述主要内容主要内容存在的问题和解决方法存在的问题和解决方法2022/5/123一、生物质直接燃烧一、生物质直接燃烧生物质直接燃烧技术是生物质能源转化中相当古老的技术，人类生物质直接燃烧技术是生物质能源转化中相当古老的技术，人类对能源的最初利用就是木柴燃火开始的对能源的最初利用就是木柴燃火开始的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” ” 的方法来获取能源了的方法来获取能源了 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，生物质直燃是通过燃烧将化学能转化为热从能量转换观点来看，生物质直燃是通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2022/5/124生物质直接燃烧在生活中生物质直接燃烧在生活中的应用的应用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虽虽然然发发生生了了一一定定的的变变化化，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的的50%以以上上，是是农农村村生生活活中的主要能源中的主要能源热效率低于热效率低于20%lossloss1. 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的主要设施（连灶炕）是我国北方农村居民取暖的主要设施，热量，热量一般来源于一般来源于炊事用的柴灶，炕与灶相连，故炊事用的柴灶，炕与灶相连，故称连灶炕称连灶炕也有专为取暖供热的炕，也有专为取暖供热的炕，如西北的煨炕、东北的地炕都是在炕内设一烧火的坑如西北的煨炕、东北的地炕都是在炕内设一烧火的坑炕：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2022/5/1272022/5/1282. 生物质能利用生物质能利用直接燃烧直接燃烧发电发电现代生物质直燃发电技术诞生于丹麦该国现代生物质直燃发电技术诞生于丹麦。

该国BWE公司率先公司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，目前生物质燃烧发电占可再生能源（不含目在发达国家，目前生物质燃烧发电占可再生能源（不含水电）发电量的水电）发电量的70%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目前，我国生物质燃烧发电也具一定规模，主要集中在南方地目前，我国生物质燃烧发电也具一定规模，主要集中在南方地区，许多糖厂利用甘蔗渣发电例如，广东和广西两省共有小区，许多糖厂利用甘蔗渣发电例如，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2022/5/1211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2022/5/12122. 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的热值相当于一吨煤，平均含硫量每两吨秸秆的热值相当于一吨煤，平均含硫量只有只有3.8，远远，远远低于煤低于煤1的平均含硫量。

的平均含硫量丹麦：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的源占到全国能源消费量的24以上1：1.4能源草能源草秸秆秸秆2022/5/12132. 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 2003 年年国国家家核核准准河河北北晋晋州州、山山东东单单县县和和江江苏苏如如东东3 3个个秸秸秆秆发发电电示示范项目范项目; ; 20062006年年前前，我我国国生生物物质质发发电电总总装装机机容容量量约约为为200200万万千千瓦瓦，其其中中：蔗蔗渣渣发发电电约约占占170170万万千千瓦瓦以以上上; ;垃垃圾圾发发电电约约占占2020万万千千瓦瓦; ;其其余余为为稻稻壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等; ; 不不完完全全统统计计，截截至至20072007年年底底，国国家家和和省省发发改改委委已已核核准准生生物物质质发发电电项项目目8787个个，总总装装机机容容量量达达220220万万千千瓦瓦，分分布布在在山山东东、吉吉林林、江江苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等地苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等地。

以以国国能能生生物物、凯凯迪迪电电力力、中中国国节节能能、韶韶能能股股份份等等为为主主的的国国内内企企业业正正加加速速兴兴建建新新的的生生物物质质发发电电项项目目，仅仅国国能能一一家家，截截止止2011 2011 年年1 1 月，已有月，已有40 40 个个生物质生物质电厂得到审批，电厂得到审批，25 25 个并网发电个并网发电2022/5/12142005年年，我我国国首首个个秸秸秆秆与与煤煤粉粉混混烧烧发发电电项项目目在在枣枣庄庄十十里里泉泉发发电电厂厂竣竣工工投投产产:引引进进了了丹丹麦麦BWE公公司司的的技技术术设设备备，对对1台台14万万千千瓦瓦机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术改造机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术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佳生物质与煤混合燃烧效果最佳 2022/5/12152. 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，质量只有焚烧前的焚烧前的10%，体积最多只，体积最多只有有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2022/5/12162. 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的大一座日处理千吨以上的大型现代化生活垃圾发电厂，型现代化生活垃圾发电厂，每天可处理每天可处理120150万城万城市居民产生的生活垃圾市居民产生的生活垃圾（约（约1000吨）我国目前规模最大的垃圾焚烧厂我国目前规模最大的垃圾焚烧厂上海江桥生活垃圾焚烧厂，上海江桥生活垃圾焚烧厂，每天处理垃圾每天处理垃圾2000吨截至截至2006年，我国已经建成有年，我国已经建成有100多个日处理量在多个日处理量在200吨以上的焚吨以上的焚烧装置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目前全球有垃圾电站近目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超过座，预计未来三年内，将超过3000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的垃圾焚烧发电厂丹麦能滑雪的垃圾焚烧发电厂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，水水力力发发电电的的运运营营成成本仅为本仅为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的的，没没有有任任何何竞竞争争优势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生物质燃料是通过燃烧将化学能转化为热能的物质，由燃料生物质燃料是通过燃烧将化学能转化为热能的物质，由燃料获取的热能在技术上是可以被利用的，在经济上是合理的获取的热能在技术上是可以被利用的，在经济上是合理的植物生物质元素植物生物质元素组成组成木材木材秸秆秸秆CHONS PKCHONS PKCHONCHONCHONSCHONSC C40404646%H H5 566%O O43435050%N N0.60.61.11.1%S S0.10.10.20.2%秸秸秆元素含量元素含量二、二、 生物质燃料与燃烧生物质燃料与燃烧（一）生物质燃料特性（一）生物质燃料特性 生物质燃料和煤炭在结构特性上的主要差别如下：生物质燃料和煤炭在结构特性上的主要差别如下：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5590320350.400.605257380.801.02022/5/1222典型生物质燃料和典型的烟煤、无烟煤的元素组成与工业分析成分组成有典型生物质燃料和典型的烟煤、无烟煤的元素组成与工业分析成分组成有很大区别：很大区别：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业分析成分工业分析成分/%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8.0019.027.8565.132.6465.650.510.99244302022/5/1223由上述表可知，生物质燃料与碳相比其差别如下：由上述表可知，生物质燃料与碳相比其差别如下：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（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；（）挥发分的析出、燃烧与焦炭形成（）挥发分的析出、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。

残余焦炭燃烧木材燃烧过程描述木材燃烧过程描述木材木材200 200 o oC C半纤维素半纤维素分解分解350 350 o oC C（半）纤维（半）纤维素分解完全素分解完全300 300 o oC C纤维素剧纤维素剧烈分解烈分解500 500 o oC C木质素持木质素持续分解续分解热热分分解解产产生生的的可可燃燃性性分分解解物物与与空空气气（氧氧）的的混混合合气气体体燃燃着着后后开开始形成火焰燃烧，放出大量热，约占木材总发热量始形成火焰燃烧，放出大量热，约占木材总发热量70%70%以上。