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生物燃料技术范文1
[中图分类号] TK6 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650（2016）10-0206-01
引言
党的十报告中提出了关于提高能源使用效率的问题，即要支持新能源的开发，提高可再生能源的利用率。至此，河南驻马店市农业大区对生物质燃料的综合应用技术得到了高度重视。生物质能作为碳源具有可再生性，可以转化为固态燃料、液态燃料、气态燃料。
1 固体生物质燃料的综合应用技术
制备固体生物质燃料所采用的技术是固化成型技术，即将品位相对较低的生物质转化为品位相对较高的生物质燃料，而且由于燃料已经固化成型的，所以方便与存储和运输，在燃料的利用上也非常便利。固体生物质燃料的资料来源于农业和林业生产中所产生的玉米芯、秸秆等等各种废弃物。
1.1 固体生物质燃料的成型技术
首先，要收集生物原材料，将这些材料经过筛选之后，确保材料干燥，灰分符合要求，污染性低而且热值高、容易燃烧。对于这些材料进行干燥处理后，进行成型处理以方便运输[1]。其次，将所有筛选出来的材料粉碎处理，并将黏结剂和助燃剂加入其中进行压缩，使固体生物质燃料不仅方便存储，而且容易燃烧。
1.2 固体生物质燃料的生产技术
根据不同的生产条件，固体生物质燃料所采用的生产技术也会有所不同。其一，常温湿压成型技术，具体而言，是将纤维素原料进行水解处理而使得原料的纤维经过湿润时候软化，使其皱裂，之后进行压缩处理。这种技术的操作简单，但是会提高部件的磨损度，而且所生产的燃料的燃烧值比较低。所以，成本相对较高。其二、炭化成型技术，即对生物质原料进行炭化处理后成为粉末状，将粘结剂加入其中，压缩成木炭。比如，河南驻马店市农业大区，秸秆多综合利用，利用炭化技术工艺生产出来的秸秆炭粉可制成炭球、活性炭等炭产品。在秸秆炭化的过程中所排放的烟雾收集起来提取可燃气体、木焦油、木醋酸。但目前综合利用率还比较低，所以，还国家对秸秆综合利用予以补贴和政策上的倾斜。
2 液态生物质燃料的综合应用技术
2.1 燃料乙醇
燃料乙醇成本低而且具有可再生性。生产技术上，是对非粮食原料乙醇回收后，经过净化并发酵处理。其中，对脱水处理技术具有很高的要求，主要采用了萃取精馏法、吸附分离法以及共沸精馏法等等[2]。所生产的燃料乙醇中所含有的乙醇可以达到99.7%，比无水乙醇中的乙醇含量要高。
2.2 生物柴油
动植物油脂经过加工处理后，可以生产出与柴油的化学性质比较接近的长链脂肪酸单烷基酯，即为“生物柴油”。这种材料具有良好的性，没有毒，而且生物降解，是用于替代柴油的最好的材料。生产技术上，物理方式进行技术处理即为直接混合法、酯交换法和酶催化法；化学方式进行技术处理即为采用了微乳化法高温热裂解法。由于所使用的材料不同，生产出来的生物柴油存在着有点和不足。目前广泛使用的生物柴油制备方法为酯交换法。这种方法的原料来源广泛，加工工艺简单，所生产出来的生物柴油性能稳定，但是在生产的过程中会有碱性废水产生，而且生产设备会遭到严重的腐蚀。
3 气态生物质燃料的综合应用技术
生物质发酵技术，就是将生物质采用厌氧微生物分解技术，经过代谢处理之后生成了气体，这种气体的主要成分是甲烷，其中还包括二氧化碳、氢气以及硫化氢等等，即为“沼气” [3]。沼气的发酵划分为水解液化、酸化、产甲烷三个阶段。生物技术的快速发展，挖掘高效厌氧微生物并使用的效率也会有所提高，对沼气的利用起到了促进作用。
按照生物质气化原理，生物质气化制氢技术需要将生物质进行气化处理后，可燃性的气体与水蒸汽不断地重整，从中可以提取氢气。研究的介质是催化剂、气化炉，使用白云石制作二氧化碳，吸收蒸汽，经过气化后产生二氧化碳气体。经过试验表明，气体中的氢气产量是非常高的，可以达到66.9%；二氧化碳气体为3.3%；一氧化碳气体为0.3%。
总结
综上所述，中国在近年来环境污染日趋严重。要保护好生态环境，就要加大清洁能源的使用力度，同时还要提高能源的重复使用效率。特别是发展新能源，能够对不可再生能源的利用以缓解，一方面可以对能源使用的安全予以维护，而且还可以推进新农村建设。
参考文献
[1]王永征，姜磊，岳茂振，等.生物质混煤燃烧过程中受热面金属氯腐蚀特性试验研究[J].中国电机工程学报，2013，33（20）：88―95.
生物燃料技术范文2
中图分类号： TK223文献标识码： A
一、生物质能的特点与发展生物质能意义
（一）生物质能的特点
1、可再生性
生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；
2、低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的硫化物、氮氧化物较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；
3、广泛分布性
缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能。
4、生物质燃料总量十分丰富
根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。
（二）发展生物质能意义
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。国外生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其它诸如加拿大、丹麦、荷兰、德国、法国、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。
我国生物质能研究开发工作，起步较晚。随着经济的发展，开始重视生物质能利用研究工作，从八十年代起，将生物质能研究开发列入国家攻关计划，并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能产业。生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40%来自生物质能，我国农村能源的70%是生物质，我国有丰富的生物质能资源，仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，对生物质能的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。因此，科学地利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。
二、生物质能发电工艺
生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧,将燃烧产生的能量用于发电。当今用于发电的生物质锅炉主要包括流化床生物质锅炉和层燃锅炉。
（一）流化床燃烧技术
流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于燃料颗粒燃烧时的状态,流化床颗粒是处于流态化的燃烧反应和热交换过程。生物质燃料水分比较高,采用流化床技术,有利于生物质的完全燃烧,提高锅炉热效率。生物质流化床可以采用砂子、燃煤炉渣等作为流化介质,形成蓄热量大、温度高的密相床层,为高水分、低热值的生物质提供优越的着火条件,依靠床层内剧烈的传热传质过程和燃料在床内较长的停留时间,使难以燃尽的生物质充分燃尽。另外,流化床锅炉能够维持在 850℃稳定燃烧，可以有效遏制生物质燃料燃烧中的沾污与腐蚀等问题，且该温度范围燃烧NOx排放较低,具有显著的经济效益和环保效益。但是,流化床对入炉燃料颗粒尺寸要求严格,因此需对生物质进行筛选、干燥、粉碎等一系列预处理,使其尺寸、状况均一化,以保证生物质燃料的正常流化。对于类似稻壳、木屑等比重较小、结构松散、蓄热能力比较差的生物质,就必须不断地添加石英砂等以维持正常燃烧所需的蓄热床料,燃烧后产生的生物质飞灰较硬,容易磨损锅炉受热面。此外,在燃用生物质的流化床锅炉中发现严重的结块现象，其形成的主要原因是生物质本身含有的钾、钠等碱金属元素与床料(通常是石英砂)发生反应，形成K20·4Si02和Na20·2Si02的低温共熔混合物，其熔点分别为870℃和760℃，这种粘性的共晶体附着在砂子表面相互粘结，形成结块现象。为了维持一定的流化床床温,锅炉的耗电量较大,运行费用相对较高。
（二）层燃燃烧技术
层燃燃烧是常见的燃烧方式,通常在燃烧过程中,沿着炉排上床层的高度分成不同的燃烧阶段。层燃锅炉的炉排主要有往复炉排、水冷振动炉排及链条炉排等。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充分完全燃烧。但层燃锅炉的炉内温度很高,可以达到1000℃以上,灰熔点较低的生物质燃料很容易结渣。同时,在燃烧过程中需要补充大量的空气,对锅炉配风的要求比较高,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。
三、国内外生物质锅炉的开发及应用
生物质发电在发达国家己受到广泛重视，在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典等欧洲国家和北美，生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
（一）国外生物质锅炉的开发及应用
生物质锅炉的技术研究工作最早在北欧一些国家得到重视，随焉在美国也开展了大量研究开发，近几年由于环境保护要求日益严格和能源短缺，我国生物质燃烧锅炉的研制工作也取得了进展。生物质
燃料锅炉国内外发展现状示于表1。
美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术及燃烧技术，并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备；日本在20世纪30年代开始研究机械活塞式成型技术处理木材废弃物，1954年研制成棒状燃料成型机及相关的燃烧设备；70年代后期，西欧许多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究，各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备。
丹麦BWE公司秸杆直接燃烧技术的锅炉采用振动水冷炉排，自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器。位于加拿大威廉斯湖的生物质电厂以当地的废木料为燃料，锅炉采用设有BW“燃烧控制区”的双拱形设计和底特律炉排厂生产的DSH水冷振动炉排，使燃料燃烧完全，也有效地降低了烟气的颗粒物排放量。同时，还在炉膛顶部引入热空气，从而在燃烧物向上运动后被再次诱入浑浊状态，使固体颗粒充分燃烧，提高热效率，减少附带物及烟气排放量。流化床技术以德国KARLBAY公司的低倍率差速床循环流化床生物质燃烧锅炉为代表。该锅炉的特点主要体现在燃烧技术上。高低差速燃烧技术的要点是改变现有常规流化床单一流化床，而采用不同流化风速的多层床“差速流化床结构”。瑞典也有以树枝、树叶等作为大型流化床锅炉的燃料加以利用的实例。国内无锡锅炉厂、杭州锅炉厂、济南锅炉厂等都有燃用生物质的流化床锅炉。
（二）我国生物质锅炉的开发及应用
我国生物质成型燃料技术在20世纪80年代中期开始，目前生物质成型燃料的生产已达到了一定的工业化规模。成型燃料目前主要用于各种类型的家庭取暖炉(包括壁炉)、小型热水锅炉、热风炉，燃烧方式主要为固定炉排层燃炉。河南农业大学副研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉，该燃烧设备采用双层炉排结构，双层炉排的上炉门常开，作为燃料与空气进口；中炉门于调整下炉排上燃料的燃烧和清除灰渣，仅在点火及清渣时打开；下炉门用于排灰及供给少量空气。上炉排以上的空间相当于风室，上下炉排之间的空间为炉膛，其后墙上设有烟气出口。这种燃烧方式，实现了生物质成型燃料的分步燃烧，缓解生物质燃烧速度，达到燃烧需氧与供氧的匹配，使生物质成型燃料稳定、持续、完全燃烧，起到了消烟除尘作用。20世纪80年代末，我国哈尔滨工业大学与长沙锅炉厂等锅炉制造企业合作，研制了多台生物质流化床锅炉，可燃烧甘蔗渣、稻壳、碎木屑等多种生物质燃料，锅炉出力充分，低负荷运行稳定，热效率高达80％以上。浙江大学等也开展了相关研究工作。下面介绍两种国产的代表性锅炉。
1、无锡华光锅炉股份有限公司
锅炉为单锅筒、集中下降管、自然循环、四回程布置燃秸秆炉。炉膛采用膜式水冷壁,炉底布置为水冷振动炉排。在冷却室和过热器室分别布置了高温过热器、中温过热器和低温过热器。尾部采用光管式省煤器及管式空气预热器。炉膛、冷却室和过热器室四周全为膜式水冷壁,为悬吊结构。锅筒中心线标高为32100m。锅炉按半露天。布置进行设计。
2、济南锅炉集团有限公司
济南锅炉集团有限公司在采用丹麦BWE技术生产生物质锅炉的同时,也开发出循环流化床生物质锅炉,其燃料主要为生物质颗粒。其燃料主要通过机械压缩成型,一般不需添加剂,其颗粒密度可达到1～017t/m3,这样就解决了生物质散料因密度低造成的燃料运输量大的问题。但颗粒燃料的生产电耗高,一般每生产1t颗粒燃料需耗电30～
55kW,因而成本较高,大约在300元/t。循环流化床锅炉炉内一般需添加粘土、石英沙等作为底料已辅助燃烧。由于燃料呈颗粒状,因而上料系统同输煤系统一致,很适于中小型燃煤热电厂的生物质改造工程,在国家关停中小型燃煤(油)火力热电政策和鼓励生物质能开发政策下有广阔的市场前景。
四、我国生物质直燃发电政策
我国具有丰富的新能源和可再生能源资源，近几年在生物质能开发利用方面取得了一些成绩。2005年2月28日通过了《可再生能源法》，其中明确指出“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”，它的颁布和实施为我国可再生能源的发展提供了法律保证和发展根基。随后，与之配套的一系列法律、法规、政策等陆续出台，如《可再生能源发电有关管理规定》(发改能源[2006]13号)、《可再生能源发电价
格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(发改价格[2007]44号)、《关于2006年度可再生能源电价补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2007]
2446号)、《关于2007年1—9月可再生能源电价附加补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2008]640号)等的。与此同时，国务院有关部门也相继了涉及生物质能的中长期发展规划，生物质能的政策框架和目标体系基本形成。2012年科技部日前就《生物质能源科技发展"十二五 "重点专项规划》、《生物基材料产业科技发展"十二五"专项规划》、《生物种业科技发展"十二五"重点专项规划》、《农业生物药物产业科技发展"十二五"重点专项规划》等公开征求意见。表示将建立政府引导和大型生物质能源企业集团参与科技投入机制，推进后补助支持方式向生物质能源科技创新倾斜，形成政府引导下的多渠道投融资机制。这些政策的出台为生物质发电技术在我国的推广利用提供了有力的保障。
四、高效洁净生物质锅炉的开发应用建议
（一）重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备
目前对生物质直接燃烧的研究，比较多地集中在生物质燃烧特性、燃烧方法和燃烧技术等方面，而对各种燃烧技术的经济性研究较少，更缺乏对不同燃烧方法、燃烧技术经济性的比较分析。实际上，由于生物质(尤其是农作物秸秆)原料来源地分散，收集、运输、贮存都需要一定的成本，有些燃烧技术需先对生物质燃料进行干燥、破碎等前期加工处理，真正适用的、值得推广的是能源化利用总成本最低、从收集到燃烧前期加工处理过程耗能最少、对环境影响最小的技术。例如，对于秸秆类生物质，捆烧将会是最有市场竞争力的燃烧方法，所以，应针对我国农村耕种集约化程度较低的现状，开发各种秸秆的小型打捆机械，并重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备。农林加工剩余物(如甘蔗渣、稻壳、废木料等)则宜就地或就近燃烧利用，如剩余物数量较大且能常年保证供应，则可作为热能中心或热电联产锅炉燃料，热电联产的锅炉型式应优先采用循环流化床锅炉，数量较少或不能保证常年供应的，则可采用能与煤混烧的燃烧设备。
（二）加大科技支撑力度,加强产学研结合,突破关键技术和核心装备的制约
加大科技支撑力度,尽快将生物质能源的研究开发纳入重大专项,开发低成本非粮原料生产燃料乙醇和高效酶水解及高效发酵工艺,研究可适用不同原料、节能环保的具有自主知识产权的生物柴油绿色合成工艺,开发适宜中国不同区域特点的高效收集秸秆资源、发展成型燃料的关键生产技术与装备。
（三）做好技术方面控制
生物质锅炉的开发过程中应当克服以下技术问题：
1、粉尘控制与防火防爆
目前生物质电厂的燃料储运是在常压下进行的，由于生物质燃料自身的特点，在其粉碎过程中或者在运输过程中出现落差的情况下，会产生大量的粉尘，导致了上料系统合锅炉给料系统的粉尘含量高，粉尘浓度甚至进入爆炸极限范围，存在极大的安全隐患。
针对这种情况，需要我们根据国内燃料供应情况，在燃料粉碎、运输及上料环节上对生产工艺做相应修改，如采用封闭式负压储运；在落差较大的位置设置除尘装置；增设粉尘浓度传感器对粉尘进行实时监测；保持料仓的通风性良好，监测并控制料仓的温度、湿度。
2、燃料输送系统的简化
目前燃料输送系统和锅炉给料系统环节较多，工艺复杂，螺旋和斗式提升机经常堵塞的现象。燃料输送系统故障会导致炉前料仓断料，不能满足锅炉负荷下的燃料供应。
为了避免这种现象发生，可以考虑改进现有的给料工艺，减少给料环节，不采用斗式提升机，改用栈桥、皮带，直接将料仓的料输送到炉前料仓。同时严格控制燃料湿度和粒度，防止燃料结团、缠绕，并改进自动化控制手段，保证输料系统连续稳定运行。
3、结焦和腐蚀
生物质燃料的成分和煤粉存在极大差异，尤其灰分中含有大量碱金属盐，这些成分导致其灰熔点较煤粉的灰熔点低，容易产生沾污结焦和腐蚀。因而生物质锅炉产生结焦、腐蚀的工况参数与普通燃煤炉不同，应该根据燃料性质及燃烧特性的不同，对锅炉及其辅助设备的工艺设计提出不同要求，并改进相关自动化控制使工艺运行环境符合现有设备要求。
随着国家大气污染排放标准的提高，因重视对废气排放的控制，炉内脱硫技术是控制空气污染的有效方法。循环流化床是我国燃煤发电重要的清洁煤技术。历经二十余年的发展，我国掌握了300MW亚临界循环流化床锅炉设计制造运行的系统技术，发展超临界参数循环流化床锅炉已经势在必行。国家发改委自主研发超临界600MWCFB锅炉是当前技术的典范。
参考文献
[1]刘强,段远源,宋鸿伟.生物质直燃有机朗肯循环热电联产系统的热力性能分析[j].中国电机工程学报,2013年26期.
生物燃料技术范文3
关键词：低氮燃烧技术；节能减排；锅炉
能源消费一直是世界共同关注的问题，随着人类社会的飞速发展，能源消费需求不断扩大，节省能源消费是一大命题。因此，氮能源的减排及其充分利用就越发重要。低氮燃煤技术具有低投资、高效益的优点。氮能源在我国工业锅炉的应用中相当普及，但同时氮能源在锅炉中燃烧过程时会加速扩大NOx的排放量及速度，如果不能节能减排，将不能充分发挥它的价值，且会严重浪费氮能源，甚而影响环境健康，所以严格控制NOx的排放量首当其冲。锅炉中低氮燃烧技术实质上就是改善燃烧条件，使其充分燃烧，产生更多能量同时减少NOx生成。目前我国工业锅炉常用的低氮燃烧技术主要有燃料分级技术、空气分级技术、烟气再循环技术等。
1氮能源在锅炉中生成氮氧化物的机制
氮能源燃料在锅炉燃烧过程中产生的NOx主要包括N2O、NO2、NO，N2O占总含量约1%，NO2占总含量约2%~10%，含量最多的是NO，占总含量90%以上，各种NOx含量比例的差异和燃烧条件关系密切。锅炉生产中NOx的生成机理主要有三种类型：燃烧型、热力型、快速型。
1.1燃烧型
燃烧型NOx是氮能源燃料在锅炉中的完全燃烧及不完全燃烧产生的。我们知道，氮能源燃料中氮化合物的热分解温度是600℃~800℃，在该温度条件下生成燃烧性NOx。首先是含氮化合物高温分解成中间环节产物，主要包括N、氰化氢、氰化物等，然后中间产物进一步氧化形成了NOx。煤粉锅炉含氮能源的燃烧过程相继发生挥发份燃烧、焦炭燃烧2个阶段，所以，燃料型NOx的生成与挥发份燃烧、焦炭燃烧有密切关系。
1.2热力型
热力型NOx的产生的必备条件是高温，它是指氮能源燃烧过程中空气中的N在高温下氧化产生，在锅炉中经过燃烧生成NOx的一系列连锁效应[1]。温度是影响空气中O、N化转为NOx的必需因素。随着温度的改变，产生的NOx含量及含有比例也会发生改变，温度越高，产生的各种NOx的速度越快、产量就越高。反应温度的升高，反应速度以指数规律而增加。
1.3快速型
快速型NOx是指当氮能源燃料局部浓度过高时，在氮能源燃料燃烧区附近会快速生成Ox。碳氢化合物经过高温条件下分解会产生碳氢自由基，碳氢自由基与空气中的氮气反应生成N2和氰化氢，N2和氰化氢再与空气中的O2以极为快速的方式生成NOx，NOx生成量与炉膛压力为正相关，温度变化不明显。锅炉NOx的生成含量及其比例需要考虑以下因素：（1）氮燃料本身的物理及化学特点。（2）锅炉工作时的高温燃烧温度范围。（3）燃烧区内烟气中N2、O2、燃料煤的含氮量，氮能源燃料与空气中氮及氧气之间的混合比例。（4）氮能源燃料在火焰区和炉膛高温内的停留反应时间。
2锅炉低氮燃烧技术的应用
锅炉低氮燃烧技术主要是在锅炉工作时改变燃烧条件，最大程度地减少NOx的生成，或通过最大程度地消耗已产生的NOx使之降低到最少，或两种手段都兼备。常见的氮能源低氮燃烧技术包括低过量空气技术、空气分级技术、燃料分级技术、烟气再循环技术等。
2.1低过量空气技术
NOx的产生随着炉内的空气量增加而增加，所以当锅炉内空气含量过低时，可减少NOx的产生，同时可以降低锅炉内热造成的损耗。低过量空气技术有可能引起CO、炭黑污染物和碳氢化合物等代谢产物的堆积、降低燃烧效率。所以在工业锅炉生产工作中，当确认空气过剩时，要注意同时满足锅炉热效率、燃烧效率及降低NOx等条件，从而在减少NOx产生的同时尽量避免降低热效率。
2.2燃烧分级技术
燃料分级技术是指氮能源燃料进行燃烧时燃烧区气体状态均处于接近自然空气的特性下。所需空气先后2阶段通入，即两段燃烧[2]。第一段空气约占空气量的5%~10%左右，燃料明显多于氧气，此时呈较低的燃烧区域，从而使生成的NOx减少。第2阶段是将剩余的空气送入温度比较低的区域，使第一段燃烧产生的不完全燃烧产物完全燃烧。两阶段通气后，尽管氧气多于燃料，但因为烟气温度的降低而减少了NOx的快速生成。同时在再燃区设置燃尽风喷口可确保不完全燃烧产物能够完全燃烧。
2.3空气分级技术
空气分级技术是通过降低燃料点火区的O2浓度，使点火区产生的挥发分更充分地和NOx进行还原反应，加速NOx的代谢，减少NOx的排放，同时在主燃区充分的供O2量则可以使氮能源燃料得到充分燃烧。空气分级燃烧技术有水平方向和垂直方向燃烧技术2种。水平方向空气分级技术一般是指在与烟气垂直的炉膛断面上通过将一次风、二次风不等切圆，部分二次风射流偏向炉墙进而引起空气分级燃烧。垂直方向空气分级技术是将燃料所需的空气分成主二次风和燃尽风两部分送入炉膛使燃料最终尽可能多地完成完全燃烧，减少NOx的排放的同时，提升热效率。2.4烟气再循环利用技术对烟气进行再循环利用是减少NOx生成的有效途径。机理是将部分已经冷却的烟气循环利用，重复多次送入到燃烧区，通过多次循环往复一方面可以降低O2浓度，提高主燃区的工作温度，减少NO生成，另一方面可以达到提高高热效率的效果，烟气循环率一般在5%~20%的之内最佳，这种状态减少NOx生成的效果最好。
3低氮技术存在的问题
氮能源低氮燃烧技术是目前实践中节能减排的重要手段之一。但是也存在着一定不足之处：（1）随着2阶段燃烧方法中空气量的增大，不完全燃烧的损耗增加。（2）氧气量过低、燃烧区温度过低时，如果不同时提高燃料细度，其他飞灰可燃物的产生会大范围增大。在燃烧器区域的水冷壁管的金属在缺氧状态下燃烧会加速腐蚀损坏。（3）在降低燃烧温度与延迟燃烧时间的同时，也降低了着火的稳定性及锅炉的低负荷燃烧稳定性，安全生产系数降低。
4结语
随着工业发展，国家越来越重视尽可能减少NOx的排放，企业在加大生产的同时要兼顾如何有效降低锅炉烟气中的NOx含量，避免污染环境，提高锅炉的热效能。低氮燃烧技术能够有效减少NOx的生成及其排放，但仍然存在不足之处，因此如何完善并解决其相关技术及其可能产生的不良问题是我们目前需要解决的问题。
作者:郑于贤 单位:福建省锅炉压力容器检验研究院莆田分院
参考文献:
生物燃料技术范文4
关键词：生物质发电；直燃发电；气化发电；混合燃烧发电；技术趋势
引言
生物质能是我国“十二五”期间重点发展的新兴能源产业之一，按我国提出的2020年非化石能源占能源消费总量15%的目标初步估算，到2020年我国生物质能装机总量将达3000万千瓦，沼气年利用量440亿立方米，生物燃料和生物柴油年产量达到1200万吨。
截止2013年底，中国生物质能并网发电装机量779万千瓦，预计2014年底，生物质发电装机将有望达到1100万千瓦，上网电量有望达到500亿千瓦时[1]。从产业整体状况分析，生物质发电及生物质燃料目前仍处在政策引导扶持期。
1.生物质发电技术分类
1.1 生物质直燃发电
生物质直接燃烧发电是指把生物质原料送入适合生物质燃烧的特定锅炉中直接燃烧，产生蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电，用于发电或者热电联产。国内生物质直接燃烧发电的锅炉主要有两种：炉排炉、循环流化床锅炉。采用生物质燃烧设备可以快速度实现各种生物质资源的大规模减量化、无害化、资源化利用，而且成本较低，因而生物质直接燃烧技术具有良好的经济性和开发潜力。
1.2 生物质气化发电
生物质气化发电是指生物质在气化炉中气化生成可燃气体，经过净化后驱动内燃机或小型燃气轮机发电。气化炉对不同种类的生物质原料有较强的适应性。内燃机一般由柴油机或天然气机改造而成，以适应生物质燃气热值较低的要求；燃气轮机要求容量小，适于燃烧高杂质、低热值的生物质燃气。
1.3 生物质混合燃烧发电
生物质混合燃烧发电是指将生物质原料应用于燃煤电厂中，和煤一起作为燃料发电。生物质与煤有两种混合燃烧方式： 一种是生物质直接与煤混合燃烧，生物质预先与煤混合后再经磨煤机粉碎或生物质与煤分别计量、粉碎。生物质直接与煤混合燃烧要求较高，并非适用于所有燃煤发电厂，而且生物质与煤直接混合燃烧可能会降低原发电厂的效率。第二种是将生物质在气化炉中气化产生的燃气与煤混合燃烧，即在小型燃煤电厂的基础上增加一套生物质气化设备，将生物质燃气直接通到锅炉中燃烧，这种混合燃烧方式通用性较好，对原燃煤系统影响较小。
2.生物质发电技术比较
生物质与煤混合燃烧发电技术投资少，发电效率决定于原燃煤电站的效率.其中生物质气化混烧发电对原有电站的影响比直接混烧发电对原有电站的影响小，通用性较强[2]。由于气化发电技术关键设备―小型低热值燃气轮机技术尚未成熟，对10 MW以上的生物质发电系统而言，比较有优势的技术是直接燃烧发电[3]。对10 MW以下的生物质发电系统而言，气化一余热发电系统效率远高于直接燃烧发电系统，具有更大的优势。另外，生物质直接燃烧发电技术比较成熟，但在小规模发电系统中蒸汽参数难以提高，只有在大规模利用时才具有较好的经济性，比较适合于10 MW以上的发电系统。生物质混烧发电技术在已有燃煤电站的基础上将生物质与煤混烧发电，混烧发电对原有电站的影响比直接混烧发电对原有电站的影响小，通用性较强，投资成本是三类技术中最少的，但可能降低原燃煤电站效率。
表2-1 三种生物质发电技术比较表
分类 直燃发电 气化发电 混合燃烧发电
规模 10MW以上 10MW以下 10MW以上
通用性 强 低 强
热电连供 可以 可以 不可以
并网独立性 可以 可以 不可以
投资成本 中 高 低
效率变化 中 高 不确定
3.生物质发电技术趋势
3.1直燃技术
自2006年以来，我国生物质直燃发电开始进行商业化运行，国产循环流化床燃烧技术已成为生物质直燃发电市场的主导技术。循环流化床内可采用SNCR脱销，脱硝率可达50%以上。虽然生物质燃料含硫量较低，但实际SO2排放浓度在200mg/m3以上，炉内可以加石灰石脱硫，在脱硫效率达到70%时，即可满足国家标准的要求。对灰熔点较低的生物质，如油菜秆、棉花杆等，燃烧此类生物质的锅炉，蒸汽温度不宜提的过高，除非有很好的防积灰、腐蚀的措施作为保障。此外，生物质水分很高，着火推迟，导致不完全燃烧，炉排上未燃尽的生物质含碳量很高，需要增加炉排长度，提高燃烧效果。
3.2气化技术
生物质气化发电中含焦油废水无害化处理是制约气化发电的瓶颈，国内外研究结果均提出采用有机溶剂作为燃气净化介质，避免二次水污染。循环流化床气化技术已有较好的基础，在循环流化床中进行生物质气化，气化温度控制在950～1000度，可以获得中值热燃气，同时彻底解决焦油问题，燃气净化后实现燃气内燃机-蒸汽联合循环，发电效率可达30%以上，在此基础上研发加压（30atm）循环流化床生物质气化技术，采用燃气内燃机-蒸汽联合循环，发电效率可达40%。
双床气化技术是采用循环流化床与鼓泡床双床组合技术技术，将生物质燃料送入鼓泡床内，气化热源为循环流化床分离下的高温灰，流化介质为高温水蒸气或气化气。循环流化床燃烧气化室送来的半焦，产生高温烟气，烟气经分离后进入鼓泡床作为气化室热源，分离后的高温烟气进入余热锅炉，加热蒸汽进行发电。气化室反应温度控制在650～850度，产生的燃气经气固分离、净化后送内燃机发电，内燃机尾气经余热锅炉吸热后产蒸汽送蒸汽轮机发电。燃气中焦油通过闭式循环水水洗系统，经有机溶剂萃取后回收焦油，废水采用膜技术处理后达标排放。
4.结论
在各类生物质发电技术中，直燃生物质开发利用已经初步产业化，混烧发电技术的投资经济性最好，其发电经济性决定于原电厂的效率，而且会对原电厂有一定的影响。生物质气化发电技术的发电规模比较灵活，投资较少，适于我国生物质的特点，但是技术还不成熟。从产业整体状况分析，生物质发电及生物质燃料目前仍处在政策引导扶持期。
参考文献：
[1]水电水利规划设计总院和国家可再生能源信息管理中心.2013中国生物质发电建设统计报告[R].北京：国家可再生能源中心，2014.
[2]李利文.生物质能发电模式探讨[J].内蒙古科技与经济，2009（19）：71-75.
生物燃料技术范文5
据估计，植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍；而作为能源利用量还不到其总量的l%。高效利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭，石油和天然气等燃料，生产电力。而减少对矿物能源的依赖，保护国家能源资源，减轻能源消费给环境造成的污染。专家认为，生物质能源将成为未来持续能源重要部分，到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质能源。
生物质能采用高新技术将秸秆、禽畜粪便和有机废水等生物质转化为高品位能源，开发生物质能源将涉及农村发展、能源开发、环境保护、资源保护、国家安全和生态平衡等诸多利益。发展生物能源的初衷就是保护生态环境，在实际应用中也是以此为基点。这也是我国超前发展的一次很好机会，发展生物质能是一件利国利民的好事情。
生物质能源不仅是安全、稳定的能源，而且通过一系列转换技术，可以生产出不同品种的能源，如固化和炭化可以生产因体燃料，气化可以生产气体燃料，液化和植物油可以获得液体燃料，如果需要还可以生产电力等。
目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。
6MW生物质颗粒与煤混烧发电技术
成果简介：该项目是通对不同比例的生物质成型颗粒与煤在循环流化床中进行混合燃烧，混合后的燃料可大大改变原煤的燃烧特性，包括降低着火温度、改善着火性能、提高了循环流化床锅炉的热利用率等。生物质原料与煤之间燃烧特性的优势互补。该技术可用于电厂、工业锅炉等各种利用循环流化床锅炉的行业。该技术对生物质的燃烧特性，燃烧过程以及其结渣特性、碱金属腐蚀、气体燃烧不完全等难题进行了研究，并找出了解决方案。生物质颗粒混烧量可达到80%，在此工况下热效率可提高15%以上，二氧化硫排放量减少50%。氮的氧化物排放量可减少30%；完成了由输送带、给料仓、给料绞龙组成的颗粒燃料输送给料系统；为适应生物质燃料高挥发分的特性，在生物质颗粒燃料进料口上方1.2m处增设了一个二次风进口；可根据生物质颗粒与煤的不同混烧比例，自动调整一、二次进风量。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质气化燃气中焦油催化转化研究
成果简介：该项目研究采用在生物质气化装置的出口处，建一催化净化装置有催化保护床和催化转化床构成，直接处理热的生物质气体，保护床吸收粗燃气中的硫化氢等有毒物质及催化裂化脱除部分重焦油；第二催化反应床催化转化剩余的焦油。碳氢化合物的焦油被催化转化为小分子气体如CO等，增加燃气热值。结果表明，对空气流化床气化的粗燃气的催化干法除焦油，实验方案是行之有效的和成功的。筛选出工业镍基蒸汽转化催化剂和氧化铈添加的镁橄榄石负载型镍基催化剂可作为焦油的催化转化催化剂，氧化铈可促进催化剂的活性和提高抗积炭能力，对气化燃气的重焦油的去除率达99%，按干气计算燃气中氢气的浓度增加6～11%。通过催化净化系统直接处理气化燃气，一方面焦油的催化转化增加了气化气中有价值的气体成分；另一方面又克服了湿法除焦油所带来的不易解决的环境污染问题。
所处阶段：成熟应用阶段
2Kg/hr生物质流化床气化/热解实验装置研制
成果简介：气化是缺氧的反应过程，热解是隔绝氧气的反应过程；气化的反应温度为750-850℃，而热解的反应温度为400-700℃；热解必须采用快速进料，气化对供料速度则无严格要求；两者产物的净化处理过程则基本相同。分析两者的相同点及不同点，该课题组认为建一套气化及热解的双功能系统是可行的。为此该课题组采用了以下特殊设计：独立的氧气及氮气供入系统，共用一套流量计量及预热装置；流化段及悬浮段分别采用独立的电加热及控制装置；流化段及悬浮段分别采用独立的电加热及控制装置用双级供料系统，且均可无级调速；共用一套旋风分离、冷凝、过滤、排气及计量系统。运行及试验结果表明：该系统可分别进行气化及热解试验，且运行良好，达到了设计要求。
所处阶段：初期阶段
生物质经催化热分解技术
成果简介：该研究是以植物系生物质为原料通过催化热解的方法生产高附加值的轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品以及合成燃料。使用了热解温度控制容易，升温速度快，焦炭便于回收，且可连续操作的双颗粒流化床，建立了一套可以定量操作的热解反应系统，开发了连续催化热解过程。充分利用生物质热解温度低挥发物多的特性，选择合适的催化剂，控制生物质热解过程的二次气相反应，使产物向有利于轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品转化，在CoMo-B催化剂的作用下，863K时可得到6.29wt%的收率。这一收率在同类研究中，是常压下热解过程中得到的最高收率。在实验研究过程中还可发现，NiMo类催化剂有利于生物质低温制氢，为生物质低温制氢提出了新的研究课题。生物质连续催化热解装置的研发，实现了连续化操作的热解过程，为未来大规模的工业化生产提供了必要的前期研究成果。
所处阶段：初期阶段
锥形流化床生物质气化技术
成果简介：该专题针对目前国内生物质气化发电、供热、供气存在的原料适应范围窄、燃气焦油含量高、自动化程度低、适用松散型物料的气化发电设备和系统等问题，开发锥形流化床生物质气化发电供热、供气机技术产业化为目标，研制生物质气化装置与气体发电机组成的系列生物质气化发电系统；降低燃气中的焦油含量；生物质气化系统的操作弹性试验；提高生物质气燃气热值。
所处阶段：成熟应用阶段
利用藻类热解制备生物质液体燃料
成果简介：该课题应用能源科学、环境科学和生命科学等交叉学科的理论和技术，以藻类为原料，通过细胞工程和生物质转化等技术，产生生物油和烃类等可再生生物能源，为开发新能源提供新的生物技术途径。用异养转化技术和基因改造技术获得高脂肪含量的藻细胞来热解制备液体燃料，实现异养转化技术、细胞培养技术、基因改造技术与热解技术的整合集成，获得原创性、新颖性的研究成果；同时为后继能源的开发应用提供技术储备；并且通过最前沿的生物技术与能源技术相互结合、交叉与渗透，推动学科的发展。该研究成果应用前景良好。
生物质气气化合成二甲醚液体燃料
成果简介：在固定床或循环流化床中将生物质气化，变成H2, CO, CO2等组分，然后经过气体净化，在重整反应器中和沼气一起在催化剂的作用下进行重整来调整H2和 CO的比例，同时降低二氧化碳的比例，使之适合于合成二甲醚。然后气体经过压缩进入二甲醚反应器。在催化剂的作用下合成二甲醚。该套技术已经申请了国家发明专利。
二甲醚（简称DME,CH3OCH3）是一种清洁的燃料与化工产品，有很大的市场。液化二甲醚可以完全替代液化石油气（LPG），与LPG相比具有无毒无臭、不易爆炸、热效率高、燃烧彻底、无污染等特点，因此，DME作为LPG的替代品在中国特别是农村有巨大的潜在市场。作为清洁燃料DME可以替代柴油用作发动机燃料，十六烷值达55，与柴油热效率相同，DME不会产生黑烟和固体颗粒，NOx排出量大大减少，是很有前途的绿色环保型发动机燃料。
该项目采用的以生物质废弃物（包括木粉、秸秆、谷壳等）作为原料，通过催化裂解造气作为气头的新工艺，目前还未见报道。DME的合成也采用先进的一步法合成工艺，该方法作为应用基础研究最近几年才在国际上展开。广州能源研究所在世界上首先实现了在小型装置上由生物质一步法合成绿色燃料二甲醚的连续运行。将该技术进行产业化推广可以解决缓解广东省液化气日益紧张的形势。
适用范围和条件：适用于生物质资源丰富的地区
3MW生物质气化高效发电系统关键技术
成果简介：该项目发展了6MW生物质气化及余热蒸汽联合发电系统、500kW生物质燃气发电机组和焦油污水生化处理新工艺等关键技术，在江苏兴化建立的示范电站装机容量为6MW，气化效率最高达78%，燃气机组发电效率为29.8%，系统发电效率27.8%，电站总投资约3200万元，系统运行成本0.40元/kw，具有较高的性价比和显著的社会效益。示范电站建设严格按国家电力行业的规范进行，并形成了市场化运作机制，为生物质气化发电技术的产业化积累了有益的经验。
所处阶段：成熟应用阶段
自热式生物质热解液化装置
成果简介：中国科学技术大学研制的“自热式生物质热解液化装置”通过了安徽省科技厅组织的专家鉴定，达到国际国内先进水平，是生物质洁净能源研究取得的重要进展。该装置是在安徽省“十五”科技攻关计划、教育部“211”工程和中国科学院知识创新工程等项目资助下研制完成的，专家认为：自热式生物质热解液化装置采用两级螺旋进料器有效解决了生物质进料系统的进料速率定量控制、密封和堵塞问题，其中自热式生物质热解液化装置在热解热源供给和生物油冷凝收集等方面具有创新性。
所处阶段：初期阶段
稻壳生物质中型气化发电系统
成果简介：该电技术的基本原理为利用生物质气化高新技术，经中温裂解气化，转换为可燃气体。气化炉内的化学反应过程主要是燃烧反应，热分解反应和还原反应。稻壳进入气化炉后，部分遇氧燃烧，提供热分解所需热量，大部分稻壳在缺氧条件下发生热分解反应，折出挥发份和焦炭，挥发份在中温反应区内发生二次反应，使焦油裂解为气体，同时气体和焦炭之间，气体和气体之间发生还原反应，产生气相焦油和气体。这些气体携带部分细颗粒焦炭、灰尘进入燃气净化系统。部分焦炭通过惯性除尘器回流进入气化炉参加反应，气相焦油冷凝通过水洗除去。燃气经净化后，再送到自吸式燃气内燃机进行热功转换产生动力，带动发电机发电。
所处阶段：成熟应用阶段
JZS家用生物质燃气灶
成果简介：该项目灶具的心脏阀体独创了大铜芯、大阀体，阀芯不凝滞、焦油不堵塞、维修方便，使用寿命特长；面壳采用进口加厚不锈钢板锻压成型，美观大方，优质耐用；高压脉冲点火器，使用寿命达10万次以上，着火率达100%，绝缘性能好；燃烧器炉头选用直径120mm和100mm标准铸铁双管和单管气道炉头；燃烧器火盖选用内旋火条形火孔，火盖材质选用全铜锻压成型，火孔加工精确，热效率高，高温不变型，高效更节能。JZS家用生物质燃气灶是秸秆气化集中供气系统的配套设备，是开发农村绿色能源的新产品。
所处阶段：成熟应用阶段
生物质联产技术及成套设备研究
成果简介：该项技术以干馏炭化工艺为中心，以生产产品为主，实现了炭、气、油联产的工业化生产，大大提高了经济效益；该设备系统热效率高。国内同类技术的设备系统热效率为56%，本项技术的系统热效率达到73.64%，比普通冷煤气发生炉的热效率高出10个百分点左右；生产的生物质炭热值和固定炭含量高，无烟、无味。经深加工可制成橡胶炭黑，优于木炭，木焦油可以提炼出多种化工原料，优于煤焦油，经济效益显著，市场前景很好；生产的生物质燃气热值达到17.7MJ/Nm^3，高于城市煤气的热值，大大超过4.6MJ/Nm^3的行业标准；燃气中焦油和灰尘含量小于10mg/Nm^3，大大低于50mg/Nm^3的行业标准。
所处阶段：成熟应用阶段
生物质气化发电优化系统及其示范工程
成果简介：该成果采用循环流化床气化炉和多级气体净化装置，配置多台500kW的单气体燃料内燃发电机组，发电系统可在2000－6000kW之间根据需要设计，发电原料可用谷壳、木屑、稻草等多种生物质废弃物。气化发电系统发电效率达20%～28%。由于系统设计合理，单位投资约4500～6500元/kW, 运行成本约0.35 ～0.45元/kWh，能满足农村处理农业废弃物的需要，电力符合工厂企业用电或上网要求，有显著的经济和社会效益。
所处阶段：成熟应用阶段
生物质制取合成气技术研究
成果简介：气化炉内的生物质由高温CO_2在水蒸汽氛围下进行碳化直接还原为CO。高温CO_2由助燃的水蒸汽和系统循环的可燃气生成。整个工艺系统实现了热量自给平衡。可获得较高热值的合成气。通过控制CO_2和H_2O的比例和气化温度，在高温常压下，CO_2与碳反应还原为CO，同时H_2O的分解、重整产生H_2，保证了CO+H_2＞50%的出口气浓度及其合适的比例。自主研制的固流复合床生物质气化炉，抑制了焦油的产生，降低气体净化的难度，提高生物质原料的利用率。独特的加料排渣系统，适应多元化原料的处理。本项目研究合成气制取机理及其气化过程有关特性，找出生物质制取合成气工艺中的某些关键参数，作为未来工业化系统优化设计的重要依据。
所处阶段：成熟应用阶段
生物质干馏气炭油联产技术及设备
成果简介：该项目针对不同类型的生物质原料，开发了两种不同的致密成型及干馏工艺，使生物质的热转换具有较高的能源利用率与换率。该项技术以成型后的生物质干馏工艺为中心，燃气中氮气含量低，燃气热值达到15MJ/m^3以上，是较好的化工原料，生物质炭、焦油及木醋液也有较好的市场。设备采用隧道连续干馏工艺，具有创新性，结构合理，操作、维护简单易行。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质颗粒燃料冷态致密成型技术及成套设备
成果简介：该项目通过研究确定不同种类农林废弃物原料的高效粉碎工艺、生物质冷态致密成型机理及不同农林废弃物冷成型条件。建立农林废弃物冷态致密成型过程的数理模型与开发生物质冷态成型过程计算模拟系统。设计出能适用于各类生物质原料的高效粉碎设备、冷态成型模具及成型设备。进而设计出完整的生物质颗粒燃料冷压成型成套设备、生产工艺流程及相关辅助设备，充分保证成套设备运行的稳定性、可靠性和经济性。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质材料甲醛释放量检测环境跟踪控制技术
成果简介：该成果涉及生物质材料（人造板等）挥发物检测环境的动态精确控制方法，应用范围为人造板、建筑材料、化工等产品中含挥发性有害气体的检测，为控制人造板产品及其含甲醛等有害挥发物产品的质量，提供可靠的技术与检测设备。同时为林产工业及全社会的环境保护、安全检测与监测技术、环境工程与技术、环境保护与管理、环境质量评价与环境检测等科学研究提供的新的成果、进展及方法。产品已应用在国家人造板质量监督检验中心、家具质检站、人造板检测机构、理化测试中心、疾病控制中心、大学等单位，负责我国生物质材料甲醛释放量的检测与监督工作。
成果类型：应用技术
所处阶段：成熟应用阶段
SLQ-300型空气鼓风常压流化床生物质气化成套设备
成果简介：该项目研制开发的新型生物质气化系统，即空气鼓风常压流化床生物质气化系统，可生产低热值生物质燃气，用于乡镇居民炊事与生活、工副业生产及发电。技术原理为：鼓入气化器的适量空气经布风系统均匀分布后，将床料流化，合适粒度的生物质原料送入气化器并与高温庆料迅速混合，在布风器以上的一定空间内激烈翻滚，在常压条件下迅速完成干燥、热解、燃烧及气化反应过程，从而生产出低热值燃气。排出气化器的热燃气再依次通过由干式旋负除尘器、冲击式水除尘器、旋风水膜净化器、多级水喷淋净化器、焦油分离器和过滤器等组成的净化系统，被冷却净化为符合使用要求的干净冷燃气以供不同用户使用。
成果类型：应用技术
所处阶段：成熟应用阶段
下吸式固定炉排生物质成型燃料热水锅炉设计与研究
成果简介：该项目属河南省自然科学基金项目（项目编号：0311050400；0411052000）。技术原理：一定粒径生物质成型燃料经上炉门加在炉排上下吸燃烧，上炉排漏下的生物质屑和灰渣到下炉排上继续燃烧和燃烬。生物质成型燃料在上炉排上燃烧后形成的烟气和部分可燃气体透过燃料层、灰渣层进入上、下炉排间的炉膛进行燃烧，并与下炉排上燃料产生的烟气一起，经两炉排间的出烟口流向降尘室和后面的对流受热面。这种燃烧方式，实现了生物质成型燃料的分步燃烧，缓解生物质燃烧速度，达到燃烧需氧与供氧的匹配，使生物质成型燃料稳定持续完全燃烧，起到了消烟除尘作用。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
SMG-3型生物质型煤高压干式成型机研究
成果简介：该产品成型原理是在高压的条件下，经过对滚滚压的工艺方法，将干燥后的煤粉、生物质粉、固硫剂粉等原料压制成长椭球形状型煤的。所生产的生物质型煤具有洁净化、环保化的特点。性能指标：液压系统工作压力：20～25Mpa；对滚转数：0～11r/min；螺旋推进预压机构转数：0～40r/min；成型机产量：3t/h；压制生物质型煤的原料：含水≤3%的煤粉、生物质粉、固硫剂粉；生物质型煤压碎力：300～350N。成型机的特点：高压干式滚压成型；液压、油气系统保压、恒压；园柱型螺旋预压、推进；主机传动为单轴与减速机连接；主传动与推进预压机构实现了无级变速。该产品填补了国内成型机生产的空白，达到了国际当代同类产品的水平。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质经催化热分解向轻质芳烃的转化
成果简介：该研究是以植物系生物质为原料通过催化热解的方法生产高附加值的轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品以及合成燃料。使用了热解温度控制容易，升温速度快，焦炭便于回收，且可连续操作的双颗粒流化床，建立了一套可以定量操作的热解反应系统，开发了连续催化热解过程。充分利用生物质热解温度低挥发物多的特性，选择合适的催化剂，控制生物质热解过程的二次气相反应，使产物向有利于轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品转化，在CoMo-B催化剂的作用下，863K时可得到6.29wt%的收率。这一收率在同类研究中，是常压下热解过程中得到的最高收率。在实验研究过程中还可发现，NiMo类催化剂有利于生物质低温制氢，为生物质低温制氢提出了新的研究课题。生物质连续催化热解装置的研发，实现了连续化操作的热解过程，为未来大规模的工业化生产提供了必要的前期研究成果。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
生物质能开发利用示范工程研究
成果简介：该产品生物质成型燃料以农作物废弃物为原料，供暖、供热，燃烧时无黑烟，几乎没有二氧化硫的排放，氮化物排放极低，二氧化碳排放量接近植物生长所需要量，可以称得上是零排放。原料加工，可以使农业废弃物变废为宝实现增值，所以该项目是有利于社会，有利于农民，有利于消费者的事业，具有一定的推广应用前景。
成果类型：应用技术
所处阶段：成熟应用阶段
生物质复合型煤制备及燃烧性能研究
成果简介：该课题对生物质型煤的制备工艺、燃烧过程、燃烧机理、固硫性能等进行了研究。当生物质添加量为20%、成型压力为40MPa时，生物质型煤的抗压强度可以达到400N/个；生物质型煤的着火温度一般低于350℃，燃烧过程可以分为4个阶段；当Ca/S比为2.0，燃烧温度为900℃时，生物质型煤的固硫率可以达到90%以上，远远高于普通型煤的固硫率，生物质型煤燃烧过程的SO2排放浓度明显低于传统型煤。因此，生物质型煤比普通型煤有更好的燃烧特性，更高的固硫率。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
双循环流化床生物质气化装
成果简介：“双循环流化床生物质气化装置”是在教育部“211”工程和中国科学院知识创新工程等项目资助下研制完成的，主要研究内容包括：（1）掌握了锯末和稻壳等生物质的流化特性。（2）研制了每小时可处理80公斤物料的双循环流化床生物质气化装置。该装置结构简单、设计合理，采用特殊结构的两级螺旋进料器可以实现连续式的密封进料；合理的流化床层和返料结构，可以保证床层温度均匀分布，以及实现焦油蒸汽在炉内二次裂解，从而使气化效率、碳转化率和燃气质量等得到显著提高；采用鼓风运行方式可以实现热煤气的直接利用，从而可以避免高温燃气的显热损失和焦油能量的损失，以及水洗焦油造成的二次污染等。（3）掌握了常见秸秆的气化方法和气化效率、碳转化率和燃气成分及热值等气化参数，对热煤气的燃烧利用进行了试验研究，研发了预混式燃气燃烧器。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
板式生物质干燥机
成果简介：“板式生物质干燥机”是河南省科学院能源研究所研制开发的新产品，本产品能较好地适应粉碎后的蓬松多孔状生物质物料的干燥。在充分研究了生物质物理化学特性的基础上，把空气调节技术与传热学相结合设计出高效节能型干燥机。本产品具有独特的换热排湿结构，热利用率达到60%以上，以无级调速电机为动力，通过链条刮杆等传动机构带动物料在干燥机内移动，通过调节调速电机的转速（0～1440r/min）改变物料的干燥时间， 以适应不同含水率的生物质物料的干燥；圆柱形刮杆带动物料在加热板上移动，同时完成了物料的翻动，使含水物料的不均匀度大大减小；空气调节技术与传热学相结合，通过等压分流的稳压箱和板式射流加热板组成高效的气流组织结构，能使热风等速均匀地射向物料，提高了烘干效率，同时减少了物料中灰分的带出，降低了废气中灰分的含量，减少了环境污染；射流板的上表面为平板，做为物料床，同时进行传导换热，下表面为多孔板，可使热空气等速均匀地射向物料，可完成对流换热与湿气的带出，高温多孔板发射出远红外线，以辐射形式加热了物料，综合利用了传导、对流与辐射三种热的传播形式，热利用率达60%以上；实现了干燥机的模块化设计，每两层为一基本模块，可根据处理量的大小随意增减换热板的数量，从而减少不同型号的干燥机设计工作量。缩短了设计周期，加工更加简单。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
生物质锅炉型煤的开发研究
该项目开发出“水泡-氢氧化钙溶液蒸煮”的生物质型煤粘结剂及生产工艺，“有机-无机复合粘结剂”及型煤生产工艺，该粘结剂及型煤生产工艺可以利用国内现有生产设备进行生产。采用红外光谱分析研究了生物质经“水泡-氢氧化钙溶液蒸煮”处理前后组成变化，证明该处理工艺可以使生物质有效降解。提出了新颖的生物质型煤粘结机理和防水机理。认为生物质中可降解成分降解后的固体纤维素、半纤维素和木质素等在型煤中形成“网络结构”将煤粒包裹起来，液体粘稠物充填于煤粒与生物质固体之间。生物质固体与液体部分共同型煤强度。粘结剂加工中过剩的氢氧化钙在型煤干燥中将转化成碳酸钙，对型煤防水强度具有一定的作用。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质切揉制粉机
成果简介：该成果在充分研究国内外粉碎机的基础上，试验分析了生物质秸秆的粉碎特性，针对生物质秸秆含水率高、具有长纤维的特点，研究设计出适合各种含水率高达25%以下生物质秸秆粉碎的生物质切揉制粉机，采用锤片、刀片相结合的方式，秸秆经高速旋转的刀片切断后，再经锤片击打粉碎，提高了粉碎效率。经河南省节能及燃气具产品质量监督检验站检测，系统的各项技术性能符合河南省科学院能源研究所企业标准Q/HKN001-2005《生物质切揉制粉机》的要求。该机即可用于农村，也可用于工业，即环保又经济，节约能源，具有良好的经济和社会效益。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
低能耗生物质热裂解装置
成果简介：该实用新型的目的是为了能将低品位的生物质能转换成高品位的液体燃料和高附加值产品，提供一种基于流化床的低能耗生物热裂解装置。低能耗生物热裂解采用以下工艺流程：连续送料至反应器，使其在高温下气化，分离，含生物的气体经热交换冷凝成油，升温后的非凝结气体再循环。本实用新型采用流化床作为反应器，由给料器、调速电机及减速器、进料套筒及螺旋进料棒、流化床反应器、螺旋风分离器、作为能源回收的气－气热交换器、气－水热交换器、集油器、茨循环风机、主电加热器、辅助电加热器等组成。主电加热器、辅助电加热器；流化床反应器竖直放置，底部置有多孔板，并放入石英砂作为中间载体；主电加热器置于反应器入口前端，辅助电加热器置于反应器外壁面。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
生物质经催化热分解向轻质芳烃的转化
成果简介：该研究是以植物系生物质为原料通过催化热解的方法生产高附加值的轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品以及合成燃料。使用了热解温度控制容易，升温速度快，焦炭便于回收，且可连续操作的双颗粒流化床，建立了一套可以定量操作的热解反应系统，开发了连续催化热解过程。充分利用生物质热解温度低挥发物多的特性，选择合适的催化剂，控制生物质热解过程的二次气相反应，使产物向有利于轻质芳烃苯、甲苯和二甲苯等化学品转化，在CoMo-B催化剂的作用下，863K时可得到6.29wt%的收率。这一收率在同类研究中，是常压下热解过程中得到的最高收率。在实验研究过程中还可发现，NiMo类催化剂有利于生物质低温制氢，为生物质低温制氢提出了新的研究课题。生物质连续催化热解装置的研发，实现了连续化操作的热解过程，为未来大规模的工业化生产提供了必要的前期研究成果。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
超低焦油秸秆高效制气技术
成果简介：该技术是以秸秆为主要原料，采用先进的低倍率低速循环流化床气化技术和双层催化裂化炉，通过特定的流场组织和多级进料、组合进气方式，在气化介质和特殊催化剂（钙镁复合催化剂）作用下，在特殊的工艺流程内进行催化气化反应制取超低焦油燃气，其净化过程具有用水量极少，并从生活垃圾中获得的高活性焦炭基材料作为过滤干燥介质等特点。该技术在国内处于领先水平，提高了传统气化炉产气效率和燃气品质，大大降低了燃气中焦油含量，减少了废水的排放和焦油对环境的污染，充分利用农村农林废弃物，避免了其露天放置对环境的污染，解决了部分劳动力就业。
成果类型：应用技术
所处阶段：初期阶段
强化热解生物质气化技术的研究
成果简介：该课题研究以各种农作物秸秆为原料的低焦油燃气发生器，及与之配套的燃气净化技术，采用新式强化裂解气化反应器，充分降低燃气中焦油含量，简化净化工艺，保证燃气质量，使秸秆气化机组的各项指标达到或超过国家相关的行业标准，提高已有的生物质气化技术水平和燃气质量，形成配套合理，运行方便，安全可靠的气化机组，实现气化机组的更新换代。应用此技术，将解决目前设备中存在的焦油清理难、劳动强度大的问题，提高使用寿命，实用性更强，不仅可以应用于农村，在工业有机废料处理和燃气发电方面，也将有良好的推广前景。
成果类型：应用技术
所处阶段：中期阶段
生物质锅炉型煤的开发研究
该项目开发出“水泡-氢氧化钙溶液蒸煮”的生物质型煤粘结剂及生产工艺，“有机-无机复合粘结剂”及型煤生产工艺，该粘结剂及型煤生产工艺可以利用国内现有生产设备进行生产。采用红外光谱分析研究了生物质经“水泡-氢氧化钙溶液蒸煮”处理前后组成变化，证明该处理工艺可以使生物质有效降解。提出了新颖的生物质型煤粘结机理和防水机理。认为生物质中可降解成分降解后的固体纤维素、半纤维素和木质素等在型煤中形成“网络结构”将煤粒包裹起来，液体粘稠物充填于煤粒与生物质固体之间。生物质固体与液体部分共同型煤强度。粘结剂加工中过剩的氢氧化钙在型煤干燥中将转化成碳酸钙，对型煤防水强度具有一定的作用。
生物燃料技术范文6
关键词：大型火电；生物质气化；耦合发电
中图分类号：TM611 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0037-02
引言
生物质能是绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能贮存于生物质内部的能量，是仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。生物质能几乎不含硫、含氮很少，碳通过光合作用，近排放量几乎为零，因此是一种清洁可再生能源。回收生物质能，不仅能够提高农村经济收入，同时减少二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和粉尘的排放，有利于保护生态环境和经济可持续发展。大型火电耦合生物质气化发电技术就是一种能源高效清洁利用的方法。
1 技术方案
本文以600MW燃煤锅炉耦合1×30MW生物质气化发电为例进行分析，该电厂采用最新高效发电技术和高效静电除尘、石灰石-石膏湿法脱硫、炉内低氮燃烧+SCR烟气脱硝等污染物脱除设备，并利用生物质气化后的合成气送入燃煤锅炉进行再燃，还原主燃区产生的NOx[1]，降低SCR烟气脱硝负荷，将污染物的排放控制在的排放标准以下。
生物质气化采用循环流化床气化技术，气化介质和生物质通过热化学反应生成CO、H2及少量碳氢化合物可燃气。此生物质气化装置将产生的可燃气作为燃料送入燃煤锅炉与煤粉一起燃烧发电。
相比传统的生物质直燃电厂[2，3]，工艺流程短，无需再配备汽轮机、发电机、电网输出以及烟气净化等系统，投资少，占地面积小，配置工作人员少，而且生物质气化综合发电效率达30%以上，生物质燃料可节省25～30%；同时生物质直燃存在严重的碱金属腐蚀及锅炉结焦的问题，对于发电系统的连续运行是极为不利，生物质中碱金属的存在，还会引起NOX催化剂控制设备老化或失效；燃烧方式通用性较好，对原燃煤系统影响较小。
相比常压、空气气化耦合发电方案，加压、富氧耦合发电技术投资略高，但加压富氧气化可以更大规模、更灵活处理生物质，对原料的适应性也更加广泛，气化效率、燃气品质有较大提高[4]，对锅炉的安全性更加有利，同时占地面积小；另外加压富氧气化省去了常压气化中的高温燃气引风机，同时燃气管径较小，消除了生产运行中一个重大的安全隐患。
工艺路线主要为：经过处理且满足粒度要求的生物质燃料，送入加压装置加压后的生物质，通过螺旋输送机送入气化炉，在一定温度下，气化炉内生物质在气化介质的作用下气化生成可燃气，再经过旋风除尘送入余热锅炉，可燃气降温计量后，热可燃气直接送入燃煤锅炉上改造增加的生物质燃气喷口再燃，利用原有发电系统实现高效发电。整个装置主要分为生物质贮存、进料、生物质气化、可燃气除尘、热回收及燃气燃烧。工艺流程图见图1。
2 制气系统
2.1 生物质的贮存系统
生物质贮存仓库收到的生物质原料，经过称重和取样分析水分和热值后存储，生产过程中通过装载机和抓斗等转运装置将生物质送进振动筛，过滤掉不合格的生物质料，再通过螺旋输送机和输送皮带将合格的生物质送到生物质加压进料系统的常压料仓。
2.2 加压进料
常压料仓存放的生物质料，通过进料装置和阀门进入并装满锁斗，然后控制系统用氮气对锁斗充压到0.1～0.3MPa时，生物质燃料再通过下料阀和下料装置进入加压给料仓，在加压给料仓的底部装有螺旋输送机，生物质料由螺旋输送机不断送入生物质气化炉。生物质锁斗在卸完料后，锁斗将恢复到常压状态，重新进料和充压，进行下一次循环物料的输送。
2.3 生物质气化及气体净化
气化炉是整个气化系统的主要设备[2]，采用流化床作为气化炉的炉型，加压给料仓输送过来的生物质从气化炉的中下部进入炉膛反应区；在气化炉的底部，空气和氧作为气化剂送入炉膛，在炉膛内生物质、空气和氧气充分混合，形成一种沸腾流化状态；同时，在气化温度为700～980℃，气化压力为0.1～0.3Mpa的条件下，以及在高温床料有效的传热和传质的作用，加速气化反应速度，最终生成成分为CO、H2、CO2、CH4、H2O、N2及少量焦油的高温可燃气。
生物质原料都含有一定的灰分，因此气化过程中会产生灰渣，一部分灰渣由气化炉底部排出，冷却后送到贮存系统；另一部分灰渣则可通过下游旋风分离器从可燃气中分离出来，灰渣从旋风分离器底部排出，送到贮存系统。可燃气则从旋风分离器的顶部出来，进入下游的余热锅炉。
2.4 热量回收
进入余热锅炉可燃气的温度约为900℃，因温度高，燃獾ノ惶寤密度小，为了减小燃气输送设备的体积和材质等级，同时还要保证可燃气中的焦油不冷凝，高温可燃气经过余热锅炉释放热量降温到400℃左右，同时也根据锅炉运行参数，自行控制温降，余热锅炉产生的低压水蒸汽并入电厂管网系统。
2.5 可燃气的输送和燃烧
经过除尘和余热锅炉的可燃气，气体流量约为5×104Nm3/h，温度约为400℃，压力约为0.2MPa。可燃气经过在线成分分析，根据输入锅炉的热量计算可燃气的流量，将特定量的可燃气再送到燃煤锅炉前独立的燃气燃烧器进入锅炉再燃发电。在事故情况下，可燃气有独立的紧急排放和切断系统，气化炉的安全保护系统将启动紧急停车，将气化系统与燃煤锅炉切断隔离，可燃气将引至安全区域处理，同时启动氮气置换的保护程序，煤气放散装置设有点火装置及氮气灭火设施。
2.6 经济效益和污染物排放
（1）按大型火电耦合生物质气后，年发电量不变的情况
下，每年可以节省约7.5万吨标煤；可分别削减SO2排放约29.48t/a、烟尘排放约14.18t/a及NOx排放约63.77t/a；从温室气体减排角度，可削减CO2排放约12.33万t/a。
（2）按大型火电耦合生物质气后，年发电量不变的情况
下，生物质气发电量约为18万MWh，按照电价0.75元/KWh，则生物质气发电每年收入约13500万元。
（3）一台生物质气化炉系统设备的总投资约为1.9亿元，基本收益率按7.0%，年运行费用考虑厂用电和生物质原料费用约6000万元。
（4）年费用的计算如下，计算公式为[5]：
A-年费用；P-初投资；R-年运行维护费；I-基准收益率取7.0%；n-经济生产年按20年计算
R=6000万，P=19000万，经计算大约需要5年回收成本。可见在争取到生物质标杆电价0.75元/KWh的条件下，采用大型火电耦合生物质气化发电技术的经济效益很好。
3 结束语
随着环保要求的不断严格，生物质能的利用，不仅优化了能源结构，提高当地经济收入，还可有效降低污染物的排放，满足日益严格的排放标准，通过分析大型火电耦合生物质气化发电，无论在技术上、处理规模和投资性价比都具有显著的优势，因此生物质气化耦合发电是理想的发展方向。
参考文献：
[1]吴国强.合成气再燃控制技术研究[D].华北电力大学，2014.
[2]阴秀丽，周肇秋，马隆龙，等.生物质气化发电技术现状分析[J].现代电力，2007，24（5）：48-52.
[3]宋艳苹.生物质发电技术经济分析[D].河南农业大学，2010.
