生物燃料的特点范文1
【关键词】生物质电厂；输送系统；设备选型
前言
勉县凯迪生物质电厂1×30MW机组工程是利用当地林业废弃物、农作物秸秆和稻壳等燃料发电的项目，电厂性质为可再生能源项目。本工程一次建设1×30MW高温超高压供热机组。对于生物质电厂来说，其燃料系统的性能优劣直接影响到机组运行的安全和经济性，本文就其燃料输送系统的设计特点进行介绍和总结。
1 燃料设计资料
1.1 燃料分析资料
本项目燃料分析资料见下表：
检测项目 符号 单位 设计燃料 校核燃料
固定碳 Fcar % 11.2 11.2
收到基水分 Mar % 28.69 40.8
收到基灰分 Aar % 7.3 3.408
收到基挥发分 Var % 52.81 45
可燃硫 St，ar % 0.052 0.048
收到基低位发热量 Qnet，ar MJ/kg 10.69 9.55
1.2 燃料消耗量
燃料消耗量见下表：
燃料 小时耗量（t/h） 日耗量（t/d） 年耗量（104t/a）
设计燃料 30.228 665.016 24.18
校核燃料 33.945 746.79 27.156
注：日运行小时数按22小时计，年运行小时数按8000小时计。
2 燃料系统设计特点
本项目燃料系统设有四个干料棚，干料棚内的燃料通过组合式给料机或螺旋给料机送到皮带机上，然后通过皮带直接输送至锅炉。由于炉前料仓存在堵料、蓬料的风险，为了保证锅炉的运行稳定性，本项目采用的是物料通过皮带直接输送至锅炉的方案。
2.1 卸料系统
燃料全部通过汽车运输进厂，进厂燃料分为两大类，一类为整包料，主要是玉米、小麦秸秆等软质秸秆燃料；另一类燃料为成品料，主要是破碎好的林木废弃物等其它硬质秸秆。
对于软质秸秆，考虑采用整包进厂，大部分物料采用桥式抓斗起重机或移动卸料设备卸至破碎机料斗内经破碎直接输送至锅炉进行燃烧，这样可以减少倒运环节，降低运行成本，超过破碎机破碎能力部分整包料堆放在燃料棚内。
对于硬质秸秆，部分成品料直接由自卸汽车卸到干料棚内，通过给料机、带式输送机直接输送至锅炉进行燃烧。对于不是采用自卸汽车进厂的成品料，可以采用移动机械进行卸料，辅助以人工清扫车厢的残料的卸料方式。
2.2 给料设备
除锅炉燃烧外，生物质发电的另一个设计难点就是给料系统。由于生物质燃料供应的多样性，不同种类燃料的分份、比重、外形都有较大的不同：即使是同种燃料，其物理性质受外界的影响会很大；另外燃料供应的季节性也较强，不同时间段内可能将燃用不同的燃料。因此，给料系统在方案设计时要充分考虑以上因素的影响。
目前，用于生物质电厂给料设备主要包括以下几个方面：板式给料机，活底料仓给料机，无轴螺旋给料机，有轴螺旋给料机。
板式给料机，一般安装在汽车卸车沟中，为满足来料变化的要求，启动平稳，对破碎后的燃料给料能力强，缺点是造价偏高，带负荷启动能力差。
活底料仓给料机，适用于破碎后硬质燃料，对于粒度≤50mm的燃料输送效果较好，但是存在给料不均匀，出力不稳定的问题。
无轴螺旋给料机适用于缠绕性不强、物料粒度大的燃料，由于本项目设计燃料有小麦秸秆类软秸秆，同时螺旋体刚性不够，易断裂损坏。由于此类设备存在问题较多，目前在新建电厂中此类给料设备基本已经不再应用。
有轴螺旋给料机是目前使用最多最普遍的生物质燃料给料设备，应用非常广泛。针对本项目，由于主要燃料为包含树皮、林业丢弃物以及小麦玉米秸秆等，种类各异，软硬质秸秆均有，所以本工程破碎后的燃料采用有轴螺旋给料机。
2.3 破碎设备
目前在国内生物质发电项目中，不同规格不同出力的破碎机产品比较多，使用效果是各不一样，价格差别很大，主要是两类产品。
第一类，小出力的破碎机，这种设备以国产为主，设备性能较好，产品比较成熟，缺点是刀具易钝化，基本每天要求磨刀几次，不适宜长期稳定运行。
第二类，大出力的破碎设备，这类产品国内市场上厂家较少。
在进口破碎机产品上，在中国市场上在生物质发电领域有应用业绩目前有2家，一个是丹麦的M&J破碎机，一个是美国的威猛破碎机，此类产品的特点是价格昂贵，产品性能好，能够长期稳定运行。
针对该项目，根据选定的燃料技术方案，在本工程中，厂内破碎设备使用进口破碎机作主要破碎机型；厂外使用国产破碎机作为补充备用。这样能保证机组的稳定运行，又节约了工程投资。
2.4 输送设备
根据对国内大部分的生物质发电项目进行调研和收资，燃料输送系统一般都能满足使用要求，输送设备主要包括以下几种：普通带式输送机、大倾角带式输送机、挡边带式输送机、链式输送机、管状带式输送机等。
目前国内采用普通带式输送机的生物质电厂用的较多；管带机在节约占地、密封输送等方面有一定的优势，但由于在给料段和卸料段需要一定的展开距离，本项目输送系统距离较短，管带机无优势；链式输送机只能整包上料，不应用于燃用多种燃料的电厂。大倾角带式输送机一般适用于场地受限的情况。针对本项目的具体特点，输送设备采用普通带式输送机，通过加大一级带宽和降低带速，来防止运行过程中撒料现象的发生。
2.5 其它辅助设备的选型
燃料系统其它辅助设备主要包括汽车衡、计量装置、喷雾抑尘设备、除铁器等，都是厂用设备，是比较成熟的产品。由于目前还没有适合生物质电厂的采样设备，目前投产的生物质电厂均采用人工采样，因此本项目也按人工采样考虑。
3 总结
生物质发电工程中燃料输送系统是一个极其重要的环节，由于煤与秸秆在物理特性方面有很大差异；每个生物质电厂受地域影响，导致燃料特性差异较大；受气候的影响，燃料的处理和储存工艺差异较大；受燃料收集影响，导致实际燃料和设计燃料的差异较大，多方面的原因导致燃料输送系统的设计方案多样化。本项目在设计时，考察和调研了国内众多的生物质电厂及燃料设备制造厂家，进行了多次技术交流。在以后进行生物质电厂设计时，根据项目的具体特点和燃料特性来选择合适的相关设备，从而保证燃料输送系统的设计是安全可靠性和经济性。
生物燃料的特点范文2
【关键词】燃料电池;原理;分类;应用
0.引言
时至今日，世界经济大体上仍然是化石燃料依赖型的，石油、煤和天然气占世界初级能源消费总量的85％左右，剩下的部分主要是水电和核电，真正的可再生清洁能源如风能、太阳能等所占比例不到3％。世界能源需求仍在以1.5％～2％的年率增长，而地质学家预测说，石油和天然气价格将大幅度上升，再也不会回落。
燃料电池的出现与发展，给便携式电子设备带来一场深刻的革命，并且还会波及到汽车业，住宅，以及社会各方面的集中供电系统。在21世纪中它将会把人类由集中供电带进一种分散供电的新时代。燃料电池供电，没有二氧化碳的排放，可减轻温室效应使全球气候变暖问题，它解决了火力发电使全球环境污染的问题，它是一个纯正的绿色清洁能源。
1.燃料电池的原理
1.1 燃料电池的组成和工作原理
燃料电池的基本组成：阳极、阴极、电解质和外电路。燃料电池中的电解质有不同的种类。燃料电池是靠氢氧结合成水的反应来发电的，因而不会产生氮氧化物（NOX）和碳氢化合物（HC）等易对空气造成污染的物质。它由三部分组成：阴极、阳极和电解液。
燃料电池有着几个独特的性质：
（1）燃料电池在工作时必须有能量（燃料）输入，才能产出电能。
（2）燃料电池所能够产生的电能只和燃料的供应有关，只要供给燃料就可以产生电能，其放电是连续进行的。
（3）燃料电池本体的质量和体积并不大，但需要一套燃料储存装置或燃料转换装置和附属设备才能获得氢气，而这些燃料储存装置或燃料转换装置和附属设备的质量和体积远远超过燃料电池本身。
1.2 燃料电池中的催化作用
燃料电池中的电催化作用是用来加速燃料电池化学反应中电荷转移的一种作用，一般发生在电极与电解质的分界面上。 催化剂是一类可产生电催化作用的物质。电催化剂可以分别用于催化阳极和阴极反应。这种分离的催化特征，使得人们可以更好地优选不同的催化剂。
评价催化剂的主要技术指标为稳定性、电催化活性、电导率和经济性。
2.燃料电池的特点
由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能，因此，它没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可以避免中间的转换的损失，达到很高的发电效率。同时还有以下一些特点：
不管是满负荷还是部分负荷均能保持高发电效率；不管装置规模大小均能保持高发电效率； 具有很强的过负载能力； 通过与燃料供给装置组合的可以适用的燃料广泛；用天然气和煤气等为燃料时，NOX及SOX等排出量少，环境相容性优。
此外，燃料电池的能量转换效率高，不受卡诺效率限制；清洁、环保。燃料电池不需要锅炉、汽轮机等大型设备、没有SOx、NOx气体和固体粉尘的排放；可靠性和操作性良好，噪声低；所用燃料广泛，占地面积小，建厂具有很大灵活性。
3.燃料电池的分类
燃料电池可依据其工作温度、所用燃料的种类和电解质类型进行分类。按照工作温度，燃料电池可分为高、中、低温型三类。按燃料来源，燃料电池可分为直接式燃料电池(如直接甲醇燃料电池)，间接式燃料电池(如甲醇通过重整器产生氢气，然后以氢气为燃料电池的燃料)和再生类型进行分类。依据电解质的不同，可将燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MC
FC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。
3.1直接甲醇燃料电池
直接甲醇燃料电池是以甲醇为燃料，通过与氧结合产生电流的，优点是直接使用甲醇，省去了氢的生产与存储。其电化学转化过程又可分为两种方式，一种是直接燃料电池，另一种是间接燃料电池。直接燃料电池主要是甲醇在阳极被电解为氢和二氧化碳，氢通过质子膜到阴极与氧气反应并同时产生电流。间接燃料电池是先将甲醇进行炼解或重整得到氢，然后再由氢和氧通过质子膜电解槽反应而获得供给汽车动力的电能。这种燃料电池以甲醇为能量来源，手机，笔记本电脑将不再用充电。
3.2固体氧化物燃料电池
固体氧化物燃料电池采用固体氧化物作为电解质，除了高效，环境友好的特点外，它无材料腐蚀和电解液腐蚀等问题；在高的工作温度下电池排出的高质量余热可以充分利用，使其综合效率可由50%提高到70%以上； 它的燃料适用范围广，不仅能用H2，还可直接用CO、天然气（甲烷）、煤汽化气，碳氢化合物、NH3、H2S等作燃料。这类电池最适合于分散和集中发电。
3.3碱性燃料电池
再生氢氧燃料电池将水电解技术(电能+2H2O2H2+O2)与氢氧燃料电池技术(2H2+O2H2O+电能)相结合 ,氢氧燃料电池的燃料 H2、氧化剂O2可通过水电解过程得以“再生”, 起到蓄能作用。可以用作空间站电源。采用氢氧化钾溶液作为电解液。这种电解液效率很高（可达60-90％），但对影响纯度的杂质，如二氧化碳很敏感。因而运行中需采用纯态氢气和氧气。这一点限制了将其应用于宇宙飞行及国际工程等领域。
3.4质子交换膜燃料电池
燃料电池工程中心研究双效催化剂和双效氧电极的制备方法，研制薄层电极并制备膜电极三合一组件，降低电极铂担量。目前电极的铂担量已降至0.02mg/cm2。同时进行固体电解质的水电解技术开发，已掌握水电解用膜电极的制备技术。
3.5熔融碳酸盐燃料电池
熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池（600～700℃），具有效率高（高于40%）、噪音低、无污染、燃料多样化（氢气、煤气、天然气和生物燃料等）、余热利用价值高和电池构造材料价廉等诸多优点，是下一世纪的绿色电站。
4.燃料电池的应用
燃料电池技术因具备低污染、高能源转换效率的特性，更能满足人类高效、环保的需求。它具有更高的能源密度。紧急备用发电机、住宅用热电共生系统、UPS、分布式发电系统、军事国防、太空与运输工具领域、机器人、笔记型计算机、PDA、手机等便携电子产品、便携电源、搬运工具、电动辅助/代步车等。采用极薄的塑料薄膜作为其电解质。这种电解质具有高功率一重量比和低工作温度。是适用于固定和移动装置的理想材料。
质子交换膜燃料电池以磺酸型质子交换膜为固体电解质,无电解质腐蚀问题，能量转换效率高，无污染，可室温快速启动。质子交换膜燃料电池在固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景，尤其是电动车的最佳驱动电源。它已成功地用于载人的公共汽车和奔驰轿车上。
5.小结
高效、洁净的燃料电池必将在未来的高效、清洁发电技术中占有一席之地。但是，资金、技术、观念、基础设施上还有许多需要克服的困难。油价飙升、电价太贵，燃料电池成为未来家庭能源供应相对便宜的选择，也是目前最令人满意的解决方案。在固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景。 [科]
【参考文献】
［1］石新军.燃料电池的应用和发展.现代物理知识,2006,1.
生物燃料的特点范文3
早在1839年，英国人W.Grove就提出了氢和氧反应可以发电的原理，这就是最早的氢-氧燃料电池(FC)。但直到20世纪60年代初，由于航天和国防的需要，才开发了液氢和液氧的小型燃料电池，应用于空间飞行和潜水艇。近二三十年来，由于一次能源的匮乏和环境保护的突出，要求开发利用新的清洁再生能源。燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。美国矿物能源部长助理克.西格尔说：“燃料电池技术在21世纪上半叶在技术上的冲击影响，会类似于20世纪上半叶内燃机所起的作用。”福特汽车公司主管PNGV经理鲍伯.默尔称，燃料电池必会给汽车动力带来一场革命，燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作和积木化的动力装置。预期燃料电池会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥重要作用。美国Arthur D.Little公司最新估计，2000年燃料电池在能源系统市场将提供1 500～2 000MW动力，价值超过30亿美元，车辆市场将超过20亿美元；2007年燃料电池在运输方面的商业价值将达到90亿美元。 燃料电池的工作原理和分类、特点和优势
燃料电池发生电化学反应的实质是氢气的燃烧反应。它与一般电不同之处在于燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是起催化转换作用。所需燃料(氢或通过甲烷、天然气、煤气、甲醇、乙醇、汽油等石化燃料或生物能源重整制取)和氧(或空气)不断由外界输入，因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的装置。以熔融碳酸盐型燃料电池为例，图1为燃料电池的结构示意图。 图1 熔融碳酸盐燃料电池单电池结构示意图
在燃料电池电极上反应如下：
阳极反应：H2+CO32-＝H2O+CO2+2e-
阴极反应：1/2O2+CO2+2e-＝CO32-
总反应：1/2O2+H2＝H2O
燃料电池多种分类。按燃料类型可分为直接型、间接型和再生型。按电解质种类又可分为磷酸盐型燃料电池(PAFC)--第一代FC；熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)--第二代FC；固体氧化物型燃料电池(SOFC)--第三代FC。表1列出了几种主要类型燃料电池的燃料、电解质、电极和工作温度等基本特点。 表1 燃料电池的分类 类型 磷酸盐型燃料电池(PAFC) 融碳酸盐型燃料电池(MCFC) 固体氧化物型燃料电池(SOFC) 聚合物离子膜燃料电池(PEMFC) 燃料 煤气，天然气，甲醇等 煤气，天然气，甲醇等 煤气，天然气，甲醇等 纯H2 电解质 磷酸水溶液 KLiCO3溶盐 ZrO2-Y2O3(8 YSZ) 离子(Na离子) 阳极
电极
阴极 多孔质石墨
(Pt催化剂)
含Pt催化剂+多孔
质石墨+Tefion 多孔质镍
(不要Pt催化剂)
多孔NiO(掺锂) Ni-ZrO2金属陶瓷(不要Pt催化剂)
LaxSr1-xMn(Co)O3 多孔质石墨或Ni
(Pt催化剂)
多孔质石墨或Ni
(Pt催化剂) 工作温度 -200℃ -650℃ 800-1000℃ -100℃
近20多年来，燃料电池经历了碱式、磷酸、熔融碳酸盐和固体电解质等几种类型的发展阶段。美、日等国已相继建立了一些碳酸燃料电池电厂、熔融碳酸盐燃料电池电厂、质子交换膜燃料电池电厂作为示范(表2)。 表2 一些国家的燃料电池电厂 磷酸盐燃料电池电厂 ONSI公司建设的200KWPAFC电厂 质子交换膜燃料电池电厂 Ballard Generation System建设的250KW PEM燃料电池厂
Avista实验室建造的7.5W民用PEM燃料电池电厂，它具有60W热交换调制.
Northwest Power System建设的5KW民用PEM燃料电池电厂
Plug Power建造的7KW民用PEM燃料电池电厂 熔融碳酸盐烯料电池电厂 M-C Rower Corporation建造的熔融碳酸盐碳燃电孙电厂
Energy Research Corporation建造的250KW熔融碳酸盐燃料电池厂
Energy Research Corporation在加州Santa Clara建造的2M熔融碳酸盐燃料电池示范电厂 固体氧体物燃料电池电厂 Siemens Westinghouse建设的管状固体氧化物燃料电池电厂
燃料电池电厂所以具有如此大的吸引力，是因为它与传统的火力发电、水力发电或核能发电相比，具有无可比拟的特点和优势。
1.能量转换效率高 燃料电池能量转换效率比热机和发电机能量转换效率高得多。目前汽轮机或柴油机的效率最大值为40～50%，当用热机带动发电机时，其效率仅为35～40%，而燃料电池的有效能效可达60～70%，其理论能量转换效率可达90%。其他物理电池，如温差电池效率为10%，太阳能电池效率为20%，均无法与燃料电池相比。
2.污染小、噪声低 燃料电池作为大、中型发电装置使用时其突出的优点是减少污染排放(表3)。对于氢燃料电池而言，发电后的产物只有水，可实现零污染。另外，由于燃料电池无热机活塞引擎等机械传动部分，故操作环境无噪声污染。
表3 燃料电池与火力发电的大气污染比较
(单位：kg.10-6(KWh)-1) 污染成分 天然气火力发电 重油炎力发电 煤火力发电 燃料电池 SO2 2.5-230 4550 8200 0-0.12 NOx 1800 3200 3200 63-107 烃类 20-1270 135-5000 30-104 14-102 尘末 0-90 45-320 365-680 0-0.14
3.高度可靠性 燃料电池发电装置由单个电池堆叠至所需规模的电池组构成。由于这种电池组是模块结构，因而维修十分方便。另外，当燃料电池的负载有变动时，它会很快响应，故无论处于额定功率以上过载运行或低于额定功率运行，它都能承受且效率变化不大。这种优良性能使燃料电池在用电高峰时可作为调节的储能电池使用。
4.比能量或比功率高
5.适用能力强
燃料电池可以使用多种多样的初级燃料，如天然气、煤气、甲醇、乙醇、汽油；也可使用发电厂不宜使用的低质燃料，如褐煤、废木、废纸，甚至城市垃圾，但需经专门装置对它们重整制取。虽然燃料电池有上述种种优点，然而由于技术问题，至今一切已有的燃料电池均还没有达到大规模民用商业化程度。为此，美、日等国相继拨出巨资来发展燃料电池。
燃料电池开发现状与发展趋势
在燃料电池研究开发方面，美国、日本和德国处于世界领先地位。美国早在1967年就制定了TARGET和FCG-1燃料电池研究发展计划。近年美国能源部对燃料电池研究资助每年均在2 000万美元以上。日本在1981年制定了“月光计划”，进行燃料电池研究。1989年欧洲燃料电池集团成立。
在所有燃料电池中，磷酸盐型燃料电池(PAFC)由于磷酸易得，反应温和，成为发展最快、研究最成熟的一种燃料电池。1977年美国通用公司首先建成兆瓦级PAFC发电站。1991年日本电力公司在东京湾兴建的1MW PAFC发电站也已投入运行。目前美国已有少量销售，其商品化阶段已经开始。
熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)正处于10-20KW向兆瓦级发展阶段。1994年12月美国已建成迄今最大功率为250KW的MCFC电站。日本1989年已完成25KW的MCFC试验，按其“新阳光计划”-1MW的MCFC中间试验电厂现正在实施中。
聚合物电介质燃料电池(PEMFC)不仅是人造卫星上可靠、低成本的动力源，还可作为陆地上市区交通车辆和水下潜艇的动力源。1996年美国能源合作公司推出实验型的由三块薄膜组成的以1.5KW PEMFC为动力的“绿色轿车”。德国奔驰公司在前两年开发出NECARⅡ存储式燃料电池驱动电车(燃料电池生产电能为250KW，一次行程为250公里)，并在慕尼黑、斯图加特市作为试行公共电车之后，在1998年8月又作为世界首创，开发出NECARⅢ燃料电池驱动电车。它用质子交换膜(PEM)燃料电池为动力，以甲醇为原料，通过车辆后部的反应器产生氢气，再以氢和空气中氧反应产生电能来驱动，当压下踏脚板后，在不到2秒的时间内动力系统的能量将达到90%，其最大行程为400公里，预期2004年投放市场。最近，Daimler Chrysler设计的燃料电池和电池混合引擎轿车NECAR 4由于具有零污染、宽阔的操作范围和良好的驾驶特性等最佳的设计而获得北美“1999国际引擎年奖”。新近美国Ballard Power System开发的第二代燃料电池公共客车已在芝加哥运行。美国至今已开发的具有代表性的运输用的燃料电池公共客车、轿车已达30多种。
第三代燃料电池SOFC正在积极研制开发中，1991年6月美国能源部和威斯汀豪斯公司投资1.4亿美元加速固体燃料电池的商业化。目前美国西屋公司处于SOFC领先地位，它们所制造的一个由576个管式SOFC组成的25KW发电系统已创13 000多小时运行的世纪记录。其下一步计划是建立100KW的SOFC热电联产系统交付荷兰/丹麦电力公司使用。目前美国已有5KW的SOFC产品出售。一些公司还打算把SOFC和储氢合金结合起来，用于开发汽车用燃料电池。
近年因环境保护要求而新兴起的生物电池，用生物原料(包括林场杂木、稻草、麦杆、玉米杆、青草、草垃圾、含能源的植物、动物粪便等)生产电能。即将生物原料通过反应器转换成燃烧气体(主要是H2、CO、CH4)，经加工处理后作为燃料电池的原料用于建立分散电站，供家庭或城市用电；也可转换成H2，用于电动汽车。据〈Moder Power System〉报道，一个以垃圾场生产的燃料气体为燃料的燃料电池厂正在美国康涅狄州格罗顿镇运行，它生产国际燃料电池公司的200KW磷酸燃料电池。该电池厂装有燃料洁净系统，使垃圾场的燃气在进入燃料电池堆之前已被去除掉其中的氯化合物、硫化合物和共它污染物。目前德国巴伐利亚州的Bad Bruckenan正在建造一个生物能源-氢气工程。
燃料电池中另一亮点是细菌电池。其基本原理是通过细菌发酵，把酸或糖类转化为氢气，再将氢导入磷酸燃料电池后发电。美国1984年设计出一种供遨游太空用的细菌电池，原料是宇航员的尿液和活细菌。日本也研制过用特制糖浆作原料的细菌电池。
燃料电池今后的发展方向除了电动车辆(包括工交车辆、拖拉机、叉式装卸机、高尔夫车和军事车辆等)和热电站外，另一方向是使燃料电池小型化。燃料电池替代普通电池在膝上电脑、便携式电子器件等方面的应用列于表4。据《科学美国人》报道，美国洛斯阿拉芙斯国家实验室罗伯特.G.霍克最近研制成功微型燃料电池，其电池尺寸和价格可与传统的镍隔电池相比，重量仅为镍隔电池的一半，但供电能力为镍隔电池的50倍。预期这种微型燃料电池用于移动电话，可连续待机40天，而仅消耗不到2盎司的甲醇。霍克目前正把微电子技术引入微型燃料电池制作中，准备制作25μm厚的微型电池。另外，还有把燃料电池用于电子广告牌和电动自行车的报道。 表4 燃料电池替代普通小电池在膝上电脑、便携式电子器件等方面应用 便携式烯料电池 Warsitz制作的便携式燃料民池电源 替代电池用的燃料电池 Ballard的燃料电池膝上电脑
An H Power燃料电池电源公司提供的美国新泽西州高速公路广告牌
An H Power燃料电池电源公司提供的职业电神摄像机
Fraunise ISE发展的峰窝电话用微型燃料电池 教学用烯料电池 美国木醇研究所提供的教学用木醇燃料电池
Ecosoul提供的再生燃料电池教学用具
生物燃料的特点范文4
【关键词】燃料品质； 燃烧特性； 尾部负压
1.前言
生物质锅炉的燃烧是生物质燃烧发电的重要环节，其燃烧的稳定性又在整个锅炉燃烧中起着至关重要的作用。了解燃料品质，把握锅炉燃烧特性尤为重要。
2.生物质循环硫化床锅炉燃烧方式及燃料特点
生物质循环流化燃烧采用的是生物质燃料流化态的燃烧方式，燃料的特点是热值相对于燃煤较低，发电单耗多，密度小，颗粒大，水分多，含挥发分多，其中夹杂的石头，泥土等杂物多，燃料一旦被淋湿，易结团，因其需量和供应的特点，它在燃烧中品种变化大，对锅炉稳定燃烧影响大。
3.燃料品质决定锅炉燃烧的稳定性
以广东粤电湛江生物质发电有限公司为例，来看看燃料品质对燃烧的影响。
3.1.首先，其生物质燃烧锅炉主要参数、结构如下：
HX220―9.8-IV1型号锅炉是高温高压、单汽包、汽水自然循环、平衡通风锅炉，露天布置；锅炉采用循环流化床燃烧技术；循环物料分离采用绝热式旋风分离器。这里重点说一下尾部烟道的情况：尾部烟道由汽冷包墙组成的上烟道和绝热式的下烟道组成，上烟道内布置3组低温过热器，下烟道内布置有省煤器、光管卧式安装的一，二次风空气预热器。整个烟道分层分级都布置有检测负压，温度的各类测点。
3.2近期，锅炉燃料的品种形式、规格及其他基本情况如下：
杂腐率超过8%的主要特征，腐烂变黑或目测外观泥沙杂质较多，也可以用水洗沉淀法来判断。水份超标明显特征，表皮青绿，易压榨出水。
3.3生物质循环流化床锅炉稳定燃烧的因素
影响生物质循环流化床锅炉稳定燃烧的因素其实有很多，但是最主要的不外乎床温床压、风料配比、炉膛及尾部负压、剩余氧量、气温气压等等，并且它们之间都相互关联，往往一个参数发生变化，其他参数也随之变化。
3.4参数曲线最能表现锅炉燃烧的问题。用近期两次停机时尾部烟道负压分布和开机时以及正常运行状态下做个对比：
图1是正常燃烧状态下锅炉尾部烟道的负压分布。可以看出，低温过热器前的压力是-2.0KP左右，省煤器的压力是-2.5KP左右，二次风空预器前的压力是-3.0KP左右，一次风空预器前的压力是-3.3KP，机组排烟压力是-5.0KP左右，几个数据曲线分布均匀，之间的间隔不大，说明这时的锅炉燃烧稳定理想，风烟系统是稳定的，负荷在50MW左右，达到了额定负荷，据查，这时的燃料配比是碎树皮：干树头：木尾：散料=3：3：1：3， 锅炉给料系统顺畅无堵料。
图2是某次开机时锅炉尾部烟道的负压分布。因锅炉经历从启动烧油到投料退油枪到并网带负荷一系列过程，这时的负压分布有一些波动，几个参数的数值因为尾部烟温的步步提升而有节奏的有所减少，呈现阶梯状态，总的来说，数据之间的差值稳定，待到满负荷时也趋于图1的状态。这也属于正常情况。
图3是锅炉A次停机时尾部烟道负压分布。从曲线可以看出以上的几个数据差值已经很大了，低温过热器前的压力是-3.5KP左右，而且后期还有所增大，到了-4.2KP左右，省煤器前的压力是-4.5KP左右，到了停机时几乎趋近于-5KP，而二次风空预器前的压力和一次风空预器前的压力在停机前的10小时都已经接近-5KP，机组排烟压力也从之前的-4.7KP渐变到-5KP，经查，除低温过热器前的压力显示正常外，其他几个数据负压值到已经顶表。分析得出结论，低温过热器区域可能严重堵塞。经检修，发现低温过热器确实严重堵塞。具体分析时发现近时段锅炉燃料多是含杂腐率、不可燃物（石块，泥土）较多的湿树皮（压榨树皮），比例占到50%-60%，。此类燃料在燃烧时产生的灰分在低温过热器熔化，结焦造成堵塞，即使加大吹灰力度也无济于事，这导致尾部烟道前正压不断，其后负压顶表，严重影响锅炉燃烧工况，负荷率一再降低，设备经受很大的危害，不得不计划停机。
图4是锅炉B次停机时尾部烟道负压分布。曲线显示锅炉低温过热器前的压力是-1.5KP左右，省煤器的压力是-2.5KP左右，二次风空预器前的压力是-2.8KP左右，一次风空预器前的压力是-3.1KP，机组排烟压力是-6.2KP左右。很明显，前4个数据压差都比较平稳，但是最后的一次风空预器前后压差却高达3KP之多。分析得出：空预器下部，即一次风空预器区域有堵塞。经查，近时段锅炉燃料多是建筑废料、干树头和碎树皮。停机后检修人员不仅证实一次风空预器堵塞的猜想是正确的，还发现炉膛布风板有风帽被铁钉等熔化铁制物覆盖现象。这正是导致停机的原因。
要说明的是，上述的事例分析是在不考虑人为控制因素下进行的。当然，人为控制技术有一定影响，但是在没有出现操作失误的情况下可以忽视。那么，从以上四张曲线图的对比可以看出，在燃烧风料配比，床温床压，剩余氧量等参数控制在允许范围内的情况下，进入炉膛的燃料品质严重影响了锅炉燃烧状态。事实证明，碎料，干料利于提升锅炉效率，也是锅炉运行在良好的环境中，负荷率高，折损低，反之。湿料，含灰分高的料不仅给料困难，容易造成堵料，而且降低了锅炉燃烧温度，还不能保证燃烧的负压环境，严重破坏燃烧的内外两大循环，不利于锅炉辐射面的热交换，热效率低，负荷率低，损耗大。因此，可以说，燃料品质决定了生物质循环流化床锅炉燃烧的稳定性。
4.总结
生物质燃烧发电是一项较新的技术，涉及到很多环节，每个环节又有诸多因素，搞清各个环节之间的联系，熟悉各个因素之间关系，并在理论与实践的紧密结合中加以改善和利用，有助于技术的推广，惠及全民。
参考文献
[1]蔡永祥，蔡宏伟，陈俊《流化床生物质燃烧技术的应用和发展》《工业锅炉》 2011（06）
生物燃料的特点范文5
关键词：处理型防火材料；特性；应用
防火材料种类的归纳方法有很多，按其是否需要经过加工处理，可以分为处理型和非处理型防火材料，有些防火材料本身含有阻燃成分，不需要进行加工处理就能起到很好的防火作用，但缺点是可能受其体积和外观的影响只能用于某个部位的防火，在建筑结构稳定性，在建筑装饰性等建筑功能性方面会有所限制。为了提高建筑的使用功能或在不影响建筑使用功能的前提下，便有了处理型防火材料的应用。有些材料本身不具防火特性，但经处理却可以达到很好的防火效果，并且防火部位具有普片性。本文着重论述处理型防火材料的特性与应用。
1、处理型防火材料的防火原理
根据燃烧理论，燃烧必须具备可燃物、助燃物和火源三个要素。抑制任何一个要素即可达到阻止燃烧的目的。处理型防火材料就是利用这一原理，通过阻燃防火或覆盖可燃物防火来达到防火目的的，即可燃物通过浸泡等特殊方法处理，使建筑物本身成为难燃物，具有防止、减缓、终止燃烧的性能，或在被保护物表面涂覆难燃物质来阻止被保护物在受到火焰侵袭时，不会燃烧或快速升温而遭到破坏。
2、处理型防火材料的种类
2.1 防火涂料。涂覆于被保护物表面，能降低物体表面的可燃性，提高物体的耐火极限。
2.2 水性防火阻燃液。用于喷涂或浸渍处理可燃物，使被保护物由易燃材料成为难燃材料。
2.3 阻燃剂。添加到聚合物中使聚合物具有阻燃性或与聚合物反应后使聚合物具有阻燃性。
3、处理型防火材料的特性
3.1 防火涂料。防火涂料由基料及防火助剂组成，除具有普通涂料的装饰作用和对基料提供物理保护外，还具有隔热、阻燃和耐火的功能，在一定的温度和时间内能形成防火隔热层。非膨胀型防火涂料遇火涂层不发生体积变化，而是形成一层釉状保护层，起到隔绝氧气，避免或终止燃烧反应的作用。膨胀型防火涂料遇火涂层迅速膨胀发泡，泡沫层不仅隔绝了氧气，其疏松的结构具有保护基材隔热的性能，其发泡过程中的物理、化学反应还能消耗大量的热量，降低物体温度。
3.2 水性防火阻燃液。以水为分散介质，采用喷涂或浸渍的方法使木材、织物或纸板等具有难燃，离火自熄的特点，经防火阻燃液处理后的材料，不仅不影响原有材料的外貌、色泽和手感，而且还具有防蛀、防腐的作用。
3.3 阻燃剂。主要应用于高分子材料聚合物，添加到高分子聚合物中，改变其物理组成，使聚合物具有阻燃性，或者与聚合物发生反应，使聚合物本身含有阻燃成分，而且对聚合物材料的使用性能影响较小。
4、处理型防火材料的应用
4.1 防火涂料。根据其防火和装饰集一体的特点，饰面型防火涂料用于各种场合的家具、墙面、地面等面层，如墙面使用泡沫材料在其表面涂覆防火涂料，地面在铺设木地板或其他不防火的材料在其表面涂覆防火涂料等，不仅可以起到良好的防火效果，而且还可以达到良好的装饰效果。按照其保护对象覆盖基材的不同，处于对结构的保护，还可将其用于钢结构、混凝土结构、木结构、预应力混凝土楼板、隧道等的面层，可以使建筑物遇火在高温下不变形破坏，保护建筑结构的稳定性。处于对物体内部的保护，还可将其用于电缆、电器等的面层，起到防止内部物体遇火遭到破坏的作用。
4.2 水性防火阻燃液。家居装修，特别是剧院、会堂、影院等公众场合的装修，都有很高的防火等级要求，其墙面、地面、吊顶、家具、门窗等部位都会利用到木材、织物或纸板来做装饰物，用水性防火阻燃液对其进行处理，不仅可以达到装饰美观的效果，还能达到所需的防火等级要求。另外还能起到防腐、防蛀的效果，不仅不改变其原有的色泽和手感，还能起到保护其褪色的目的。
4.3 阻燃剂。塑料类的板材、管材，橡胶类的板材，泡沫类的保温块体材料，具有加工和施工容易，防腐蚀性能好，价格较低的特点，但耐温性差，不耐火，通过在其聚合物中加入阻燃剂，可以改变其不耐温、不耐火的缺点，使其具有防火的功能，而且不影响其原有的使用性能。如三聚氰胺层压板、硬质PVC板常用于各种场合的墙面、柱面、台面、家具、吊顶等饰面工程，如塑料壁纸的使用，塑料电工套管的使用，室内保温泡沫的使用等。都是通过在聚合物中掺加阻燃剂来达到防火目的的。
生物燃料的特点范文6
Abstract： Brief summary and analysis were made basing on the results of tests on flame-retardant products used in public buildings which are newly-built or rebuilt. Principles and flame retardant treatment methods for various kinds of flame retardant products were introduced， so as to provide some guidance to construction units and operators of public buildings when choosing and treating flame-retardant products.
关键词：阻燃 织物 铺地材料 泡沫塑料
中图分类号：TM7 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0000-00
[keywords]： flame retardant， textile， paving materials， foamed plastics
公安部消防局下达了《2008年度消防产品监督管理工作考核办法》，明确了对消防产品和公共场所阻燃制品及标识使用情况的检查要求，从2008年7月1日起，新建或改建的公共场所，必须采用符合强制性国家标准GB20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》的阻燃制品，未按规定采用阻燃制品，验收一律不予通过，并明确了涉及建筑制品、织物、塑料/橡胶、泡沫塑料类、家具及组件、电线电缆六大类产品为重点监管对象。
近年来，我国公共场所的火灾形势严峻，不断发生的恶性火灾事故造成了大量的人员伤亡和财产损失。导致这些恶性火灾发生的原因主要是建筑物内使用了大量可燃、易燃的装饰材料和制品，如深圳“9·20” 舞王俱乐部火灾事故造成43人死亡；长乐“1·31”酒吧重大火灾事故造成15人死亡，都是由于天花板的聚氨酯装饰材料易燃等原因引起。一系列特大火灾事故，引起了政府的高度重视和社会的广泛关注。为了从源头上减少和防止公共场所恶性火灾事故的发生，借鉴国外的先进经验，我国开始在公共场所推行阻燃制品标识明示制度，规定“公共场所必须使用燃烧性能符合要求的阻燃制品，并施加阻燃制品标识”。
全国相关部门积极响应消防总局的指示，积极开展公共场所阻燃制品见证检验工作，在工程建设领域的源头上打击假冒伪劣产品，防止和消除火灾隐患。福建省产品质量检验研究院充分发挥检验机构的技术力量，为消防部门提供技术支持，承担相关消防产品和阻燃制品的检验工作。本文基于大量的阻燃制品耐火试验，对公共场所阻燃制品的耐火性能进行分析、探讨，同时期以本文对公共场所施工和建设单位在公共场所使用的阻燃制品选购和使用上有一点帮助。
1阻燃织物
阻燃机理[1][2][3]
阻燃机理因阻燃剂的种类和待阻燃的物质而不同，可利用一种阻燃机理处理制品，也可利用阻燃剂协效性处理制品。目前主要有以下几种阻燃机理。
1 吸热反应 当织物点燃时，涂盖在织物表面的阻燃剂吸收大量热量，且发生分解。从而使织物本身温度保持在着火点以下，达到阻止燃烧的目的。
2 形成自由基 覆盖在织物表面的阻燃剂由于其特殊的化学成分改变织物燃烧时的分解速率；或阻燃剂受热分解生成游离基，猝灭织物燃烧分解产物的活性自由基，降低自由基反应活性，以致终止反应，从而降低燃烧体系所具有的能量，阻止燃烧。
3 生成不燃烧气体 阻燃剂受热分解产生一些不燃烧气体，如H2O、HCl、HBr、CO2 等。一方面稀释了织物热分解时产生的可燃性气体浓度，另一方面，阻止氧气同燃烧表面的接触，降低表面氧气浓度，达到阻燃的目的。
4 熔化理论 在热和能量的作用下，阻燃剂转变成熔融状态，在织物表面形成不能渗透的覆盖层，使空气、热不易与纤维表面接触，阻止从纤维表面释放可燃气体。
5 脱水理论 一些阻燃剂在受热时可发生脱水反应，在一定程度上抑制热裂解反应，例如，聚硅酸盐类阻燃剂其分子中含有大量的化学结合水，纤维遇火后化学结合水受热蒸发，带走大量热量，降低纤维周围的温度。同时聚硅酸盐的网状结构可以起到屏蔽火焰的作用，使燃烧产生的热量和烟雾不易扩散。
根据纤维制品燃烧的过程及燃烧的基本条件，可采用各种方法和措施来阻止其燃烧，阻燃加工的方法，通常有以下几种：
（1）生产阻燃纤维；
（2）对织物进行阻燃处理；
（3）阻燃纤维和阻燃处理相结合 它包括将阻燃纤维制成的织物再做阻燃处理，或者将阻燃纤维与普通纤维混纺、并捻、交织后的织物再做阻燃处理。
目前常用的原丝阻燃改性的方法有[4][5]：共聚法、共混法和接枝法。其中共聚法由于阻燃元素结合在成纤高分子链上，因此阻燃性能持久；共混法，特别适合没有极性基团的聚合物，例如聚丙烯纤维。阻燃聚丙烯一般为海岛型，为保证外观，多采用把阻燃剂置于纤维芯部的皮芯复合型，实现阻燃作用；接枝法，是将具有阻燃作用的单体小分子在放射线或化学引发剂作用下发生化学反应接枝共聚到纤维高分子链上起到阻燃作用。
阻燃纤维阻燃效果好，阻燃持久性好，耐水洗性也较好，但其价格相对较高。目前工程使用的相关产品大多是对普通织物进行阻燃处理的样品。常用的阻燃处理方法主要有三种 [1]：
（1）喷涂：用阻燃剂对织物表面进行喷涂，经过一定次数的喷涂后，增强阻燃效果。适用于不需洗涤的织物或洗涤次数极少的装饰织物和建筑用织物。
（2）浸渍和浸轧：将织物浸渍到阻燃液里，经过一定时间的处理后，取出然后焙烘。适用于加工床上用品、建筑用织物和家具用品等。可结合其他特种功能——浴浸轧型整理，也可分步加工。此种加工方式工艺复杂，适应范围广，成本较喷涂要高。
（3）涂层：将阻燃剂涂覆在织物的外表。在加工过程中，一般与其他特种功能涂层同时进行。适宜于加工劳动保护服，以及装饰织物。对阻燃剂的选择要求较高：要求阻燃性和耐热性好。
从大量的织物耐火性能试验结果来看，采用前两种加工方法的较多。喷涂工艺简单，操作简便，需要的阻燃剂性能要好。但在处理时，喷涂的均匀性和喷涂次数是该加工工艺的关键。浸渍工艺使用阻燃剂量较大、成本较高、处理时间、阻燃液的PH值、浓度等的掌握是本方法的难点。同时，某些材质的织物长时间浸渍后，垂直燃烧达标了，却由于吸收了过量的阻燃剂导致烟密度超标。涂层工艺加工的产品其垂直燃烧性能较好，但是其涂层抑烟性能差，烟密度一般较大。此外，这些阻燃处理的织物，阻燃剂会随着使用时间挥发，或在洗涤数次之后阻燃性能必将降低，这也是公共场所经营者必须考虑的问题。
2铺地材料
地毯按制作方法不同可分为机制地毯、手工地毯。机制地毯又包括簇绒地毯和机织威尔顿地毯、机织阿克明斯特地毯[6]。
a）簇绒地毯 该地毯属于机械制造地毯的一大分类，它不是经纬交织而是将毯面纤维（绒头）经过钢针插植在地毯基布上，然后经过后道工序上胶握持绒头而成。由于该地毯生产效率较高，已经广泛使用。
b）机织威尔顿地毯 该地毯是通过经纱、纬纱、绒头纱三纱交织，后经上胶、剪绒等后道工序整理而成。由于该地毯工艺源于英国的威尔顿地区，因此称为威尔顿地毯。
c）机织阿克明斯特地毯 该地毯也是通过经纱、纬纱、绒头纱三纱交织，后经上胶、剪绒等后道工序整理而成。该地毯使用的工艺源于英国的阿克明斯特。此织机属单层织物且机速很低，地毯织造效率非常低，但其花色丰富，且成品的稳定性好。机织威尔顿地毯和机织阿克明斯特地毯价格要较簇绒地毯昂贵。
按材质可以分为羊毛、涤纶、尼龙、丙纶等地毯。其中羊毛的阻燃性能最佳。羊毛纤维吸湿性能好，燃点极高，具有天然的阻燃、难点燃和自熄性能。羊毛本身氧指数可以达到25左右，在正常情况下明火不易点燃。经过阻燃处理后，燃烧过程中织物发生炭化，在织物表面形成炭层，隔绝氧气和可燃性气体，终止燃烧[7]。而未进行阻燃处理的化学纤维地毯阻燃性较差。
同织物阻燃一样，为增强铺地材料地毯的阻燃性能，大多使用阻燃纤维作为毯面纤维制成地毯，阻燃纤维地毯的耐久性好、耐水洗性好。此外，对地毯进行阻燃处理能也可增强阻燃效果。这类液体阻燃剂可用于棉、麻、毛、呢、尼龙、涤纶、丙纶等纤维的阻燃处理：将地毯浸轧一段时间，取出挤压脱水，焙烘干后即成阻燃地毯。
公共场所施工单位根据施工场所的档次、定位及工程预算选用不同的地毯。选择阻燃纤维制成的地毯其阻燃性能较好，临界辐射通量较高，但其造价较高；而选择阻燃液处理的地毯，阻燃性能虽然得到提高，但耐久性和耐水洗性不太高。
3泡沫塑料
在公共场所家具垫材中大多使用聚氨酯泡沫塑料。未经阻燃处理的聚氨酯较易燃烧，燃烧后产生大量有毒的烟雾，容易造成人的窒息死亡。因此其阻燃处理尤为重要，一般是在聚氨酯链中引入异氰尿酸酯结构，以提高体系炭化性能来降低其可燃性。常用的有添加型和反应型阻燃剂[8]。
添加型阻燃剂：在聚氨酯原料中，添加不具有反应活性、但有阻燃作用的物质的方法。因为它最为简单方便，并且相对于其他阻燃方式来说又较为经济，因此大部分聚氨酯泡沫塑料的阻燃都是采用这种方法。一般为液态的含卤磷酸酯和磷酸酯，而固态的阻燃剂有：三聚氰胺、红磷、硼酸锌等。
反应型阻燃剂：在聚氨酯的原料中，引入具有阻燃作用的元素，较常见的是在多元醇中引入阻燃元素。在异氰酸酯分子中虽然也可以引入阻燃元素，但是由于较为复杂和困难，在工业上比较少见。所以主要是各种液态及固态的含磷或含卤多元醇[9]。由于聚氨酯泡沫塑料阻燃技术比较成熟，所以阻燃泡沫塑料的整体质量较好。
4结语
自公共场所相关阻燃制品检验工作开展以来，由于建设单位对阻燃制品的选购以及对阻燃处理技术的掌握不熟悉，某些制品阻燃效果不理想，产品的合格率较低，反映出目前该类产品的质量存在着一定问题，因此提出以下建议：
（1）阻燃制品生产企业应提高安全意识，严把产品质量关，避免生产不合格产品。
（2）作为建设单位，应提高消防意识，不能只抓经营，不抓安全；在公共场所新建或改建设计时就应该保证使用合格的阻燃制品；其次对经营场所建章立制，狠抓落实，规范消防安全管理，从源头上杜绝火灾的发生。
（3）消防监督部门应加大宣传力度，提高装修施工单位、个人的自我消防安全意识；强化管理，把好建筑装修制品的检验和防火审核关；加强消防监督检查，保证公共场所的消防安全质量，保障人民生命安全。
参考文献：
[1] 常涛 浅谈阻燃织物[J] 天津纺织科技，2001， 40 （1），37-42.
[2] 张凤涛，郭雪峰， 简述阻燃织物的应用与加工 [J] 山东纺织，2004，（6），25-27.
[3] 和秋丽 材料的阻燃处理[J] 消防月刊，2003，（1），34.
[4]莫百春 浅议纺织品的阻燃[J] 中国纤检，2003，（2），27-29.
[5]彭治汉 阻燃纺织品研究开发新进展[J] 阻燃材料与技术，2004，（3），1-4.
[6]曹民干 建筑用塑料制品[M].化学工业出版社，2003，148-157.
[7]曾敏修 航空用羊毛地毯的阻燃处理工艺[J] 阻燃材料与技术，1991，（2），44-46.
