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[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.
一、生物质能在能源系统中的地位
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,目前,全世界约有25亿人的生活能源依靠生物质能,仅次于煤炭、石油和天然气,居世界能源消费总量的第四位,在整个能源体系中占有重要地位。煤炭、石油、天然气是化石能源,究其根源也是由生物质能转变而来的。专家认为,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分。预计到本世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。因此,专家称生物质能为21世纪的绿色能源。
目前,生物质能技术的研究与开发已成为国际重大热门课题之一,受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划。我国既是一个人口多的农业大国,又是一个经济迅速发展的国家,面临着经济增长和环境保护的双重压力。改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源,对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义,尤其对我国的农村地区更具有特殊意义。因此,生物质能优质化转换利用势在必行。
二、生物质能与常规能源相比的三大优点
生物质能具有资源丰富、开发方便、含碳量低的特点。
第一,资源丰富。它是人类可以利用的最丰富的能源之一,我国是农业大国,农林废弃物特别丰富,可以说取之不尽,用之不竭。
第二,开发方便。地球上,只要有农作物和树林的地方,就可以就地开发利用,农村更具有利用的价值。
第三,清洁能源。在开发和利用生物质能时,原料易燃烧,污染少,灰分较低,废渣、废水、废气少,也没有噪音。更重要的是,不会影响生态平衡。三、开发适合国情的生物质能燃料和设备
在加拿大、瑞典、芬兰等欧美国家,生物质能锅炉使用的燃料仍停留在木质颗粒燃料上,原因是农作物秸秆及野草质类的颗粒燃料含钾等成分高,容易结渣,他们现有的生物能供热设备和技术不能解决结渣问题,影响设备自动燃烧的正常运行,不得已摒弃秸秆燃料,使用木质燃料。国外专家的研究方向是用基因技术改良秸秆、野草类植物的成份含量,降低颗粒燃料的结渣成分,来保证生物质能锅炉的燃烧过程正常运行。我国利用生物质能如果直接引用国外现有的设备和技术,显然不符合国情,而基因改造秸秆的技术距离现实和大规模推广还远。
北京老万生物质能科技公司对自己提出的要求是:既要利用国内现有的生物资源,又要解决自动燃烧的难题。科研人员从我国树木少、农作物秸秆多的国情出发,确定了生物质能锅炉以秸秆、树木类等为生物质燃料的方向。他们与国外专家合作,经过潜心钻研,克难攻坚,研制出了秸秆颗粒和块状燃料的科学加工技术,开发了采用这些燃料的自动燃烧生物质能锅炉。经过清华大学热能研究所和热能工程系联合检测,老万生物质能锅炉的燃烧效率达到99%,热效率达到86.07%,各项环保指标都达到了欧洲现行的排放标准。
老万自动燃烧生物质能锅炉系列产品随后通过了国家农业部科教司主持、全国著名专家组成的鉴定委员会的鉴定。评价是设计独特,结构新颖,造型美观,自动供料,燃烧充分,属高新技术产品。其技术国内领先,达到国家先进水平。该技术在解决生物质燃料燃烧结渣和焦油处理上实现了重大突破,填补了我国生物质能高效利用和燃烧的空白。
这正是:小企业拥有高技术,小企业干出大名堂。
四、实现“低消耗、低排放、高效率”,造福百姓
老万生物质能产品是目前国内外高效利用生物质能的佼佼者。其技术特点和主要优势有三点:
1 高效便利性
(1)生物质燃料的高效性:老万公司研发的成型(颗粒、块状)燃料,是将农、林废弃物如玉米秸秆、棉花秆和锯末等,经过粉碎、烘干、筛选、高压成型制成的高密度颗粒燃料和压块燃料,容积密度大,1000~1100公斤/立方米,具有较高的强度。这种燃料表面细致光滑,发热量高达3700~4200大卡/公斤,起火速度快,燃烧效率达99%,热效率达86%以上。它的燃烧性能已经相当于中质烟煤,而硫和灰分等有害物质的含量却相当低,胜于烟煤。这种再生能源最清洁且廉价,国际公认是化石能源的最佳替代物之一。
(2)锅炉的便利和安全舒适性:老万生物质能锅炉采用先进的自动控制清洁燃烧技术,核心技术在于燃烧器。燃烧器由主燃室和副燃室组成,采用二、三次风火焰扰动和独特的火焰导流混合燃烬技术。以温度为控制点,自动点火、自动进料、自动排灰,自动化程度较高,提高了燃料的燃烬率和锅炉热利用率。在运行中基本是每日加一次料和倒一次灰,不需要高深复杂的操作,非常便利。由于是常压运行,强制排烟,又配备了泄压阀、静音风机、屏蔽水泵和超温保护功能,安全性高,工作环境舒适。
2 环境保护性
(1)烟气黑度和烟尘浓度低:燃料在燃烧中迅速释放的挥发成份没有得到充分燃烧时,未燃烬的含炭烟尘被烟气带出,就造成烟气黑度高,烟尘浓度高。老万生物质燃料的燃烧性能相当于中质烟煤,而二氧化硫和灰分等排放物却大大低于烟煤。同时,生物质能锅炉创造了先进的自动控制清洁燃烧技术和火焰导流混合燃烬技术,使燃料在炉内充分燃尽,减少烟尘的产生,消除了黑烟。2008年1月22日,北京京环科环境保护设备检测中心检验结果表明,老万锅炉的S02、烟尘排放、氮氧化物等化学排放指标远远低于欧洲环保标准,烟气黑度小于林格曼1级,二氧化碳排放减少100%!所有指标完全符合北京市《锅炉大气污染物排放标准》。
(2)燃烧后的灰渣不存在二次污染:由于燃料全部使用秸秆生物质原料,在成型燃料的加工过程中也不添加任何化学成分和添加剂,所以,燃料燃烧之后全部变成了草木灰,既可当做肥料,也可回收作为建筑材料,不带来二次污染的问题。
3 经济节能性
老万生物质能锅炉使用的燃料纯粹是颗粒燃料或压块燃料,极大地提高了燃料的燃烬率和锅炉的热利用率,其热能利用远高于燃煤的利用率。这一绿色的能源无论是用于取暖、炊事、洗浴,都非常适宜。
以采暖为例,假设一家有150平米的房间面积,如果使用颗粒燃料,一个采暖期大约需要4~6吨,按850元/吨计算,每平米采暖费是23~34元。如果使用压块燃料,一个采暖期大约需要5~7吨,按500元/吨计算,每平米采暖费17~23元。如此看来,生物质锅炉取暖费和集中供暖、燃煤取暖费用相当,远远低于使用燃油炉、燃气炉和电采暖的费用。
一、生物质颗粒燃料来源、加工工艺流程和特点
物质燃料锅炉是采用高密度的压缩成型生物质作为锅炉的燃料,由于燃料的压缩密实,限制了挥发分溢出速度,所以生物质燃料燃烧主要由下面几个条件控制:一定的温度;一定的空气(氧气);燃料与空气(氧气)的混合程度;燃料中的可燃物与空气中的氧气进行剧烈的化学反应时间。由于生物质燃料的燃点为250℃,其温度的提高由点火热供给。生物质燃料的燃烧过程是燃料中的可燃成分与空气中的氧剧烈化合并放出热量的过程。因而,氧气的供给量决定燃烧反应的过程,通过对供氧量的控制,可以很好地控制燃烧反应。另外,生物质燃料很有一定的水分,并且生物质燃料是经过压缩成型的,它的压缩密实,限制了挥发分溢出速度,不易着火燃烧的形成黄色明亮的火焰,容易冒黑烟。所以现运行的生活及工业锅炉的结构不适合直接使用生物质颗粒燃料,若不加改造直接使用生物质颗粒燃料,锅炉将出现冒黑烟、效率低、有粉尘污染等现象。因此,燃用生物质颗粒燃料锅炉需要加装专门的送风设施,在充分保证燃烧生物质“颗粒”供氧量的要求下,锅炉进风量可以进行调整。生物质颗粒锅炉的技术关键是:高密度生物质“颗粒”压缩成型加工设备与连续性生产的自动生产线、锅炉结构、燃烧方式、换热方式、送风方式突破传统模式。
二、物质燃料锅炉的运行
生物质燃料锅炉的运行与燃煤锅炉的运行一样,根据不同的锅炉规格型号设置不同的燃烧设备。但由于生物质颗粒燃料是经过压缩成型的,水分大、密度高、挥发分溢出速度慢,不易着火燃烧,容易冒黑烟。所以要保证生物质燃料燃烧完全,即:要使燃烧设备与所用燃料相适应;要从提高炉膛温度、改善燃烧来减少不完全损失;要从燃料空气比例,煤层厚度,炉排速度,炉膛负压和过量空气系数等来进行调节和控制;在运行中要加强检查、维护和保养。
生物质直燃发电技术也常规火力发电技术的区别主要有两点,同时也是两大技术难点,一时燃烧设备,二是上料系统。生物质的燃烧设备主要有:堆装燃烧、炉排式燃烧锅炉、悬浮锅炉、和流化床燃烧锅炉。目前,炉排式燃烧锅炉该技术在国外被广泛应用,有成功的运行经验。在国内已经建成和投运了25太机组,目前运行良好。振动炉排锅炉为自然循环、单汽包、但炉膛、平衡通风、室内布置、全钢架结构、底部支撑结构型锅炉。锅炉汽水系统采用自然循环,炉膛外集中下降管结构。该锅炉采用“M”型布置,炉膛和过热器通道采用全封闭的模式结构,很好地保证了锅炉的密封性能。过热蒸汽采用四级加热,三级喷水减温方式,使过热器温度有很大的调解裕度,以保证锅炉蒸汽参数。尾部竖井内布置有两级省煤器、一级高压烟气冷却器和两级低压烟气冷却器。空气预热器布置在烟道以外,采用水冷加热的方式,有效地避免了尾部烟道的低温腐蚀。
由于生物质燃料是经过高压低温压缩加工成型的颗粒状燃料,水分大,体积大,燃料之间相互碰撞阻力大,所以在安装螺旋式上料机时要注意以下几个方面:螺旋式上料机安装时,输料管与地面下储料斗连接时要有一定的倾斜角度。但为了节约锅炉房占地面积,同时又符合锅炉房设计规范的工艺布置要求,所以输料管的倾斜角≤60°为宜。在燃料经过螺旋式上料机的螺旋轴转动下通过输料管进入到密闭式料斗时,由于燃料层厚度受煤闸门的限制。因此,为了避免燃料进入的太多,造成燃料在密闭式燃料斗和输料管内积压,并影响燃料通过煤闸门。可以在螺旋式上料机最上端与密闭料斗连接的输料管最上端位置开一个检查孔,并安装一个行程开关对螺旋式上料机电动机的启动、停止进行自动控制。当密闭式料斗和输料管内的燃料积压时,可以自动切断螺旋式上料机电动机电源,而使螺旋式上料机停止工作;当密闭式燃料斗和输料管内的燃料缺少时,自动连接螺旋上料机电源,使螺旋上料机开始工作,往输料管密闭式料斗内输送燃料。由于生物质燃料是高挥发分燃料,燃料的燃烧速度比煤快,并且燃烧所含的灰分比煤低,燃料的燃尽率比煤高。生物质燃料的燃尽率可达到96%,而煤的燃尽率在85—94%之间。所以生物质燃料在燃炉中的燃烧温度能达到1060℃以上。因此根据锅炉负荷情况,正确调整生物质燃料层的高度及炉排转,是为了最大的提高锅炉热效率的一项措施。一般燃煤锅炉的煤层厚度控制在100—140毫米之间,负荷高时加高煤层厚度,负荷低时减低煤层高度。炉排机转速一般情况下可控制在250—400转/分钟,最高不超过450转/分钟,以维持煤燃料的足够燃烬时间。而生物质燃料的燃点低、挥发分高、燃烧速度快、燃烬率高、燃烧温度高。所以根据生物质锅炉经过一个采暖期运看,我们认为生物质燃料锅炉的煤层厚度一般控制在130—150毫米之间,负荷高时可加高燃料层厚度,负荷低时减低燃料层厚度。炉排机转速一般情况下可控制在300—500转/分钟,最高不超过550转/分钟。以便维持生物质燃料足够的燃烬时间。如果炉排机转速过慢,容易引起倒燃而使燃料斗里的燃料着火。所以在锅炉运行要随时观察炉排上燃料燃烧的情况,如燃料斗里的燃料有着火现象,应及时加大炉排机转速,以消除燃料斗里的燃料着火情况。
关键词:生物质燃料;循环流化床锅炉;适应
煤、石油、天然气等化石燃料从20世纪70年代就开始大规模的开采,其存储量急剧减少。据预测,地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在200年和30~40年以内耗竭,而天然气按储采比也只能用60年。目前,尋找替代能源已经引起全社会的广泛关注。生物质能是一种可再生的清洁能源,来源十分丰富。它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。当前,生物质燃料的消耗已占世界总能源消耗的14%,在发展中国家这一比例达到38%。据世界粮农组织(FAO)预测,到2050年,以生物质能源为主的可再生能源将提供全世界60%的电力和40%的燃料,其价格低于化石燃料。生物质燃料的开发利用已经成为全世界的共识。在众多的生物质能源转换技术中,直接燃烧是高效利用生物质资源最为切实可行的方式之一。
循环流化床CFB(Circulating Fluidized Bed)燃烧技术由于在替代燃料、处理各种废弃物和保护环境三方面具有其它燃烧技术无可比拟的独特优势而逐渐受到各国的关注。在我国能源与环境的双重压力下,近几年,循环流化床锅炉在我国得到了快速发展。了解生物质燃料对CFB锅炉的影响,采取有针对性的设计方案和相应的运行调整,对延长锅炉的使用寿命、提高锅炉的效率具有良好的促进作用。
1 生物质燃料种类
生物质能是植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式存储在生物质中。我国拥有丰富的生物质资源,但目前可供开发利用的生物质资源主要为农业废弃物、林业废弃物、经济作物废弃物、牲畜粪便、城市和工业有机废弃物等。生物质燃料是一种清洁燃料,含硫量低,含碳量不高,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很低。生物质燃料在燃烧过程中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。随着能源危机的加剧,生物质能越来越受到人们的重视。目前国内已开发了单一生物质燃料和多种生物质燃料混合燃烧的系列化生物质锅炉,目前已经运行过的生物质燃料多达30多种,农业废弃物主要包括稻草、麦草、玉米秸秆、棉花杆、油菜杆、稻壳、花生壳、红薯藤等;林业废弃物主要包括树皮、树枝、树根、木材加工废料等;经济作物废弃物主要包括甘蔗渣、菌类作物的培养基等;牲畜粪便主要来源于养殖场。
2 燃料对锅炉的影响与适应措施
2.1生物质成型技术
实践已经证明,由于各种生物质燃料自身特性的原因,即使经过简单破碎的秸秆、废木材、稻壳等生物质废弃物仍然具有热值较低、形状很不规则的特点。因此,它的炉前热值经常发生很大的变化,若将其直接送入CFB锅炉里进行燃烧,会出现燃烧不稳定的现象。另外,由于空隙率很高,这些体积庞大的生物质废弃物也不利于长距离的运输。为了解决上述矛盾,生物质压缩成型技术应运而生。生物质压缩成型技术是把生物质与经过除氯的添加剂混合后被铸造模型制成具有统一尺寸、所含热值均匀并易于输送的衍生燃料。将生物质加工成成型燃料是利用CFB锅炉燃烧生物质的重要方式。成型燃料代替原生物质燃料进行燃烧,可以减少大量的化学不完全燃烧热损失与排烟热损失。而且燃烧速度均匀适中,燃烧相对稳定。在生物质压缩成型的过程中,一般都会加入一些添加剂(石灰石等)和其他辅助燃料(煤、污泥等)。这种方式充分发挥了生物质燃料易着火和其他辅助燃料燃烧稳定的优点,是当前生物质燃料进行燃烧利用的重点,各国学者的研究也大都集中于此。
2.2生物质含水量
目前国内在运行的生物质流化床锅炉其入炉生物质燃料普遍含水量高,特别是秸秆类和树皮类目前入炉水分在30%~50%之间,高水分燃料入炉后,着火相应延迟,炉内流化速度大,燃料在炉内的有效停留时间短,造成燃烧效率下降,燃料热值偏低,燃料消耗量更大;着火滞后引起的炉膛上部温度偏高使过热蒸汽超温,过热器管壁温度偏高,带来安全上的隐患;锅炉密相区床温控制变得困难,锅炉低负荷稳燃水平下降;另由于燃烧产生的烟气量增加,排烟温度升高,增加锅炉的排烟损失,降低锅炉效率。因此,要达到良好的效益必须尽量控制入炉燃料的水分在合理范围内,首先应控制收购的燃料含水率,杜绝人为加水,其次生物质流化床锅炉应建足够的防雨料库,从源头上控制燃料入炉含水率。
2.3生物质含灰量
循环硫化床需要大量的床料颗粒在循环回路中循环,使炉膛的热量分布更均匀,传热更快,燃烧更充分,因此,生物质燃料的含灰量对循环流化床锅炉设计和运行非常重要。一般生物质燃料中本身含灰量在3%~10%之间,但由于生物质燃料的外带杂质较多,特别是农、林废弃物,在锅炉实际运行中尾部灰浓度实测值是理论值的3~5倍。应控制收购的燃料灰分,杜绝人为加沙加土。
炉膛的灰浓度对循环流化床锅炉的负荷和炉膛床温的均匀性影响较大。在燃烧木材加工废弃物等生物质燃料含灰量低时,靠自身的灰量无法满足床料的要求,则在运行中一般采取添加床料,所以床料成为循环物料的主体。在设计上采用可调试返料系统的循环灰量,保证物料循环系统的畅通,稳定炉膛温度。在运行上当燃料含灰量较高时,则需放灰,一般采取放底渣的方式。
生物质锅炉床层的高度受燃料的含灰量影响非常大,床层的过高、过低都会影响流化质量,引起结焦。燃料灰分和杂质影响尾部飞灰的浓度,尾部的吹灰装置应设置到位。
2.4炉内结渣、积灰、腐蚀
生物质因钾、氯含量较高,所以燃烧后灰中含有大量碱金属盐,作为肥料是很好的,但是在燃烧过程中因为这些碱金属盐熔点低,容易在炉排、水冷壁以及尾部受热面上结渣、积灰,应引起设计者和运行人员的高度重视。采用循环流化床燃烧方式时,这些钾盐会与砂床料或秸秆夹带的泥土(含砂子)反应生成硅酸钾一玻璃,容易造成床料结焦或颗粒长大,因此运行过程中应及时排除燃烧过程中形成的大颗粒物,补充合适的床料,维持炉内物料粒度的相对均匀。
由于灰中碱金属含量高,导致对流受热面的积灰严重,一方面需要采用合适的管子节距,同时需要选择合适的吹灰方式。从目前的运行效果来看,脉冲吹灰、蒸汽吹灰、机械振打方式是有效的清灰方式,效果较好,而超声波除灰效果不佳。
此外,生物质灰中富含钾和钠等碱金属,熔点低,在炉膛内为汽相,在500℃左右以灰污形式凝结于高温过热器受热面上,对过热器造成高温腐蚀。解决方法为可以将高温过热器放置在外置换热器中,也可像其他燃烧方式一样采用抗腐蚀材料如奥氏体不锈钢材料(0Cr17Ni12Mo2)或将过热器放置于650℃以内的烟气中,采用12CrlMoVG或表面喷涂耐腐蚀材料;解决省煤器腐蚀的方法是使省煤器人口水温高于HC1露点温度20~30℃。避免或减轻空气预热器腐蚀的方法是采用考登钢或热空气再循环,保证空预器人口温度在80~100℃;也可以采用暖风器将空气加热到80~100℃以上再送入空气预热器。
2.5辅机的选择
由于生物质燃料的灰量和水分的变化随季节性和地域的变化非常大以及生物质燃料实际外带灰量较多,在实际运行中许多生物质循环流化床锅炉因引风机和除尘器选小导致锅炉出力不足,炉膛冒正压等问题。因此,选择一次风机、引风机、布袋除尘器等设备时应充分考虑裕量。
3 结语
3.1生物质燃料对CFB锅炉的设计与运行有很大影响。生物质燃料不仅有效提高了CFB锅炉燃料供应的安全度,提高了CFB锅炉对燃料的定价权,也使当地的生物质资源得到充分利用。但由于不同生物质燃料有所差别,这对CFB锅炉设备和运行人员提出了更高要求。只有对生物质燃料的特殊性进行充分了解,在设计和运行中采取必要的措施,提高锅炉及其系统设备的适应性和可靠性,以使生物质流化床锅炉产生更高的社会和经济效益。
生物质煤复合燃料的概念和特点
生物质煤复合燃料就是把一次性能源煤和可再生能源生物质按一定比例复合在一起,研制开发的一种绿色清洁能源。
生物质煤复合燃料改变了煤的结构和形态。在煤中加入一定比例(约30%)的生物质如农林废弃物(各种农作物秸秆、稻壳等)和工业有机废弃物(酒糟、醋糟、糠醛渣、污泥等)及城市有机垃圾,经破碎、分选,生物改性,加入粘合剂、脱硫剂等助剂,合理配比,再经机械压制成型,生产出适合不同用途的各种形状的燃料产品。从而不仅把劣质煤高效化、清洁化利用,从源头上解决了散煤锅炉污染物的排放,而且使得各种废弃物资源化,能源化利用,变废为宝。
生物质煤复合燃料环保效果明显。燃点低、不冒烟,固硫、固尘效果好,固硫率可达50%~70%,燃烧过程中,SO,排放可减少40%以上,烟尘排放可减少50%以上,C0,排放可减少20%以上。
生物质煤复合燃料节能效果明显。由于在煤中加入了30%的生物质,在燃烧过程中,煤中的生物质首先炭化形成空隙,增加了空气的流通量,起到了膨化助燃作用,燃烧充分,提高了煤的燃尽率,降低了灰渣的残炭率,有效改善了劣质煤的燃烧性能。
生物质煤复合燃料方便使用。易点燃,热值高(>4500大卡),强度好,清洁卫生,与改造后的燃烧器配套,使用成本也相对较低,用户乐意接受。
生物质煤复合燃料市场前景广阔
在我国,生物质煤复合燃料以其环保,节能正方兴未艾,产业化进程也在相应提速。
国内生物质煤复合燃料技术工业化示范阶段的基本数据表明,以我国生物质型煤技术的现有发展水平测算,与原煤直接燃烧比较,型煤热能效率可提高10~12%,减少CO2排放20%以上,减少S02排放40%左右。如果进一步推进该技术的深度研发,则更优良的节能减排技术效益是完全可以预期的。由山西环保产业协会组织实施,山西省环境监测中心和山西省交通监测站通过对“大运高速公路忻州段28台型煤锅炉中试”监测结果表明,主要有害气体排放均大大低于国标要求,预示生物质煤复合燃料开发应用前途广阔,成果殊勘重视。
目前,这一新型实用性技术已经取得一系列重大阶段性成果,并被应用于工业型煤和民用型煤的生产领域,成为各类工业锅炉、窑炉以及民用采暖锅炉、生活炉灶的节能环保型燃料,取得了良好的经济效益,社会效益和生态效益。
推进生物质煤复合燃料是正确选择
生物质煤复合燃料技术是一种新型的实用型洁净煤技术(CCT),生物质煤复合燃料产业则属于以洁净煤技术为龙头的资源密集、劳动力密集型的清洁能源产业。在山西这样一个以资源采掘和利用为主的地区。有着较强的实用性和针对性。
低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,其实质是能源的高效利用、清洁能源的开发,其核心是新能源技术、减排技术的创新,是实现经济发展与资源环境保护双赢的发展模式。生物质煤复合燃料正是应用生物质能源技术开发的新能源产品,加快生物质煤复合燃料的产业化进程是符合低碳经济的发展模式。
通过取代直接燃烧原煤的落后消费方式,不仅提高了热效率,大量节省能源,特别是显著地降低了烟尘等有害气体排放,实现了高效节能减排,提高了大气质量,有效改善了城市环境,有突出的生态环境保护效果。
山西省每年的粉煤余量近1.5亿吨,特别是在煤炭开采过程中,伴随着大量的风化煤和煤矸石等劣质煤资源始终无法有效消化吸收。生物质煤复合燃料通过改变煤的结构和形态,把一次性能源(煤)和可再生能源(生物质)结合起来,不仅可以节省大量的原煤,提高一次性能源的利用率,而且为实现煤炭产业向集约、低碳、高效、绿色、清洁、多元循环转型发展开拓了新途径。
山西省每年有2000多万吨农作物秸秆产量,其再利用率不足20%。生物质煤复合燃料中使用了30%以上的生物质,既节约了一次性能源,又充分利用了可再生资源。而且可以鼓励农民回收、利用农林废弃物,走农林草可持续发展之路,增加农民收入。同时还可以改善大量农作物秸秆就地直接焚烧和工业有机废弃物大量堆放造成的环境污染,减少有害气体、温室气体及固废物的排放,对改善和保护生态环境做出贡献。
生物质煤复合燃料技术把一次性能源(煤)和可再生能源(生物质)结合在一起,生成一种生命力强的复合新能源,为生物质资源化、工业化利用提供了有效途径,是能源开发与合理利用的重大变革。这一变革对于开辟能源新领域,促进环保效益及生态的良性循环,加快经济可持续发展具有极其重要的深远意义,
山西生物质煤复合燃料产业化可行
大力开发利用可再生能源,发展低碳经济,是推进资源节约型和环境友好型“两型”社会建设的重要内容。生物质煤复合燃料是能源技术和减排技术、洁净煤技术和低碳技术相结合的创新产品。国务院和各级地方政府亦在逐步加大节能减排、保护生态环境的力度,明确规定禁止直接燃烧原煤、散煤。近年来,无论工业用煤还是民用煤对清洁煤燃料的需求量都在逐年增加,这就为大力发展生物质煤复合燃料提供了良好的机遇和广阔的市场。据市场调查分析表明,目前山西省内市场需求量每年至少在600万吨左右。
山西的煤炭资源得天独厚,随之产生的褐煤、粉煤、煤泥等劣质煤也十分丰富。同时全省可作为能源利用的秸秆资源、林木薪材资源及林业加工废弃物资源数量巨大。比如运城市是我省棉花、水果生产主要基地,棉花产量占全省的70%以上,每年的棉花秸秆产量就有50余万吨,果林面积300余万亩,每年大量的林木枝、叶废弃物成为危害环境的一大难题。为我省大力发展生物质型煤提供了丰富的资源。
生物质煤复合燃料生产工艺比较简单,投资少,建设速度快,经济效益好。如新建一条年产30万吨生物质煤复合燃料生产线,固定资产建设投资仅需600余万元,却可以取得较丰厚的经济效益。
生物质煤复合燃料产业化发展具有明显的环境效益。从对太原和晋中两市的抽样调查匡算,近年来全省拥有工业锅炉、窑炉及高速路服务区锅炉近1.5万台,生活用采暖锅炉(含集中使用和民用)近20万台,此外还有数量众多的生活源炉灶。很多仍旧在使用原煤燃烧的落后用能方式,成为重要的污染源。如果以生物质煤复合燃料取代现有原煤燃烧,则以该技术当前的节能减排水平,全省每年可节能原煤1200~1800万吨,减少SO2排放50~70万吨,减少烟尘及CO2排放近50万吨。可见,生物质煤复合燃料的推广应用,对节约能源和保护生态环境的效果十分显著。