1、煤燃烧国家重点实验室副主任煤燃烧国家重点实验室副主任陈汉平陈汉平 博士博士 教授教授 博导博导地址：湖北省武汉市洪山区珞喻路地址：湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号号 邮编：邮编：430074电话：电话：027-87542417-8305，87544779-8305（O），），87544640（H）手机：手机：13098814658 传真：传真：027-87545526 电邮：电邮：，http:/，主要内容主要内容1.1.背景背景2.2.生物质燃烧特性生物质燃烧特性3.3.生物质燃烧技术概况生物质燃烧技术概况4.4.存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法5.5.华中科技大学相关工作华中科技大
2、学相关工作6.6.建议与展望建议与展望BP世界能源统计世界能源统计2006 全球石油探明储量可供生产全球石油探明储量可供生产40多年，天然气和煤炭则分别可以供应多年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和年和155年年我国石油探明储量可供生产我国石油探明储量可供生产15年、天然气仅可供生产年、天然气仅可供生产30年、煤炭年、煤炭81年年 世界世界中国中国背景背景自工业革命以来，人类燃烧化石自工业革命以来，人类燃烧化石燃料使二氧化碳含量急剧增加。燃料使二氧化碳含量急剧增加。背景背景海平面上涨海平面上涨冰川消融冰川消融背景背景背景背景生物质资源现状生物质资源现状背景背景我国发展生物质能的地域图景我国发
3、展生物质能的地域图景我国农作物种植面积情况统计图我国农作物种植面积情况统计图(2005)(2005)我国主要农作物种植结构图我国主要农作物种植结构图(2005)(2005)数据来源：国家统计局数据来源：国家统计局背景背景我国林业资源面积情况统计图我国林业资源面积情况统计图(2006)(2006)我国发展生物质能的地域图景我国发展生物质能的地域图景数据来源：国家统计局数据来源：国家统计局背景背景我国生物质能利用重点领域和总体布局表我国生物质能利用重点领域和总体布局表注：表格由注：表格由可再生能源发展可再生能源发展“十一五十一五”规划规划整理而成整理而成背景背景背景背景24.423.190.510
4、.992.6465.6565.137.8519.028.00无烟煤无烟煤24.307.160.460.933.8157.4231.3038.4821.378.85烟煤烟煤13.6737.310.060.706.1538.0914.5467.7713.564.13稻草稻草15.4137.850.000.076.7445.7615.8274.63.476.11松木屑松木屑16.2834.040.122.246.5443.5317.9968.484.698.84花生壳花生壳13.3835.360.091.775.4335.3425.1051.9816.926.00稻壳稻壳15.5052.820.26
5、1.183.2742.4716.3068.097.098.52玉米杆玉米杆18.4035.470.001.207.5044.9016.8973.003.186.93棉花秆棉花秆15.8340.720.080.285.2444.6516.6572.481.859.02麦秆麦秆OSNHCFCVAW低位热值低位热值/MJkg-1元素组成元素组成/%工业分析工业分析/%燃料燃料种类种类典型生物质与煤的常规分析（典型生物质与煤的常规分析（ad）生物质燃烧特性生物质燃烧特性试样试样K2ONa2OAl2O3Fe2O3CaOMgOTiO2SiO2木屑木屑10.451.504.971.2117.544.910.
6、7752.66花生花生16.841.716.784.6610.786.321.3549.61谷壳谷壳3.500.051.232.461.570.760.7883.15稻秸稻秸15.581.400.765.638.333.901.6555.39试样试样K2ONa2OAl2O3Fe2O3CaOMgOTiO2SiO2木屑木屑9.550.335.071.6819.207.620.2251.28花生花生9.180.209.675.959.845.660.6252.34谷壳谷壳4.850.080.482.361.643.540.0975.72稻秸稻秸12.420.211.853.826.263.240.2
7、662.27ASTM方法下生物质的灰成分分析方法下生物质的灰成分分析(%)GB方法下生物质的灰成分分析方法下生物质的灰成分分析(%)生物质燃烧特性生物质燃烧特性玉米秆空气气氛失重曲线玉米秆空气气氛失重曲线 100 200 300 400 500 600 700 800 900020406080100-16-14-12-10-8-6-4-202DTG(%/min)TG(%)温度（）TGDTG265.6306.8 A100 200 300 400 500 600 700 800 900 10005060708090100110-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.0628
8、.1DTG(%/min)TG(%)温度（）TGDTG506.8A某贫煤空气气氛失重曲线某贫煤空气气氛失重曲线生物质燃烧特性生物质燃烧特性在在100100左右均有一个水分的析出峰，且玉米秆的挥发分开左右均有一个水分的析出峰，且玉米秆的挥发分开始析出温度和析出峰值温度都远低于煤。始析出温度和析出峰值温度都远低于煤。n生物质燃烧过程特点：生物质燃烧过程特点：q三个阶段：三个阶段：1）预热干燥；）预热干燥；2）挥发分的析出、燃烧）挥发分的析出、燃烧与焦炭形成；与焦炭形成；3）残余焦炭燃烧。）残余焦炭燃烧。n含水量高且多变，热值低，炉前热值变化快，燃烧组含水量高且多变，热值低，炉前热值变化快，燃烧组织困
9、难；织困难；n密度小，空隙率高，结构松散，迎风面积大，悬浮燃密度小，空隙率高，结构松散，迎风面积大，悬浮燃烧比例大；烧比例大；n挥发分高，且析出温度低、析出过程迅速，燃烧组织挥发分高，且析出温度低、析出过程迅速，燃烧组织需与之适应；需与之适应；n着火容易，燃尽困难；碱金属和氯腐蚀问题突出着火容易，燃尽困难；碱金属和氯腐蚀问题突出燃烧设备的设计与运行方式的选择须从其燃烧特性出发！燃烧设备的设计与运行方式的选择须从其燃烧特性出发！生物质燃烧特性生物质燃烧特性n层燃技术层燃技术q链条炉和往复推饲炉排炉链条炉和往复推饲炉排炉 q结构简单，原料预处理容易，投资和操作成本低结构简单，原料预处理容易，投资和
10、操作成本低q炉膛高温难以避免炉膛高温难以避免n流化床技术流化床技术q高效低污染、传热传质强、燃料适应性好高效低污染、传热传质强、燃料适应性好q低温运行低温运行q技术成熟，已进入商业运行。技术成熟，已进入商业运行。受热面积灰、结渣受热面积灰、结渣未来发展方向未来发展方向生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术直燃发电的两种不同燃烧方式比较直燃发电的两种不同燃烧方式比较燃烧方式燃烧方式主要优点主要优点主要缺点主要缺点发展水平发展水平典型炉型示意图典型炉型示意图层燃层燃结构简单结构简单,操作操作方便方便,磨损较小磨损较小,投资与运行费投资与运行费用相对较低用相对较低燃料分布不均匀燃料分布不均匀,空气容易
11、短路空气容易短路,燃燃烧温度高烧温度高,燃烧效燃烧效率低等率低等丹麦丹麦BWE公公司技术领先司技术领先,国产化步伐国产化步伐加快加快流化床流化床燃烧温度低燃烧温度低,燃燃料适应广料适应广(高水高水分、低热值分、低热值),燃燃烧效率高烧效率高,环境环境污染小污染小,负荷调负荷调节范围大节范围大燃料尺寸要求严燃料尺寸要求严格格;生物质灰分含生物质灰分含量少量少,需添加床料需添加床料;床料烧结团聚床料烧结团聚;磨磨损、粘结和腐蚀损、粘结和腐蚀;灰渣因掺杂床料灰渣因掺杂床料难以利用难以利用;耗电量耗电量大大,运行费用较高运行费用较高尚无国际通尚无国际通用示范技术用示范技术,各研究机构各研究机构各自推进
12、各自推进生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术n特点：特点：q体积小，密度大，储运方便体积小，密度大，储运方便q燃料致密，燃烧持续稳定、周期长，燃烧效率高燃料致密，燃烧持续稳定、周期长，燃烧效率高q燃烧后的灰渣及烟气中污染物含量小燃烧后的灰渣及烟气中污染物含量小n与常规生物质及煤差别大，燃烧设备需重新设计与常规生物质及煤差别大，燃烧设备需重新设计（包（包括：炉内空气动力场、温度场和浓度场分布、过量空气系数大括：炉内空气动力场、温度场和浓度场分布、过量空气系数大小、受热面布置等）小、受热面布置等）q国内：规模不大，成本高，压制设备不成熟，使用范围狭窄国内：规模不大，成本高，压制设备不成熟，使用范围
13、狭窄q国外：国外：燃烧设备已定型，加工工艺合理、专业化、自动化程燃烧设备已定型，加工工艺合理、专业化、自动化程度高、热效率高、排烟污染小；已产业化，在加热、供暖、度高、热效率高、排烟污染小；已产业化，在加热、供暖、干燥、发电等多领域推广应用干燥、发电等多领域推广应用 n引进技术不合国情引进技术不合国情q国外：林业废弃物；国内：秸秆类国外：林业废弃物；国内：秸秆类生物质成型燃料燃烧技术生物质成型燃料燃烧技术 成型机类成型机类型型特点特点适用对象适用对象应用状况应用状况示意结构示意结构螺旋挤压螺旋挤压式式运行平稳运行平稳,生产连续性生产连续性好好,但螺杆磨损严重但螺杆磨损严重,使使用寿命短以及单位
14、产品用寿命短以及单位产品能耗高能耗高成型温度成型温度220-280;原料含水率控制在原料含水率控制在8-12%,成型压力在成型压力在4900-12740Pa之间之间生产空心燃料生产空心燃料棒棒,直径直径50-60mm,密度介密度介于于1.0-1.4 t/m3活塞冲压活塞冲压式式机械式和液压式机械式和液压式;不用不用电加热电加热,成型部件磨损成型部件磨损较螺旋式有明显改善较螺旋式有明显改善,但振动负荷较大但振动负荷较大,运行运行稳定性差稳定性差,噪音较大噪音较大,润润滑油污染较严重滑油污染较严重成型物密度稍低成型物密度稍低,容容易松散易松散,液压式对原液压式对原料的含水率的要求料的含水率的要求不
15、高不高,允许原料含水允许原料含水率高达率高达20%生产实心燃料生产实心燃料棒或燃料块棒或燃料块,密密度介于度介于0.8-1.1t/m3压辊式压辊式由压辊和压模组成由压辊和压模组成,根根据压模形状的不同据压模形状的不同,可可分为平模成型机和环模分为平模成型机和环模成型机成型机;设备比较简单设备比较简单,易操作易操作,不需外部加热不需外部加热,但成型部件磨损较快但成型部件磨损较快可根据原料状况添可根据原料状况添加少量粘结剂加少量粘结剂,对原对原料含水率要求较宽料含水率要求较宽(10-40%),但烘干费但烘干费用高，燃烧性能较用高，燃烧性能较差差用于大型木材用于大型木材加工厂木屑加加工厂木屑加工或造
16、纸厂秸工或造纸厂秸秆碎屑加工秆碎屑加工.密密度为度为1.0-1.4t/m3生物质成型燃料燃烧技术生物质成型燃料燃烧技术生物质固体成型机型式分类表生物质固体成型机型式分类表 *指未进行初投资分摊的净收益指未进行初投资分摊的净收益直接燃燃技术直接燃燃技术固体成型燃料固体成型燃料 数据来源：相关文献整理数据来源：相关文献整理n生物质的特点生物质的特点q不利于长距离运输不利于长距离运输 q季节性、区域性季节性、区域性n生物质与煤混烧生物质与煤混烧q克服生物质原料供应波动影响，克服纯烧的缺点克服生物质原料供应波动影响，克服纯烧的缺点 q能够利用大型电厂的规模经济，热效率高能够利用大型电厂的规模经济，热效
17、率高 q低成本、低风险低成本、低风险，污染物排放减少，污染物排放减少n国外对秸秆类高碱金属生物质的掺混比例一般国外对秸秆类高碱金属生物质的掺混比例一般限制在限制在10-20%10-20%（能量基）（能量基）连续、稳定供应困难连续、稳定供应困难效率效率 经济性经济性 生物质与煤混烧技术生物质与煤混烧技术n国内国内q起步较晚，目前缺乏先进的技术与设备起步较晚，目前缺乏先进的技术与设备q生物质与煤混烧难以计量和管理，导致政策支持不生物质与煤混烧难以计量和管理，导致政策支持不够够q生物质掺混比例低于生物质掺混比例低于80%（能量基）不享受政策优（能量基）不享受政策优惠，按常规火电项目管理惠，按常规火电
18、项目管理限制了我国生物质与煤混烧技术的发展限制了我国生物质与煤混烧技术的发展 生物质与煤混烧技术生物质与煤混烧技术直燃发电直燃发电混烧发电混烧发电固体成型固体成型生物质与煤混烧生物质与煤混烧垃圾及污泥焚烧垃圾及污泥焚烧产业化发展迅速、资源供应面临压产业化发展迅速、资源供应面临压力、加快装备技术国产化、能源利力、加快装备技术国产化、能源利用品位提高，但未用品位提高，但未“资源化资源化”技术上可行、但缺乏政技术上可行、但缺乏政策支持、资源供应稍显策支持、资源供应稍显灵活、效益有待评估灵活、效益有待评估技术尚不成熟、符合垃技术尚不成熟、符合垃圾减量化要求、但环境圾减量化要求、但环境污染是规模化发展障
19、碍污染是规模化发展障碍资源供给充足、符合目前农村用能资源供给充足、符合目前农村用能习惯、成型机械不能高效经济、持习惯、成型机械不能高效经济、持续稳定运行，制约推广应用续稳定运行，制约推广应用生物质燃烧技术比较生物质燃烧技术比较n国外：国外：q欧美主要采用热电联产技术欧美主要采用热电联产技术(CHP)，锅炉设计基本全部采用，锅炉设计基本全部采用流化床技术。流化床技术。CHP工艺中发电效率在工艺中发电效率在30%40%，但是它，但是它有有80%的潜力可控的潜力可控q丹麦政府已明令电力行业必须每年焚烧丹麦政府已明令电力行业必须每年焚烧140万吨生物质；美万吨生物质；美国国2010年生物质发电将达到年
20、生物质发电将达到13000MW装机容量；装机容量；2002年日年日本提出计划本提出计划2010年生物质能发电达年生物质能发电达330MW n国内：国内：q主要集中在有稳定生物质原料来源的制糖厂和林木加工企业主要集中在有稳定生物质原料来源的制糖厂和林木加工企业q最近几年发展迅猛。截至最近几年发展迅猛。截至2007年底，国家和各省发改委已核年底，国家和各省发改委已核准项目准项目87个，总装机规模个，总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过物质直燃发电项目超过15个，在建项目个，在建项目30多个多个生物质燃烧发电概况生物质燃烧发电概况我国生物质直燃发电
21、项目列表（不完全统计）我国生物质直燃发电项目列表（不完全统计）直燃发电直燃发电秸秆直燃发电厂三大主机参数表秸秆直燃发电厂三大主机参数表直燃发电直燃发电数据来源：相关文献整理数据来源：相关文献整理秸秆直燃电厂投资收益表秸秆直燃电厂投资收益表*指未进行初投资分摊的净收益指未进行初投资分摊的净收益数据来源：相关文献整理数据来源：相关文献整理直燃发电直燃发电年净现值流图年净现值流图直燃发电直燃发电投资回收期较长受秸秆价格波动影响大生物质与煤间接混烧发电示意图生物质与煤间接混烧发电示意图我国首台煤粉秸秆混燃发电机组我国首台煤粉秸秆混燃发电机组于于2005年年12月月16日在华电国际电日在华电国际电力股份
22、有限公司所属的十里泉发力股份有限公司所属的十里泉发电厂成功投产。该公司在电厂成功投产。该公司在1台台14万万千瓦原燃煤锅炉（千瓦原燃煤锅炉（400吨吨/小时）小时）基础上加装了两台从丹麦基础上加装了两台从丹麦BWE公公司进口的输入热负荷为司进口的输入热负荷为3万千瓦的万千瓦的秸秆专用燃烧器，并对供风系统秸秆专用燃烧器，并对供风系统及相关控制系统进行了优化，同及相关控制系统进行了优化，同时增加了时增加了1套秸秆收购、储存、粉套秸秆收购、储存、粉碎和输送设备。碎和输送设备。然在实际运行过程中却面临然在实际运行过程中却面临着诸多困境：秸秆价格飞涨（由着诸多困境：秸秆价格飞涨（由原原100元元/吨飚升
23、到吨飚升到400元元/吨吨）；）；不享受补贴电价；灰粉难以分离不享受补贴电价；灰粉难以分离，对粮食生产造成一定影响对粮食生产造成一定影响。生物质与煤混烧发电生物质与煤混烧发电循环流化床垃圾焚烧利用系统流程图循环流化床垃圾焚烧利用系统流程图江苏盐城垃圾焚烧发电有限公司投资2.58亿人民币，采用国内循环流化床技术，建设规模为三台75t/h循环流化床垃圾焚烧锅炉和配置二台15MW抽凝式汽轮发电机组，日处理垃圾达1000吨。北京最大的垃圾焚烧项目海淀区六里屯发电厂在建设初期，就遭到了附近居民的强烈反对。主要焦点在于环境污染，特别是二恶英等有毒气体排放对人体所造成伤害的潜在威胁 垃圾及污泥焚烧发电垃圾及
24、污泥焚烧发电存在发展空间面临污染挑战污泥干燥焚烧利用系统流程图污泥干燥焚烧利用系统流程图59垃圾及污泥焚烧发电垃圾及污泥焚烧发电我国首例污我国首例污泥干化焚烧泥干化焚烧项目于项目于2004年年9月月27日日在上海市石在上海市石洞口城市污洞口城市污水处理厂投水处理厂投入运营，日入运营，日处理脱水污处理脱水污泥泥213吨。吨。污泥焚烧技污泥焚烧技术成本较高，术成本较高，盈利空间较盈利空间较小。目前，小。目前，污水处理费污水处理费在大部分城在大部分城市都仅为市都仅为0.3元元/立方立方米，难以负米，难以负担污水处理担污水处理大约每立方大约每立方米米1元的成元的成本。本。n1.生物质的收集、储运与预处
25、理生物质的收集、储运与预处理技术发展的瓶颈技术发展的瓶颈q能量密度低，分布分散能量密度低，分布分散q区域性、季节性区域性、季节性q纤维结构，预处理困难纤维结构，预处理困难其他问题：其他问题：q生物质电厂密集程度增大，已出现无序建设苗头生物质电厂密集程度增大，已出现无序建设苗头q其他行业对原料的争夺（如农业、畜牧业、造纸和其他行业对原料的争夺（如农业、畜牧业、造纸和家具建材等）家具建材等）q锅炉容量盲目求大锅炉容量盲目求大存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法q解决措施：解决措施：n生物质发电项目建设时，应因地制宜，合理规生物质发电项目建设时，应因地制宜，合理规划和布局，防止盲目布点划和布局，
26、防止盲目布点n根据当地生物质资源储量和分布特点，确定经根据当地生物质资源储量和分布特点，确定经济济收集半径收集半径，据此选择合适的生物质燃烧电厂，据此选择合适的生物质燃烧电厂的规模的规模n配套合理的生物质收集、储运和预处理，保证配套合理的生物质收集、储运和预处理，保证原料的稳定供应，提高系统的经济性原料的稳定供应，提高系统的经济性 n1.生物质的收集、储运与预处理生物质的收集、储运与预处理存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法收集半径计算参数表收集半径计算参数表理论上收集半径是由生物质能利用系统所需资源量来决定的，而实际运营中则是由市场条件来决定的。理论上收集半径是由生物质能利用系统所需资源
27、量来决定的，而实际运营中则是由市场条件来决定的。存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法n1.生物质的收集、储运与预处理生物质的收集、储运与预处理收集半径收集半径确定确定典型生物质秸秆压结特性参数表典型生物质秸秆压结特性参数表挤压后体积可挤压后体积可变为自然状态变为自然状态1/8-1/3存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法n1.生物质的收集、储运与预处理生物质的收集、储运与预处理收收集集模模型型比比较较n2.碱金属问题碱金属问题q生物质灰高碱金属含量生物质灰高碱金属含量q碱金属熔点低、易挥发碱金属熔点低、易挥发q碱金属易与床料等反应碱金属易与床料等反应积灰、结渣、聚团积灰、结渣、聚团特点：
28、特点：q燃烧过程中不可避免燃烧过程中不可避免q造成锅炉寿命、热效率降低造成锅炉寿命、热效率降低q严重影响锅炉的安全、稳定、经济运行严重影响锅炉的安全、稳定、经济运行存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法n结渣结渣主要是由烟气中夹带的熔主要是由烟气中夹带的熔化或半熔化的灰粒（碱金属盐）化或半熔化的灰粒（碱金属盐）接触到受热面凝结下来，并在接触到受热面凝结下来，并在受热面上不断生长、积聚而成，受热面上不断生长、积聚而成，它的表面往往堆积较坚硬的灰它的表面往往堆积较坚硬的灰渣烧结层，多发生在炉内辐射渣烧结层，多发生在炉内辐射受热面上受热面上 n积灰积灰则是由生物质中易挥发物则是由生物质中易挥发物质
29、（主要是碱金属盐）在高温质（主要是碱金属盐）在高温下挥发进入气相后下挥发进入气相后,与烟气、与烟气、飞灰一起流过烟道和受热面飞灰一起流过烟道和受热面(主主要是过热器和再热器要是过热器和再热器)等设备时，等设备时，会通过一系列的气固相之间的会通过一系列的气固相之间的复杂的物理和化学过程以不同复杂的物理和化学过程以不同的形态在对流受热面上发生凝的形态在对流受热面上发生凝结、沾附或者沉降结、沾附或者沉降 n2.碱金属问题碱金属问题存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法燃烧秸杆炉排炉炉膛结渣情况燃烧秸杆炉排炉炉膛结渣情况n2.碱金属问题碱金属问题存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法n聚团聚团：生
30、物质原料中的碱金生物质原料中的碱金属在流化床床料中在一定高温属在流化床床料中在一定高温条件下反应形成低熔点的共晶条件下反应形成低熔点的共晶化合物而引起颗粒聚团，妨碍化合物而引起颗粒聚团，妨碍流化，甚至造成流化失败流化，甚至造成流化失败q颗粒被覆层包裹，覆层间相颗粒被覆层包裹，覆层间相互粘结互粘结q灰中的低温共晶体熔融粘结灰中的低温共晶体熔融粘结流化失败床料形态流化失败床料形态2SiO2+Na2CO3=Na2O2SiO2+CO24SiO2+K2CO3=K2O4SiO2+CO2n2.碱金属问题碱金属问题存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法床料中大块聚团样床料中大块聚团样q造成床结渣的几个关键因
31、素：造成床结渣的几个关键因素：n燃料特性燃料特性 n温度温度 n床料的选择床料的选择 n覆盖层覆盖层 q常用结渣指标：灰熔点、灰成分和灰粘度常用结渣指标：灰熔点、灰成分和灰粘度n灰熔点并不适合作为生物质积灰结渣的单一判别指标灰熔点并不适合作为生物质积灰结渣的单一判别指标n还应综合考虑基于灰成分和灰粘度的生物质积灰结渣特性还应综合考虑基于灰成分和灰粘度的生物质积灰结渣特性指标：碱酸比、硅比、硅铝比、碱性指数、灰沾污指数等指标：碱酸比、硅比、硅铝比、碱性指数、灰沾污指数等n2.碱金属问题碱金属问题存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法q酸性氧化物一般具有较高的熔点，碱性氧化物构成的矿物质酸性氧化
32、物一般具有较高的熔点，碱性氧化物构成的矿物质多属于低熔点化合物，故这两种氧化物的比值，可反映燃料多属于低熔点化合物，故这两种氧化物的比值，可反映燃料中的原生的及燃烧生成的低熔点盐类的多少。中的原生的及燃烧生成的低熔点盐类的多少。n2.碱金属问题碱金属问题存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法)/()(32222232/OAlTiOSiOONaOKMgOCaOOFeRab碱酸比：碱酸比：碱酸比指标判别结渣的分级界限碱酸比指标判别结渣的分级界限 Rb/a1.75结渣倾向结渣倾向低低中中高高严重严重q硅比是一个权衡液态渣粘度的指标。硅比硅比是一个权衡液态渣粘度的指标。硅比G增加，渣的粘度也增加，增
33、加，渣的粘度也增加，其计算公式如下：其计算公式如下：)/()100(3222MgOCaOOFeSiOSiOG当量n2.碱金属问题碱金属问题存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法硅比：硅比：q式中：当量式中：当量Fe2O3=Fe2O3+1.1 FeO+1.43Feq若：若：G78.8，轻微结渣；，轻微结渣；G=66.1-78.8，中等结渣；中等结渣；G66.1，严重，严重结渣结渣硅铝比：硅铝比：q硅铝比硅铝比的大致判别界限：的大致判别界限：(SiO2/Al2O3)2.65 时属时属严重结渣。严重结渣。q定义：燃料的单位发热量中的碱金属氧化物定义：燃料的单位发热量中的碱金属氧化物(K2O+Na2
34、O)的的质量含量质量含量(kg/GJ)。其表达式如下：。其表达式如下：Yt(YK2O+YNa2O)/Qn2.碱金属问题碱金属问题存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法碱性指数：碱性指数：nQ燃料在干燥基和定容条件下的高位发热量，燃料在干燥基和定容条件下的高位发热量，GJ/KgnYt燃料中的灰分百分含量，燃料中的灰分百分含量，nYK2O、YNa2O灰分中碱性氧化物灰分中碱性氧化物K2O+Na2O的百分含量，的百分含量，q其判别条件为：当碱性指数小于其判别条件为：当碱性指数小于0.17时，发生结渣的可能性时，发生结渣的可能性极小；当碱性指数在极小；当碱性指数在0.170.34之间，发生结渣的可能
35、性增加；之间，发生结渣的可能性增加；当碱性指数大于当碱性指数大于0.34时，发生结渣时，发生结渣 n2.碱金属问题碱金属问题存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法灰沾污指数灰沾污指数(略）略）生物质试样生物质试样碱酸比碱酸比硅比硅比硅铝比硅铝比碱金属含量碱金属含量碱性指数碱性指数沾污指数沾污指数木屑木屑0.72368.999.58411.9430.341.496花生壳花生壳0.75869.527.61118.5520.341.712谷壳谷壳0.09894.5565.683.5450.340.004886稻秸稻秸0.53275.6275.9516.9820.341.402生物质的结渣指标计算值
36、生物质的结渣指标计算值 q综合各指标可得出，稻秸和花生壳的结渣倾向严重，木综合各指标可得出，稻秸和花生壳的结渣倾向严重，木屑次之，谷壳相对轻微。屑次之，谷壳相对轻微。q防止炉内积灰、结渣、聚团的对策防止炉内积灰、结渣、聚团的对策n与煤混烧，降低燃料碱金属含量与煤混烧，降低燃料碱金属含量n对流化床，寻找适宜的惰性床料。可以选择富含抑制对流化床，寻找适宜的惰性床料。可以选择富含抑制聚团烧结元素的床料，提高了烧结发生的温度，以保聚团烧结元素的床料，提高了烧结发生的温度，以保证正常流化证正常流化n合理的风速和一二次风比，控制密相区燃烧份额和合合理的风速和一二次风比，控制密相区燃烧份额和合理的床温理的床
37、温n采用烟气再循环控制床温采用烟气再循环控制床温n及时排出大渣，保证均匀流化及时排出大渣，保证均匀流化n监视炉内各点温度和控制风量监视炉内各点温度和控制风量n2.碱金属问题碱金属问题存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法n3.氯腐蚀问题氯腐蚀问题q生物质中氯含量相对较高（如稻草），氯在燃烧过程中的挥生物质中氯含量相对较高（如稻草），氯在燃烧过程中的挥发及其与锅炉受热面的反应会引起锅炉的腐蚀。发及其与锅炉受热面的反应会引起锅炉的腐蚀。q生物质燃料锅炉发生高温氯腐蚀的原因主要是生物质中的氯生物质燃料锅炉发生高温氯腐蚀的原因主要是生物质中的氯在燃烧过程中以在燃烧过程中以HCl形式挥发出来，与锅炉的
38、金属壁面发生形式挥发出来，与锅炉的金属壁面发生反应反应：Fe+2HClFeCl2+H22Fe+6HCl2FeCl3+3H22FeCl2+Cl22FeCl32Fe+3Cl22FeCl34FeCl3+3O22Fe2O3+6Cl24FeCl2+3O23Fe2O3+4Cl2Fe2O3(保护膜)+6HCl2FeCl3+3H2O4FeCl2+O22FeCl3+2FeOCl4FeOCl+O22Fe2O3+2Cl2只要只要HCl和和Cl2不断补充，腐蚀反应就会一直进行，而且，不断补充，腐蚀反应就会一直进行，而且，FeCl3熔点很低。熔点很低。仅为仅为282282，较易挥发，对保护膜的破坏较为严重。，较易挥发，
39、对保护膜的破坏较为严重。存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法q除了对除了对Fe、Fe2O3的侵蚀外，氯与氯化物还可在一定条件下对的侵蚀外，氯与氯化物还可在一定条件下对Cr2O3保护膜构成腐蚀：保护膜构成腐蚀：2Cr2O3+4Cl2+O24CrO2Cl2Cr2O3+4HCl+H22CrCl2+3H2O2Cr2O3+8NaCl+5O24Na2CrO4+4Cl24CrCl2+3O2Cr2O3+4Cl22MCl+SO3+H2OM2SO4+2HCl2MCl+SO2+O2M2SO4+Cl2q当氯、硫化合物共存时：当氯、硫化合物共存时：存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法n3.氯腐蚀问题氯腐蚀问题q
40、氯、硫化物氯、硫化物+H2O、O2，加速高温腐蚀过程。除了以上高温气体腐，加速高温腐蚀过程。除了以上高温气体腐蚀和熔融盐腐蚀之外，蚀和熔融盐腐蚀之外，HCl气体还易在烟道出口处形成露点腐蚀。气体还易在烟道出口处形成露点腐蚀。n合理调整工况合理调整工况n加入钙基吸收剂脱氯加入钙基吸收剂脱氯 n过热器材料选耐腐蚀的不锈钢过热器材料选耐腐蚀的不锈钢n容易腐蚀区加保护套管容易腐蚀区加保护套管n在管壁采用高温喷涂在管壁采用高温喷涂n各部分过热器布置有效吹灰器，加强吹灰各部分过热器布置有效吹灰器，加强吹灰q高温氯腐蚀防治措施：高温氯腐蚀防治措施：存在的问题及解决方法存在的问题及解决方法n3.氯腐蚀问题氯腐
41、蚀问题q各种农业废弃物理化特性各种农业废弃物理化特性q生物质燃烧特性，生物质与生物质燃烧特性，生物质与煤混烧，物料的给料特性，煤混烧，物料的给料特性，炉内流化特性，燃烧过程、炉内流化特性，燃烧过程、污染物排放和灰渣特性等污染物排放和灰渣特性等q研究开发了生物质流化床燃研究开发了生物质流化床燃烧技术、生物质与煤流化床烧技术、生物质与煤流化床混烧技术，如稻壳流化床燃混烧技术，如稻壳流化床燃烧 锅 炉、广 西 露 塘 糖 厂烧 锅 炉、广 西 露 塘 糖 厂35T/h蔗渣与煤混烧循环流蔗渣与煤混烧循环流化床锅炉化床锅炉华中科技大学相关工作华中科技大学相关工作n1.生物质燃烧生物质燃烧q发展了流化床气
42、化技术，建立了一套处理量为发展了流化床气化技术，建立了一套处理量为200kg/h200kg/h的的流化床生物质气化系统示范工程项目，为一个村流化床生物质气化系统示范工程项目，为一个村120120户农户农户日常生活提供清洁燃料气；完成国家户日常生活提供清洁燃料气；完成国家“十五十五”“”“211211工工程程”重点学科建设项目重点学科建设项目“环境友好的多联产资源化系环境友好的多联产资源化系统统”，处理量为，处理量为10kg/h10kg/h，提供了很好的研究平台；，提供了很好的研究平台；华中科技大学相关工作华中科技大学相关工作n2.生物质气化生物质气化多联产资源化系统原理与装置多联产资源化系统原
43、理与装置 煤煤/生生物物质质基基多多联联产产资资源源化化系系统统 气气化化 净净化化 燃燃料料 电电池池 煤煤 煤煤气气 空空分分 空空气气 液液相相 合合成成 S O2 电电 H2 CO 生生物物质质 二二甲甲醚醚 燃燃料料 化化工工原原料料 H2 CO 气化气化净化净化燃料电池燃料电池发电发电液相合液相合成成华中科技大学相关工作华中科技大学相关工作华中科技大学相关工作华中科技大学相关工作多功能循环流化床热态试验台多功能循环流化床热态试验台n2.生物质气化生物质气化q作为主要研究单位参与了国作为主要研究单位参与了国家家“863863”项目项目“生物质气化生物质气化发电优化系统及其示范工程发电
44、优化系统及其示范工程”的研究的研究q目前正作为负责单位承担目前正作为负责单位承担“973973”项目课题项目课题“生物质定生物质定向气化的基础研究向气化的基础研究”q建有一套处理量为建有一套处理量为2kg/h2kg/h的流化床快速热解液化装置和一套的流化床快速热解液化装置和一套10kg/h10kg/h回转窑热解装置；对生物质的热解和制氢特性进行了研究；回转窑热解装置；对生物质的热解和制氢特性进行了研究；完成了国家自然科学基金项目完成了国家自然科学基金项目“生物质热解液化目标产物控制转生物质热解液化目标产物控制转化机理与方法研究化机理与方法研究”的研究，目前正在进行国家自然科学基金项的研究，目前
45、正在进行国家自然科学基金项目目“富钙生物油脱硫脱硝的机理研究富钙生物油脱硫脱硝的机理研究”1-料仓料仓 2-螺旋给料机螺旋给料机 3-空气压缩机空气压缩机 4-流量计流量计 5-风室风室 6-布风板布风板 7-流化床反应器流化床反应器 8-分离器分离器 9-集炭箱集炭箱 10-滤滤筒筒 11-冷凝器冷凝器 12-储油槽储油槽 13-脱脂棉脱脂棉 14-抽气泵抽气泵 华中科技大学相关工作华中科技大学相关工作n3.生物质热解液化生物质热解液化生物质移动液化系统生物质移动液化系统华中科技大学相关工作华中科技大学相关工作n3.生物质热解液化生物质热解液化q在国内外率先提出了在国内外率先提出了“车载移动
46、式流化床生物质热解液化系车载移动式流化床生物质热解液化系统统”，并已建成了一套处理量为，并已建成了一套处理量为100kg/h的示范装置。的示范装置。q对各种有机废弃物对各种有机废弃物(包包括污水污泥、生活垃括污水污泥、生活垃圾、废塑料和废橡胶圾、废塑料和废橡胶等）的热解资源化利等）的热解资源化利用进行了全面的实验用进行了全面的实验研究和计算机模拟，研究和计算机模拟，掌握了热解过程中产掌握了热解过程中产物生成机理和分布特物生成机理和分布特性、污染物排放规律性、污染物排放规律及重金属的浸出特性，及重金属的浸出特性，对资源化具有重要的对资源化具有重要的指导价值。指导价值。华中科技大学相关工作华中科技
47、大学相关工作n4.有机废弃物资源化利用有机废弃物资源化利用n尽快研究制定出生物质分析测试的标准方法尽快研究制定出生物质分析测试的标准方法 n大力发展具有我国自主知识产权的生物质高效燃大力发展具有我国自主知识产权的生物质高效燃烧技术，解决关键技术问题烧技术，解决关键技术问题 n制定更多优惠政策，进一步加大扶持力度制定更多优惠政策，进一步加大扶持力度n促进建立健全生物质燃料的收集、预处理和配送促进建立健全生物质燃料的收集、预处理和配送体系体系 n加强对生物质资源的管理，科学规划，优化布局加强对生物质资源的管理，科学规划，优化布局n切实加强生物质利用的能力建设和人才培养，积切实加强生物质利用的能力建设和人才培养，积极促进技术研发和设备国产化极促进技术研发和设备国产化建议与展望建议与展望Thank you for your attention!Thank you for your attention!
