【正文】 分類號 鄭州電力高等?？茖W(xué)校 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題 目 生物質(zhì)能 發(fā)電 技術(shù) 及 前景分析 并列英文題目 The Technology and Prospect Analysis of Biomass Power Generation 系 部 動力工程系 專業(yè) 電廠熱能動力裝置 姓 名 班級 指導(dǎo)教師 職稱 論文報告提交日期 鄭州電力高等專科學(xué)校2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 摘要 本設(shè)計的主要目的在于研究 生物質(zhì)能發(fā)電的技術(shù)分類，以及各種生物發(fā)電技術(shù)之間的特點(diǎn)比較。 介紹了生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的系統(tǒng)組成和設(shè)備組成，并且著重介紹了氣化發(fā)電的幾種氣化爐。在文章的最后又對生物質(zhì)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，并且結(jié)合搜索的信息提出了自己對我國生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)發(fā)展前景的看法，認(rèn)為生物質(zhì)發(fā)電在今后必將成為我國的一項(xiàng)朝陽產(chǎn)業(yè)。 關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能發(fā)電；生物質(zhì)氣化發(fā)電 技術(shù)；氣化爐；前景分析 Abstract The main purpose of this design is to study the characteristics between the classification of biomass power generation technology, as well as a variety of biomass power generation technology. And biomass gasification power generation technology system ponents and equipment ponents, and highlights several of the gasification and power generation gasify. End of the article on the advantages and disadvantages of biomass power generation, analysis, and bine the search for information put forward their own views on the prospects for the development of biomass power generation technology in the development of biomass power generation in the future will bee a sunrise industry. Keyword Biomass Power Generation， The technology of biomass power generation， Gasify， Prospect Analysis 2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 目錄 前言 ...................................... 1 第 一 章 生物質(zhì)能發(fā)電的技術(shù)分類 ............... 2 第一節(jié) 生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù) ..................... 2 第二節(jié) 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù) ......................... 3 第三節(jié) 生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電技術(shù) ..................... 5 第四節(jié) 沼氣發(fā)電技術(shù) .............................. 7 第五節(jié) 生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)比較 ................... 8 第 二 章 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成 .......... 10 第一節(jié) 生物質(zhì)氣化發(fā)電機(jī)組的主要系統(tǒng)和設(shè)備 ........ 10 第二節(jié) 氣化系統(tǒng) ................................. 10 第三節(jié) 凈化系統(tǒng) ................................. 12 第四節(jié) 燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng) ............................. 13 第 三 章：生物質(zhì)氣化技術(shù)常見的系統(tǒng)與設(shè)備 ........ 14 第一節(jié) 生物質(zhì)氣化技術(shù)系統(tǒng)設(shè)備 .................... 15 第二節(jié) 固定床氣化爐 ............................. 15 第三節(jié) 流化床氣化爐 ............................. 17 第 四 章：生物質(zhì)能發(fā)電優(yōu)缺點(diǎn)分析及前景預(yù)測 ...... 21 結(jié)束語 ..................................... 24 附錄 ...................................... 26 參考文獻(xiàn) ................................... 34 2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 1 前 言 生物質(zhì)能是唯一一種既 可再生又可儲存運(yùn)輸?shù)哪茉础Ｖ袊镔|(zhì)能在能源消費(fèi)中約占 20﹪ 但大部分仍處于低效應(yīng)用和直接焚燒的狀況。 生 物質(zhì)發(fā)電主要是利用農(nóng)業(yè)、林業(yè)和工業(yè)廢棄物為原料，也可以將城市垃圾為原料，采取直接燃燒或氣化的發(fā)電方式。對發(fā)電行業(yè)在當(dāng)前化石燃料如煤炭、石油、天燃?xì)獾染o缺的狀況下， 開發(fā)并產(chǎn)生各種可再生能源來代替化石燃料，是世界解決能源緊缺的一種有效途徑 。生物質(zhì)能是綠色可再生能源，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)也是綠色電力能源技術(shù)，國家出于環(huán)境保護(hù)及開發(fā)可再生能源的目的對于污染治理和綠色電力能源技術(shù)的研究和整合十分重視。由于我國生物質(zhì)資源豐富可開發(fā)潛力大而且生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，并且發(fā)展生物質(zhì)綠色電能是調(diào)整能源結(jié)構(gòu) 實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要 求。另外國內(nèi)相關(guān)政策的出臺將打通生物質(zhì)能發(fā)電在內(nèi)的綠色電力上網(wǎng)的瓶頸，因此生物質(zhì)能發(fā)電在我國社會經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的大環(huán)境下其發(fā)展走向已引起人們的關(guān)注，生物質(zhì)能發(fā)電也將成為朝陽產(chǎn)業(yè) 。 2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 2 第一章 生物質(zhì)能發(fā)電的技術(shù)分類 第一節(jié) 生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù) 生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)是指利用生物質(zhì)燃燒后的熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽進(jìn)行發(fā)電，在原理上，與燃煤火力發(fā)電沒有什么區(qū)別 如圖11 所示 。 其 原理是將儲藏在生物質(zhì)中的化學(xué)能通過在特定蒸汽鍋爐中燃燒轉(zhuǎn)化為高溫、高壓蒸汽的內(nèi)能，再通過蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的動能，最后通 過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為清潔高效的電能。 圖 11生物質(zhì)直燃發(fā)電系統(tǒng)示意圖 簡單講整個工藝 流程為：將生物質(zhì)原料從附近各個收集點(diǎn)運(yùn)送至電廠，經(jīng)預(yù)處理（破碎、分選）存放到原料儲存?zhèn)}庫，倉庫容積要保證存放五天的發(fā)電原料；然后由原料輸送車將預(yù)處理后的生物質(zhì)送入 料倉，料倉中的燃料被螺旋給料機(jī)直接送入 爐膛，燃料在振動 爐排上邊燃燒邊移動，燃盡后的爐渣由渣斗排出。送風(fēng)機(jī)將空氣送經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱，之后送入爐膛保證燃料的完全燃燒，并形成高溫?zé)煔?。高?煙氣逐次通過四級過熱器、省煤器煙氣冷卻器，對煙道中各個受熱面加熱然后進(jìn)入除塵器成為符合國 卻器 壓加熱器 2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 3 家排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣 ，最后被引風(fēng)機(jī)送入煙囪，排入大氣。 鍋爐給水在汽包、下降管和水冷壁之間形成自然循環(huán)，汽包中的水經(jīng)下降管分配到水冷壁中去，經(jīng)過水冷壁的加熱，成為汽水混合物，回到汽包后由冷水分離器分離出飽和蒸汽。 飽和蒸汽依次經(jīng)過四級過熱器，并有減溫器控制氣溫最終成為符合機(jī)組要求的高溫、高壓蒸汽 。 蒸汽被送入汽輪機(jī) 膨脹做功，推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子帶動發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生電負(fù)荷 . 第二節(jié) 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù) 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是把 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w再利用可燃?xì)怏w，燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。其原理是將儲藏在生物質(zhì)中的化學(xué)能通過在特定氣化爐中燃燒轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，再通過燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為清潔高效的電能 如圖 12 所示 。 圖 12生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)工藝流程圖 生物質(zhì)氣化發(fā)電過程包括三個方面：一 是 生物質(zhì)氣化，把固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料；二 是 氣體凈化，氣化出來的燃?xì)舛紟в幸欢ǖ碾s質(zhì)，包括灰分、焦炭和焦油等，需經(jīng)過凈化系統(tǒng)把雜質(zhì)除去，以保證燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行；三是燃?xì)獍l(fā)電利用燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電有的工藝為了提高發(fā)電效率，發(fā)電過程 可以增加余熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)。 2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 4 所謂的生物質(zhì)氣化是指將固體或液體燃料轉(zhuǎn)化為氣體燃料的熱化學(xué)過程。在這個過程中，水蒸氣、游離氧或結(jié)合氧與燃料中的碳進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)，生成可燃?xì)怏w。 生物質(zhì)氣化過程復(fù)雜，氣化反應(yīng)條件，氣化劑的種類也各不相同 ，但所有氣化反應(yīng)的過程基本都包括生物質(zhì)的干燥、熱解、還原和氧化反應(yīng)過程。 （ 1） 生物質(zhì)干燥。生物質(zhì)本身含有一定的水分，進(jìn)入氣化裝置后在高溫作用下，生物質(zhì)內(nèi)的水分被加熱析出。 （ 2） 熱分解反應(yīng)。熱解過程十分復(fù)雜，結(jié)果是大分子的碳水化合物的鍵被打碎，析出揮發(fā)分（主要包括氫氣、一氧化碳、 二氧化碳、甲烷、焦油和其 它 碳?xì)浠衔铮粝绿紭?gòu)成進(jìn)一步反應(yīng)的機(jī)體。 （ 3） 還原反應(yīng)。還原反應(yīng)發(fā)生在沒有氧氣的條件下，生物質(zhì)中的碳與氣流中的二氧化碳、水、氫氣發(fā)生反應(yīng) ，生成可燃性氣體，由于是吸熱反應(yīng)，需外來熱量維持反應(yīng)溫度。其中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下： C + CO2 2CO + △ H △ H= H2O + C CO + H2 + △ H △ H= 2H2O + C CO2 + 2H2 + △ H △ H= H2O + CO CO2 + H2 +△ H △ H= （ 4） 氧化反應(yīng)。氧化反應(yīng)由于還原反應(yīng)是吸熱，所以汽化器內(nèi)必須保持熱量供給。通常的做法是將氣化殘留的碳與氧進(jìn)行燃燒反應(yīng)來放出熱量。 氧化溫度可達(dá)到 800— 1200℃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為： C + O2 CO2 C + O2 CO 通常把熱分解區(qū)和干燥區(qū)成為氣化器的燃料準(zhǔn)備區(qū)，把還原區(qū)和氧化區(qū)統(tǒng)稱為氣化區(qū)。區(qū)與區(qū)之間沒有嚴(yán)格的界限，是相互滲透的。 2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù) 及前景分析 5 生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)采用的氣化技術(shù)和燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)不同，其系統(tǒng)構(gòu)成和工藝過程有很大的差別。 （ 1） 根據(jù)生物質(zhì)氣化形式不同分類。生物質(zhì)氣化過程可分為固定床氣化和流化床氣化兩大類 （ 2）根據(jù)發(fā)電技術(shù)不同分類。從燃?xì)獍l(fā)電過程上看，生物質(zhì)發(fā)電主要有三種方式：一是將可燃?xì)庾鳛閮?nèi)燃機(jī)的燃料，用內(nèi)燃機(jī)帶動發(fā)電機(jī)組發(fā)電；二是 將可燃?xì)怏w作為燃?xì)廨啓C(jī)的燃料，用燃?xì)廨啓C(jī)帶 動發(fā)電機(jī)組發(fā)電；三是用燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)兩級發(fā)電即利用燃?xì)廨啓C(jī)排出的高溫廢氣把水加熱成蒸汽，再用蒸汽推動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。 （ 3）根據(jù)生物質(zhì)氣化發(fā)電規(guī)模分類。從發(fā)電規(guī)模上生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)可分為大型（發(fā)電功率 在 5000kW 以上 ）、中型 (發(fā)電功率在 500～ 3000kW)發(fā)電功率、小型 （發(fā)電功率小于 200kW） 三種。 第三節(jié) 生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電技術(shù) 混合燃燒發(fā)電是指將生物質(zhì)原料應(yīng)用于燃煤電廠中，使用生物質(zhì)和煤兩種原料進(jìn)行發(fā)電。在原理上，與燃煤火力發(fā)電沒有什么區(qū)別。其原理是將生物質(zhì)和煤一起在鍋爐中燃燒轉(zhuǎn)化為 高溫、高壓蒸汽的內(nèi)能，再通過蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的動能，最后通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化電能。 生物質(zhì)和煤混合燃燒技術(shù)可分為直接混燒和氣化利用兩種形式。 直接燃燒是先對生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，然后直接送入鍋爐燃燒室的利用方式。采用的方式可以是層燃流化床和煤粉爐等燃燒方式，例如 芬蘭的 AlholmensKraft 機(jī)組的裝機(jī)容量為 550MW 采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，燃料由 45%的泥煤、 10%的森林殘留物、 35%的樹皮與木材加工廢料，以及 10%的重油或是煤組成。 現(xiàn)階段世界上最大的生物發(fā)電廠工藝流程如 圖 13 所示 ： 2021 屆畢業(yè)生論文 —— 生物