【文章內(nèi)容簡介】 焦油含量熱值上吸式與原料移動方向相反不能爐冷卻排受到進風的影響，不易損壞高偏高下吸式與原料移動方向相同能爐處于高溫區(qū)，容易損壞低偏低在橫吸式氣化爐中，生物質(zhì)原料有氣化爐頂部加入，氣化劑從位于爐身一定高度處進入爐內(nèi)灰分落入爐柵下部的灰室。燃氣呈水平流動，故稱作橫吸式氣化爐。該氣化爐的燃燒區(qū)溫度可達到2000℃，超過灰熔點，容易結渣。因此該爐只適用于焦油和灰分不大于5%的燃料，如無煙煤、焦炭和焦木炭。 34 橫吸式固定氣化圖 第三節(jié) 流化床氣化爐流化床燃燒技術是一種先進的燃燒技術。與固定床相比，流化床沒有爐欄，一個簡單的流化床由燃燒室、布風板組成，氣化劑通過布風板進入流化床反應器中。流化床氣化爐的溫度一般在750℃～800℃。這種氣化爐適用于氣化水分含量大、熱量低、著火困難的生物質(zhì)物料，但是原料要求相對小的顆粒，可大規(guī)模、高效的利用生物質(zhì)能。流化床具有物料混合均勻、反應速度快、反應溫度均勻、傳熱傳質(zhì)系數(shù)高、能連續(xù)工作、生產(chǎn)能力大、焦油含量高、出口溫度高等。按照氣固流動特性不同，流化床氣化爐分為單流化床氣化爐、循環(huán)流化床氣化爐、雙流化床氣化爐和攜帶床氣化爐。單流化床氣化爐中氣流速度相對較低，幾乎沒有固體顆粒從中逸出。循環(huán)流化床氣化爐中流化速度相對較高，從床中帶出的顆粒通過旋風分離器收集后，從新送到爐內(nèi)進行氣化反應，如圖35。圖35 單流化床氣化爐圖圖36為循環(huán)流化床氣化爐的工作原理圖，它與單流化床氣化爐的主要區(qū)別是生成氣中的固體顆粒在經(jīng)過了旋風分離器或濾袋分離器后，通過料腳再返回到流化床，繼續(xù)進行氣化反應。與單流化床氣化相比，循環(huán)流化床氣化的主要優(yōu)點如下(1)由于操作氣速可以明顯提高而不必擔心碳的轉(zhuǎn)化率，故氣化效率尤其是氣化強度可以得到進一步提高；(2)可以適用更小的物料粒徑，在大部分情況下可以不加流化熱載體，運行較為簡單。其缺點主要是因流系統(tǒng)控制較難，料腳容易發(fā)生下料困難，且在碳回流較少的情況下容易變成低速攜帶床。圖36 循環(huán)流化床氣化爐圖 雙流化床與循環(huán)流化床相似，見圖37，不同的是第1級反應器的流化介質(zhì)在第2級反應器中加熱。在第1級反應器中進行裂解反應，第2級反應器中進行氣化反應。雙流化床氣化爐碳轉(zhuǎn)化率較高。圖37 雙流化床氣化爐攜帶床氣化爐是流化床氣化爐中的一種特例，其運行溫度高達1300℃，產(chǎn)出氣體中焦油成分和冷凝物含量很低，碳轉(zhuǎn)化率可以達到100%。 流化床氣化與固定床氣化相比較，氣化溫度更均勻，氣化強度更高，原料粒度要求小，對于連續(xù)運轉(zhuǎn)，以木材加工廠下腳料和碾米廠的稻殼為原料的中小型氣化發(fā)電系統(tǒng)比較適合。但同時由于流化床床層溫度相對較低，焦油裂解受到抑制，產(chǎn)出氣中焦油含量較高，用于發(fā)電需要復雜的凈化系統(tǒng)，流化床內(nèi)氣流速度大，石英砂等惰性熱載體與床壁易于磨損，燃料顆粒細小，產(chǎn)出氣體中帶出物較多，加重系統(tǒng)負擔。固定床氣化對原料適應性強，原料粒度要求不嚴格，反應區(qū)溫度較高有利于焦油的裂解，出爐灰分相對較少，系統(tǒng)投資較循環(huán)流化床低，但固定床氣化強度不高，一般是問歇式工作，在連續(xù)工作方面不如流化床，目前在農(nóng)村集中供氣供熱系統(tǒng)和中小型氣化發(fā)電中廣泛應用。固定床氣化爐與流化床氣化爐都有各自的特點和一定的適用范圍，固定床結構簡單、操作便利，運行模式靈活，適用于中小規(guī)模生產(chǎn)；而流化床適合于工業(yè)化、大型化，設備較復雜、投資大。充分考慮目標市場的實際情況，選擇技術路線，采用最適宜的技術。2. 固定床氣化爐與流化床氣化爐性能比較 固定床氣化爐與流化床氣化爐有著各自的優(yōu)缺點和一定的適用范圍。例如, 逆流式固定床氣化反應器結構簡單、操作便利, 運行模式靈活, 但是只能適用于中小規(guī)模生產(chǎn)。 而流化床氣化反應器雖然適合于工業(yè)化、大型化, 但設備復雜、投資大, 而且需要一個相對穩(wěn)定的對產(chǎn)品氣的市場需求。第四章 生物質(zhì)能發(fā)電優(yōu)缺點分析及前景預測我國擁有豐富的生物質(zhì)能資源, 我國政府及有關部門對生物質(zhì)能源利用極為重視, 九十年代以后中國主要發(fā)展了生物壓塊成型，氣化與氣化發(fā)電，生物質(zhì)液體燃料等新技術，到1998年中國在生物質(zhì)能源利用領域就已經(jīng)取得了重大進展。在生物質(zhì)發(fā)電方面已經(jīng)基本掌握了農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電，城市垃圾發(fā)電生物質(zhì)致密成型燃料技術。但到目前生物質(zhì)能的開發(fā)利用規(guī)模還有待擴大，《可再生能源“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出的“十二五”期間生物質(zhì)能源發(fā)展目標是：到2015年底，生物質(zhì)發(fā)電裝機將達1300萬千瓦，到2020年將達3000萬千瓦，；其中“十二五”末，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電將達800萬千瓦，沼氣發(fā)電將達200萬千瓦，垃圾焚燒發(fā)電將達300萬千瓦，“十二五”期間生物質(zhì)成型燃料利用量將達1000萬噸，%的目標。生物質(zhì)能發(fā)電最大的優(yōu)點是代替煤炭、石油、天然氣等燃料生產(chǎn)電力，從而減少對礦物質(zhì)能源的依賴，有利于改善生態(tài)環(huán)境。生物質(zhì)能是最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕Y源。按照能源當量計算，生物質(zhì)能僅次于煤炭、石油、天然氣，位列第四，是國際社會公認的能夠緩解能源危機的有效資源和最佳替代方式。而且生物質(zhì)資源豐富，發(fā)展?jié)摿薮?，且適合發(fā)展分布式電力系統(tǒng)接近終端用戶，當前，不少地區(qū)的秸稈不能得到有效的利用，只能被燒掉，造成大范圍的煙氣污染。生物質(zhì)能發(fā)電技術恰恰變廢為寶，利用秸稈等生物質(zhì)向電網(wǎng)送電或分散式送電。生物質(zhì)能發(fā)電在可再生能源發(fā)電中電能質(zhì)量好、可靠性高，比小水電、風電和太陽能發(fā)電等間歇性發(fā)電要好得多，可以作為小水電、風電、太陽能發(fā)電的補充能源，具有很高的經(jīng)濟價值；如果中國生物質(zhì)能利用量達到5億噸標準煤，就可解決目前中國能源消費量的20%以上，二氧化硫、氮氧化物、煙塵減排量近2500萬噸，而且我國生物質(zhì)能資源相當豐富，108t噸標煤，預計到2020年生物質(zhì)能資源量可達9～10億噸標準煤，在中國能源資源中占有舉足輕重的地位。如果這些生物質(zhì)得到充分的利用將產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益?！笆濉币?guī)劃綱要關于能源發(fā)展的表述是，“堅持節(jié)約優(yōu)先、立足國內(nèi)、多元發(fā)展、保護環(huán)境”，發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，走可持續(xù)發(fā)展道路的具體體現(xiàn)。生物質(zhì)發(fā)電能夠利用農(nóng)林生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物發(fā)出電力，燃燒后的灰分還可以肥料的形式還田，是一個變廢為寶的良性循環(huán)過程。據(jù)測算，一個裝機容量25MW的機組，一年消耗農(nóng)林剩余物2105t，按熱值計算，可替代標準煤約9104t。這是一項節(jié)約能源，減少環(huán)境污染有益于農(nóng)民的技術。推進生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展是建設環(huán)境友好型社會的重要舉措。廢棄的秸稈無法有效處理，直接在田間焚燒帶來的大氣污染和消防安全問題危害巨大，是長期以來普遍存在而又無法有效解決的難題。大力發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電項目，能夠有效處理農(nóng)林剩余物，改善環(huán)境效果明顯。據(jù)測算，一個25MW的生物質(zhì)發(fā)電廠每年保守估計可減少二氧化碳排放超1105t。另外發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電是建設社會主義新農(nóng)村、服務“三農(nóng)”的需要。生物質(zhì)發(fā)電可以有效增加農(nóng)民收入，轉(zhuǎn)移農(nóng)村剩余勞動力。據(jù)測算，一臺裝機容量為25MW生物質(zhì)發(fā)電廠一年的發(fā)電量可以達到150GWh，新增產(chǎn)值近億元；年消耗農(nóng)林剩余物約2105t，可為當?shù)剞r(nóng)民增加就業(yè)崗位1000余個，增加收入達到6000萬元以上。同時，這也是落實科學發(fā)展觀，實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的客觀需要，對今后人類的長遠發(fā)展和生存有重要意義。但生物質(zhì)能發(fā)電也有許多問題亟待解決，（1）生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)與上下游配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展不協(xié)調(diào)。用于生物質(zhì)直接焚燒發(fā)電的鍋爐、燃料輸送系統(tǒng)及草木灰深加工的技術和設備仍靠進口是中國生物質(zhì)能發(fā)電技術快速發(fā)展的關鍵制約因素。（2）生物質(zhì)資源的收集、運輸、加工以及儲存仍面臨一些困難。這一問題不解決，會加大生物質(zhì)能連續(xù)發(fā)電所需的大量、穩(wěn)定的生物質(zhì)燃料的供應難度。（3）缺乏促進生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)發(fā)展的金融稅收優(yōu)惠政策。（4）上網(wǎng)電能定價難以生物質(zhì)能發(fā)電廠的正常運營。（5）中國生物質(zhì)能發(fā)電尚處于初始示范階段，示范項目從立項、建設、發(fā)電上網(wǎng)驗收，還沒有專門的管理辦法，這就大大影響了示范項目建設的進度，也影響了投資者的積極性。除了政策問題外制約中國生物質(zhì)能發(fā)電技術發(fā)展外，新能源行業(yè)的突出問題是整個行業(yè)沒有一個能源科技規(guī)劃，也沒有完整的研發(fā)組織體系和相應的資金支持。同時，新能源技術更新非?？?，若不加強高新技術的自主研發(fā)，就只能陷入“引進、落后，再引進、再落后”的困境。中國缺乏自主核心技術，對不同的技術路線和工藝缺乏研究，還沒有成套設備供應能力，進口設備不僅價格昂貴，而且國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電設備市場面臨被國外技術壟斷的危險。另外目前整個生物質(zhì)發(fā)電技術經(jīng)濟性總體仍然較差發(fā)電成本高于煤炭等火力發(fā)電，造成上網(wǎng)電價高也影響其發(fā)展壯大。在國外從 20 世紀 90 年代起, 丹麥、奧地利等歐洲國家開始對生物質(zhì)能發(fā)電技術進行開發(fā)和研究。經(jīng)過多年努力, 已研制出用于木屑、秸稈、谷殼等發(fā)電的鍋爐。丹麥各電力組織為此進行了規(guī)劃, 篩選了一批研究項目, 并重點對燃燒秸稈和木屑的鍋爐與大型燃煤鍋爐并聯(lián)運行發(fā)電供熱進行了研究。1988 年誕生了世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠。如今已有130 家秸稈發(fā)電廠遍及丹麥, 秸稈發(fā)電等可再生能源占到全國能源消費量 24% 以上。在美國生物質(zhì)發(fā)電裝機容量已達1050萬 kW ，70% 為生物質(zhì)—煤混合燃燒工藝,單機容量 1～3 萬 kW, 發(fā)電成本 3～6美分(kw/h) 預計到 2015 年裝機容量將達1630萬 kW。日本城市垃圾焚燒發(fā)電技術發(fā)展更快, 垃圾焚燒處理的比例已接近 100%。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，并且擁有著豐富的生物質(zhì)資源，大力發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電技術對于解決當前電力供應不足，增加農(nóng)民收入以及減少環(huán)境污染等方面具有十分重要的意義，隨著農(nóng)業(yè)、林業(yè)的發(fā)展，特別是我國有計劃地研究開發(fā)各種速生能源作物和能源植物，生物質(zhì)能資源的種類和產(chǎn)量將會越來越大，未來開發(fā)和利用潛力非常巨大, 在《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中提出，到2020年，我國生物質(zhì)發(fā)電的裝機容量要達到30000MW。中國在哥本哈根會議上承諾，2010年單位GDP能耗比2005年減少20%，主要污染物排放減少10%。一系列政策決定未來低碳經(jīng)濟是國內(nèi)能源政策的主要方向，國內(nèi)能源政策的結構調(diào)整在很大程度上體現(xiàn)在電力結構的調(diào)整上，生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)在“十二五”階段仍將作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)予以重點扶持，這就保證了生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)的盈利能力。顯著的技術優(yōu)勢和良好的經(jīng)濟性構成了生物質(zhì)氣化技術裝備進入市場的基本動力?？梢灶A見，隨著農(nóng)村整體經(jīng)濟實力增強，對高效能的潔凈氣化能源的需求增大，生物質(zhì)能必將與太陽能、風能、地熱、沼氣等一起被列為農(nóng)村能源開發(fā)與利用的重點，而且其市場覆蓋面會越來越廣闊。同時，生物質(zhì)氣化技術具有原料可再生及對環(huán)境友好的特點，因而受到關注程度越來越高，2010年10月，由華北電力大學、國能生物發(fā)電集團、龍基電力集團和濟南鍋爐集團組建的生物質(zhì)發(fā)電成套設備國家工程實驗室建設啟動。這些科研機構的參與，將大大促進基礎研究成果與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的銜接，為行業(yè)提供關鍵技術，為生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)發(fā)展提供技術保障。這對保障我國可再生能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、大幅度降低能耗水平具有深遠而重要的意義?？梢灶A見在今后一段時期，隨著國家對生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的關注度日益提高，國家在稅收、財政等多方面的扶持政策不斷出臺，扶持力度的逐漸加大。在未來5年國內(nèi)將興起建設生物質(zhì)發(fā)電廠的高潮，這項功在當代、利在千秋的朝陽產(chǎn)業(yè)一定能夠又好又快地發(fā)展。結束語畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。進行畢業(yè)設計寫作畢業(yè)論文是我們每個大學生必須經(jīng)歷的一段過程，也是我們畢業(yè)前的一段寶貴的回憶。我所選的課題是生物質(zhì)能發(fā)電技術及前景分析，選它作為自己的原因不僅僅是因為喜愛，而且是因為生物質(zhì)能發(fā)電技術在現(xiàn)在發(fā)電行業(yè)里所占份額越來越大，關于生物質(zhì)能發(fā)電技術自己在三年中所學到的也僅僅是九牛一毛而已，我想更深入的去了解它，去感知它，以便去更好的應用它。雖然在以前也對生物質(zhì)能發(fā)電技術有所了解，但是在剛進行設計時，還是感到不知所措，無從下手，幸虧有老師的指導，讓我們理清了設計思路。但是思路清晰并不代表能夠很順利的完成老師交給的任務，在完成畢業(yè)設計時我們就會發(fā)現(xiàn)會出現(xiàn)各種意想不到的錯誤，有的是自己的大意，而有些就純粹是因為自己的理論知識不完善，所有的這些都是需要自己去克服的：理論知識不夠，多看書本和資料；思路有誤就要求自己多思考多向老師和其他同學求教；由于自己馬虎所導致的錯誤那就要靠自己，我記得我們老師經(jīng)常說的做任何事都要用心，尤其是搞工程的更要心細，以前體會不深，但是經(jīng)過這段時間，我越來越明白這話里面所包含的真諦。在兩個月的學習實踐中我學到的東西比以往學到的都要豐富，因為我不僅學到了一些新的專業(yè)知識而且還鍛煉了自己解決問題的能力，這是不可多得的。但是，在設計過程中遇到了很多困難，感覺到自己對專業(yè)知識的欠缺，讓自己增加了緊迫感，要抓緊彌補自己的欠缺，學無止境，這也讓我體會到了不管以后走上什么樣的崗位，都不要拋棄自己的學習，不進則退，別人的進步自己的停滯不前終將導致自己的淘汰，這是我在整個課題設計過程中最大的體會。雖然我的畢業(yè)設計不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說，這里面的每一段文字都有我的勞動。當看著自己的畢業(yè)設計，真是莫大的幸福和欣慰，我相信其中的酸甜苦辣最終都會化為甜美的甘泉。在此我要特別感謝我的指導老師***老師對我們的悉心指導，他不僅教給我們許多治學的知識，更重要的是教給了我們做人的道理，這對我們是終身受用的，還要感謝我親愛的同學們，是他們陪伴我度過了快樂有意義的大學生活，無論是在生活還是在學習上都給了我莫大的幫助。隨著畢業(yè)設計的完成，大學