生物质燃料分析范文
时间：2023-11-06 17:57:53
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篇1
一、引言
我国能源生产结构中煤炭比例始终在67%及以上,煤炭是我国能源的主体。目前,我国已探明煤炭可采储量约1145亿吨,年消耗燃煤12亿～15亿吨,其中大多数直接作为燃料被消耗掉,以煤炭为主的中国能源结构可开采煤炭储量约能使用150年。另外,以煤为主的能源结构直接导致能源活动对环境质量和公众健康造成了极大危害。
二、生物质固体成型燃料简介
生物质固体成型燃料(简称生物质燃料,俗称秸秆煤)是利用新技术及专用设备将农作物秸秆、木屑、锯末、花生壳、玉米芯、稻草、稻壳、麦秸麦糠、树枝叶、干草等压缩碳化成型的现代化清洁燃料(目前国内外常用的生物质成型工艺流程如图1),无任何添加剂和粘结剂。既可以解决农村的基本生活能源,也可以直接用于城市传统的燃煤锅炉设备上,可代替传统的煤碳。其直径一般为6cm～8cm,长度为其直径的4～5倍,破碎率小于2.0%,干基含水量小于15%,灰分含量小于1.5%,硫和氯含量一般均小于0.07%,氮含量小于0.5%。在河南省,生物质燃料是政府重点扶持的新农村建设项目之一。
三、生物质燃料燃烧技术
根据试验研究及测试资料,生物质燃料燃烧特性为:生物质挥发物的燃烧效率比炭化物质快。燃烧着火前为吸热反应;到着火温度以后,生成气相燃烧火焰和固相表面燃烧的光辉火焰,为放热反应。具体的燃烧性能见表1。
生物质燃料专用锅炉燃烧原理如下:
①生物质燃料从上料机均匀进入高温裂解燃烧室,着火后,燃料中的挥发份快速析出,火焰向内燃烧,在气(固)相燃烧室内迅速形成高温区,为连续稳定着火创造了条件;
②高温裂解燃烧室内的燃料在高温缺氧的条件下不断地快速分解为可燃气体,并送往气相燃烧室内进行气相燃烧;
③在气相燃烧的同时,90%以上挥发份被裂解为炙热燃料,由输送系统输送到固相燃烧室内进行固相燃烧,完全燃烧后的灰渣排往渣池或灰坑;
④在输送过程中,小颗粒燃料和未燃尽的微粒在风动的作用下于气(固)相燃烧室内燃烧;
⑤从多个配氧处可按比例自动调配、补充所需量的氧气,为炉膛出口的燃烧助燃,完全燃烧后的高温烟气通往锅炉受热面被吸收后,再经除尘后排往大气。
生物质燃料燃烧的特点为:
①可迅速形成高温区,稳定地维持层燃、气化燃烧及悬浮燃烧状态,烟气在高温炉膛内停留时间长,经多次配氧,燃烧充分,燃料利用率高,可从根本上解决冒黑烟的难题。
②与之配套的锅炉,烟尘排放原始浓度低,可不用烟囱。
③燃料燃烧连续,工况稳定,不受添加燃料和捅火的影响,可保证出力。
④自动化程度高,劳动强度低,操作简单、方便,无需繁杂的操作程序。
⑤燃料适用性广,不结渣,完全解决了生物质燃料的易结渣问题。
⑥由于采用了气固相分相燃烧技术,还具有如下优点:
a从高温裂解燃烧室送入了气相燃烧室的挥发份大多是碳氢化合物,适合低过氧或欠氧燃烧,可达无黑烟燃烧及完全燃烧,可有效地抑制“热力――NO”的产生。
b在高温裂解过程中,处于缺氧状态,此过程可有效地制止燃料中氮转化为有毒的氮氧化物。
四、环境影响分析
生物质燃料燃烧污染物排放主要为少量的大气污染物及可综合利用的固体废弃物。
(1)大气污染物
生物质燃料纤维素含量高,为70%左右;硫含量大大低于煤;燃料密度大,便于贮存和运输;产品形状规格多,利用范围广;热值与中质煤相当,燃烧速度比煤快11%以上,燃烧充分、黑烟少、灰分低、环保卫生;另在采取配套的脱硫除尘装置后,大气污染物排放种类少、浓度低。根据河南德润锅炉有限公司对生物质固体成型燃料专用锅炉的研究:生物质燃料燃烧后可实现CO2零排放,NOx微量排放,SO2排放量低于33.6mg/m3,烟尘排放量低于46mg/m3。新建使用生物质燃料锅炉大气污染物排放控制指标执行《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)中燃气锅炉的排放标准。查阅该标准可知,燃气锅炉排放标准为:SO2≤100mg/m3、烟尘≤100mg/m3。生物质燃料锅炉燃烧后大气污染物排放浓度远低于国家标准。
(2)固体废弃物
生物质燃料锅炉燃烧固体废弃物主要为燃烧后的灰分,可以回收做钾肥,资源综合利用。
五、环境效益分析
生物质燃料的环境效益主要体现在以下几方面:
(1)生物质燃料代替煤等常规能源,能减少大气污染物的排放量,有效改善城乡空气环境质量。生物质燃料中硫的含量不到煤炭的1/10,其替代煤燃烧能有效地减少大气中二氧化硫的排放量;由于生物质在燃烧过程中排出的CO2与其生长过程中光合作用中所吸收的一样多,所以从循环利用的角度看,生物质燃烧对空气的CO2的净排放为零。煤炭与生物质固体燃料的污染物燃烧排放比较见表2。
(2)燃烧后的固体废物可综合利用
灰分可以回收做钾肥,实现“秸秆――燃料――肥料”的有效循环。
(3)合理处理废弃的农作物,降低对环境的影响
仅秸秆而言,我国每年农作物秸秆产重约为7.06亿千吨,河南省每年达7000万千吨,占全国的1/10。若秸秆等废弃的农作物自然腐烂,将产生大量的甲烷,通常认为甲烷气体的温室效应是二氧化碳的21倍。将废弃的农作物做成燃料,既变废为宝,节约资源,又可减排温室气体,保护环境。
六、结论
生物质燃料利用废弃的农作物作为原料,可实现就地取材、就地生产,降低了农业废弃物运输成本与运输过程中的污染,其产品具有节能、环保、保护不可再生资源等特点。生物质燃料生产的工艺、方法符合我国目前建设节约型社会要求和可持续发展的国策,具有突出的社会效益、经济效益和环境效益,有很好的实用性和推广价值,对缓解我国能源紧张和环境污染具有重大意义,有着广泛的市场前景和应用空间。
参考文献:
[1]洪成梅 徐士洪 魏良国 利用农作物秸秆生产生物质“颗粒”燃料 污染防治技术,2007
[2]江淑琴 生物质燃料的燃烧与热解特性[J] 太阳能学报,1995
篇2
【关键词】 呼吸道感染;雾化吸入;护理
呼吸道感染是常见病、多发病，患者常因过敏痉挛，痰堵而危及生命。其治疗方法很多，但雾化吸入疗法，却独受欢迎，它利用高频振动将药液振动成雾状，经患者吸入气道而达到治疗的目的。我院自2003年6月～2007年6月采用沐舒坦雾化吸入治疗120例呼吸道感染患者，并采取相应的护理措施，现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 120例均为我院收治的呼吸道感染患者，均符合1997年中华医学会制定的诊断分级标准[1];男102例，女18例;年龄20～75岁，平均47.5岁;其中慢性支气管炎65例，慢阻肺36例，支气管扩张19例;均有咳嗽、气喘，两肺可闻及喘鸣音或细湿啰音，咳嗽每次持续5～30min，每日10～20 次，咳痰、痰多而粘稠，部分病例伴有发热;X线胸片示有斑点状或片状阴影。
1.2 治疗方法 所有患者均给予抗感染、吸氧、输液等综合治疗，雾化吸入器为葛兰素史克医疗器械有限公司生产的高频超声雾化吸入器，雾化器内盛有蒸馏水，直至浮标浮起，雾化杯内有沐舒坦7.5～15mg，插入电源，调节雾化时间，每次15～20min，2次/d，3～5 d为1个疗程。
1.3 护理方法
1.3.1 使用前检查 使用前注意检查雾化吸入器各部有无松动、脱落等情况，机器和雾化罐编号要一致，不要配错，雾化缸内加入所需药液，接通电源。病室必须保持空气流通、新鲜，避免对流风，保持温度18～20℃，湿度为55 %左右，无灰尘、烟雾、油漆等异味及其他对呼吸道有刺激性的物质，室内不宜放置花草。
1.3.2 心理护理 高频超声雾化是一种简单、快捷的治疗方法，患者在初次接触治疗时，对治疗效果持怀疑态度，有恐惧心理，怕有不良反应。对此，应做好心理护理，耐心解释，说明雾化吸入的目的意义，给予患者以精神上的安慰，解除他们的心理负担、恐惧和其他心理顾虑，以取得密切配合，提高雾化吸入的疗效。
1.3.3 正确使用雾化器 (1)雾化前：往雾化杯内加药液时，压力不可过大，防止损坏杯底的薄膜。协助患者取坐位或半卧位，以借重力作用使雾滴深入到细支气管、肺泡，可嘱患者张口作深呼吸运动，使药液充分到达肺底，增强治疗效果。用温开水漱口以清洁口腔，根据病情调节好雾量大小。(2)雾化时：由于在雾化过程中，会引起不同程度的过敏反应，甚至过敏性休克[2]，因此雾化吸入的全过程应由护士操作或在旁指导，也避免了因操作不规范而降低疗效。观察病情变化，一旦出现过敏反应立即停止雾化吸入，并配合医生进行抢救。并辅助拍背排痰，无力咳痰者，应采用吸引器吸出，以防窒息。每次雾化时间以15min左右为宜，防止湿化过度。根据患者耐受程度调节雾量。首次雾化及年老体弱患者先用小档，待适应后，再逐渐增加雾量，切勿开始就用大档。(3)雾化后：雾化吸入后，嘱患者用温开水嗽口，并取舒适，打开门窗通风，及时拍背、吸痰，疏通气道，帮助痰液排出，有利于提高疗效。休息20min后，方可外出，以免着凉。
1.3.4 严格无菌操作 雾化吸入装置应严格消毒，送雾螺纹管及雾化罩在每次治疗后浸泡于2 %过氧乙酸溶液中5～10min消毒，雾化气罐每日清洗以防霉菌产生，造成呼吸道重复感染。做到一人一雾化用具，药液现用现配，避免交叉感染，保障患者安全。其终末消毒处理同其他一次性医疗用品。
2 结 果
所有患者的临床症状均有不同程度的好转。雾化吸入后2～3min开始起作用，5min 后咳嗽逐渐减少，吸入3次后咳嗽停止45例，4次66 例，5次5例，5次以上4例。
3 讨 论
呼吸道病毒感染的主要病原为呼吸道合胞病毒、腺病毒、副流感病毒。口服或静脉注射后，主要集中分布于红细胞中，静注8小时后，肺内药量尚不到全身药量的1%[3]。雾化吸入具有镇咳、祛痰、解除支气管痉挛、改善通气功能的作用。雾化吸入加上常规药物治疗可明显提高效果，它不仅适用于易配合治疗的年长儿，也适用于小婴儿，成人也可[4]。
沐舒坦一种新型的粘液溶解剂，刺激肺泡表面活性物质的生物合成和分泌，加强纤毛摆动，增加粘液运输系统的清除能力，促进呼吸道内粘稠分泌物的排除及减少粘液的滞留，因而可显著促进排痰，改善呼吸状况，使患者粘液分泌恢复至正常。且呼吸道粘膜上的表面活性物质能发挥正常的保护功能，从而使咳嗽减轻，痰量减少。而采用沐舒坦雾化吸入治疗，可以通过超声波的声能将药液变成微小的雾滴，随着病人吸气进入呼吸道，使70%药物直接分布于呼吸道表面，直接作用于病灶局部而提高疗效，使呼吸道分泌物中药物浓度迅速达到高峰，有利于药效发挥，吸收快，减少药物对全身的影响。同时，沐舒坦雾化吸入可湿化气道，减少因呼吸频率过快导致的呼吸道粘膜水分丧失，有利于呼吸道分泌物排出。而且雾化用药方法简单、方便、安全无痛苦。通过本次研究发现沐舒坦雾化吸入可使呼吸道感染较早地得到控制，操作简便易行，适用范围广，起效快，副作用小，患者易于接受。而且还降低了护理人员的工作强度。
参考文献
[1] 中华医学会呼吸病学分会.慢性阻塞性肺疾病(COPD)诊断规范(草案)[J].中国实用内科杂志，1998，15 (5) :309-313.
[2] 郭 勤，宁春巧，杨会军.超声雾化吸入及不良反应的预防与护理[J].实用护理杂志，1992，8 (5) :9.
篇3
厂址选择
直燃生物质发电项目的选择重点应考虑项目厂（场）址的交通条件、原料供应条件、并网条件、水源供应条件及与规划的符合性。环评单位依据的选择基本原则要求主要有：
《关于加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发[2006]82号）及《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发[2008]82号）要求“地方政府应根据当地生物质资源分布情况和合理运输半径，进行综合规划、合理布局，制定农林生物质直接燃烧和气化发电类项目发展规划；在采暖地区县级城镇周围建设的农林生物质发电项目，应尽量结合城镇集中供热，建设生物质热电联产工程；大中城市建成区和城市规划区、城市建成区、环境质量不能达到要求且无有效削减措施的或者可能造成敏感区环境保护目标不能达到相应标准要求的区域，不得新建农林生物质直接燃烧和气化发电项目”。
在实际工作中，直燃生物质发电厂选址的可行性分析中还会遇到下列几个问题。
一是由于部分生物质发电厂的选择缺乏长远规划，往往与当地的一些单项规划存在一定的不符合性，主要表现在城市总体规划、土地利用总体规划、供热规划、各类专项规划、乡镇规划、电网规划、生态功能区规划等存在一定的不符合性。如果存在不符合之处，应与当地政府进行项目厂址比选，重新调整相关规划或调整项目位置、规模等，使项目厂址与相关规划协调、可行，并附相关支撑性材料。
二是燃料分散、供应距离远，有些区域由于地形、地质、农作物种类等原因，农作物秸秆产量较少或较分散，增加了电厂收购成本或不能满足电厂额定负荷要求。因此，应对生物质电厂区域秸秆剩余量及运输距离进行详细调查统计。同时，当地政府应承诺在该电厂燃料供应范围内不再引入大规模损耗生物质资源的工业企业，以免导致燃料供应不足。
三是项目所在地环境质量不能满足相关环境质量标准要求，不具备项目建设所需的环境容量。如果项目所在区域尚无剩余环境容量，应重新选址或采取有效削减、替代措施，所实施的削减和替代措施需要具有可操作性和有效性。
在环境影响评价中，还需对厂区供水、交通等条件进行分析，需要对多个厂址进行比选，从各方面对照分析选址的合理性，确定最为合理的厂（场）址。
工程分析
工程分析是建设项目环评的重要组成部分，是环评报告的基础数据。直燃生物质发电项目工程分析主要包括项目组成、项目依托情况、燃料供应及贮储、成分、热值分析、厂区平面布置、工程拟采用的工艺技术、主要装置和设备、污染物种类、污染物产生量和排放源强的确定、所采取的各项环境污染防治措施以及非正常工况污染物排放情况。
目前我国现有直燃生物质发电厂主要使用丹麦BWE公司水冷振动炉排技术，由国内生产制造的振动炉排高温高压锅炉。生物质燃料被送入炉内后，燃料在炉排上由于振动而被抛起，边燃烧边跳跃前进，炉渣由炉排末端排出。锅炉一般采用低氮燃烧方式，预留烟气脱除氮氧化物装置空间，除尘一般采用旋风分离器+布袋除尘器除尘，设计除尘效率一般不小于99.90%。由于秸秆含硫量低，一般仅预留脱硫空间。由于秸秆燃烧产生的灰分中含有丰富的钾、镁、磷和钙等营养成分，可用作高效农业肥料，一般生物质电厂可不设大型灰渣厂。直燃生物质发电项目废水主要分为一般性废水及浓盐水，由于电厂锅炉用水对水质要求较高，并且电厂多采用中水作为生产水源，因此，一般直燃生物质电厂都配有中水处理系统、锅炉水除盐系统及厂区综合污水处理站，除盐系统多采用反渗透处理工艺。处理后的污水多回用于循环冷却水及绿化等用水，浓盐水可用于锅炉除灰除渣。对于降雨较多的地区还应考虑燃料堆场雨水。
燃料供应充足是保证生物质电厂正常运行首要条件，在区域燃料供应中应详细调查燃料来源保证性、燃料种类、燃料量、燃料热值、燃料收购方式、燃料的运输，并附燃料热值分析报告，必要时可编制《生物质资源专题收集报告》。
燃料贮存点的分布、交通条件、与周围环境关系、贮存量、防腐、防洪、消防措施、燃料贮存点的扬尘及恶臭防治。为避免燃料长期存放造成自燃或腐烂、发酵降低发热值，燃料贮藏时间最长应不超过一年。燃料储运过程可参照《秸秆燃料储运技术规范》执行。
环境风险评价
由于直燃生物质项目具有火灾风险，因此直燃生物质项目环境影响报告书应设置环境风险影响评价专章，重点分析火灾带来的环境影响。环境风险评价专章应为建设项目的风险管理决策提供科学依据，以便在事故情况下及时采取有效、迅速的防控措施和应急措施，降低风险事故带来的影响。直然生物质项目的环境风险评价，一般应包括环境风险识别、风险事故频率确定、风险事故环境影响预测、风险事故防范措施及应急预案等主要内容。直然生物质项目主要有以下几种事故源项：
（1）燃料堆场发生火灾风险对周围环境的影响；
（2）轻柴油储油罐发生泄漏、火灾、爆炸风险对储油罐周围环境的影响；
（3）火灾事故处理过程中产生的消防废水、燃烧烟气等伴/次生污染影响；
（4）废水事故排放对周围环境的影响。
根据风险事故环境影响预测结果给出可能受影响的范围，并制定切实可行的环境风险防范措施及应急预案，减少因风险事故带来的环境影响。
以“宁夏安能生物质热电有限公司2×15MW生物质热电联产工程”为例，其风险防范措施主要为：对燃料堆场周围设置防火距离，配备相应消防设施；厂区高建筑应采用防雷击设计；燃料堆场四周应设置一定宽度的水沟，炎热、干燥条件下可降低燃料场温度、增加燃料场湿度，在降雨及消防时也可用于燃料堆场排水等。
结语
篇4
【关键词】生物质颗粒;直燃式;技术改造
概要
生物质能作为煤、石油、天然气以外的第四大能源，是一种既环保又可再生循环利用的洁净能源。生物质是一种洁净的低碳燃料，其含硫和含氮量均较低，同时灰分含量份额也较小，所以燃烧后SO2 、NOx和灰尘排放量比化石燃料都要小的多。由于生物质的燃烧特性与燃煤相似，因此大部分生物质锅炉结构都与燃煤锅炉类似，层燃链条炉排依然是最主要的生物质燃烧装置。
1 生物质成型燃料及生物质颗粒的固化
生物质燃料中较为经济的是生物质成型燃料，生物质成型颗粒就是利用秸秆、薪柴、植物果壳等农林废弃物，经粉碎―混合―挤压―烘干等工艺压制而成，可以制成粒状、棒状、块状等各种形状。原料经挤压成型后，密度为0.8-1.4t/m3 ，能量密度与中质煤相当，燃烧特性显著改善、火力持久黑烟小，炉膛温度高，而且便于运输与储存。
用于生物质成型的方式主要有螺旋挤压式、活塞冲压式、环模滚压式等几种。目前，国内生产的生物质成型机一般为螺旋挤压式，生产能力多为0.2-0.4t/h，电机功率7.5kw-18kw，电加热功率2-4kw，生产的成型燃料为棒状，直径为50-70mm，单位电耗70-100kw/h。曲柄活塞冲压机通常不加热，成型密度偏低，容易松散。
2 生物质工业锅炉
从燃烧机理分析，生物质固体燃料与煤的燃烧机理十分相似，但生物质的挥发分由于析出温度低而易着火。实践表明，直接采用燃煤锅炉改烧生物质效果不好，会产生炉前热量聚集且不稳定、炉前料斗易着火、锅炉停炉和启动时冒黑烟、热效率低等问题。
生物质燃料的燃烧特性
国内直燃式生物质工业锅炉常见的燃烧方式主要有层燃式（包括固定式炉排、下伺式燃烧、链条炉排、往复炉排燃烧等）、室燃式（粉体燃烧）、悬浮式（流化床燃烧）。
（1）层燃式
采用分段供料的往复炉排，可以让燃烧区段的推料速度不同，利用这一特性提高前段炉排的行进速度，解决生物质易燃烧、燃烧过快的问题。将炉排后部速度降低，有助于燃料中固定碳的充分燃烧。在热功率较大的生物质层燃锅炉中，采用分段供料的往复炉排比较常见。
链条炉排必须根据生物质种类确定炉排速度和料层厚度，合理布置前后拱、炉墙、炉膛容积及配风，并设置合理的启停炉顺序，方能保证生物质燃烧正常进行。
（2）室燃式
目前市面上出现一种生物质半气化自动控制燃烧机，它是以生物质颗粒为燃料的高温裂解出的气体为燃料，内胆采用锆硅结晶，高压浇筑后经高温炉烧制而成，需要在1000度高温下烧制三天，无疏松气孔。
（3）悬浮式（流化床燃烧）
流化床燃烧对燃料的适应性比较广，生物质无须固化就可以在流化床上充分燃烧，并且应用于锅炉容量较大且燃料品种较杂的工业锅炉，目前国内流化床锅炉最小容量为7MW。
3 生物质层燃锅炉独特结构
3.1 锅炉本体
由于水管锅炉对流管束易积灰且不易清理，生物质灰粒比较疏松，比煤灰更易粘附在对流管束上，停炉清理时间长。相比之水火管锅炉易清理不易积灰，国外生物质锅炉主要是水火管锅炉。国内的烟管水火管锅炉减少烟管数量从而降低钢耗，已成为最适宜燃烧生物质的炉型。
3.2 炉前煤斗
层燃锅炉一般通过炉前料斗对炉膛供料，由于生物质燃料非常易燃，为防止燃烧提前着火或在炉前料斗内燃烧和蔓延，生物质锅炉炉前料斗应设置较完善的燃料隔断和密封设施，生物质颗粒燃料锅炉采用关风机式锁料装置或滚动式拨料装置进行燃料的隔断。
3.3 锅炉热效率
目前生物质层燃锅炉效率往往较低，主要原因是生物质挥发分含量高且含碳量少，造成炉排局部燃烧剧烈，大部分炉床只有少量的固定碳在燃烧，所以生物质炉膛炉排配风比较困难。为了充分燃烧，空气过量系数普遍较高，这导致锅炉排烟热损失增加。加上受热面积灰严重，传热恶化。所以在设计生物质锅炉时要充分考虑这两点，优化空气供给，尽可能的延长烟气在炉膛内的时间，定时清灰。
3.4 炉膛容积、炉排面积
与燃煤锅炉相比，生物质锅炉炉膛容积需要增加好多，以适应生物质燃料高挥发份的特点，降低炉膛温度，防止炉内结焦挂渣，减少NOx的产生。
由于生物质挥发份含碳量较低，固定碳较小，所以需要适当缩短炉排面积。
3.5 炉墙、配风
生物质燃烧一般可以分成三个区域―气化区、燃烧区和燃尽区，可以通过炉墙将炉膛划分出三部分，分别为燃料干燥和挥发分析出、挥发分燃尽、固定碳燃烧及燃尽。前拱可以高而短，后拱直段可以缩短，可以通过中间隔墙延长烟气在炉膛内的燃烧时间，保证烟气的充分燃烧。未燃尽的固定碳在炉排后轴继续燃烧，会增加后轴的温度，用后风室的风对后轴进行冷却。
3.6 炉排速度
由于生物质颗粒堆积密度低，为保证热量供应，需要加大料床厚度和提高炉排移动速度。但过高的移动速度会导致固定碳燃烧不充分。这样，固化成颗粒成为很好的选择。
3.7 锅炉除渣、除尘
生物质燃料锅炉的烟尘中硫氧化物、氮氧化物的含量较低，但粉尘含量相对较大，颗粒细，离心式除尘器很难除尽，要加布袋除尘器。考虑到尾部烟气的温度高，可以布置双除尘（加多管除尘器和布袋式除尘器）。
4 直燃式生物质层燃锅炉实例
一台DZL4-1.25-T燃生物质蒸汽锅炉的热力计算和能效测试结果显示，根据生物质燃料特性以及生物质层燃锅炉特殊进行设计的燃生物质颗粒燃料蒸汽锅炉，已经可以满足正常使用的要求。
5 结论
通过对燃煤锅炉的改造和添加环保设备，基本上可以满足用户对锅炉出力、环保的要求，但这并不是生物质颗粒最佳的燃烧方式，同时生物质原材料收集、运输、加工的产业化程度还不高，我国的生物质利用还有很长的路要走。
参考文献：
[1]张百良.生物质成型燃料技术与工程化[M]. 科学出版社.
篇5
关键词：生物质；秸秆；燃烧技术；现状；展望
Current situation and prospect of
combustion technologies for different forms of biomass
Liu Shengyong， Liu Xiao’er， Wang Sen
(Key Laboratory of Renewable Energy of Ministry of Agriculture， Electrical and Mechanical? Engineering College， Henan Agricultural University， Zhengzhou， 450002，China)
Abstract：In this paper，the characteristics of biomass fuels，and current situation of combustion technologies for biomass briquette，biomass bale，biomass powder and biomass gas were introduced. The problem of deposit and corrosion during biomass combustion was analyzed. At last，the prospect for the development trend of biomass combustion technologies was forecasted.
Key words：biomass; straw; combustion technologies; current situation; prospect
0引 言
生物质能与化石能源相比，具有可再生和低污染的优势，因此受到全世界普遍的重视，并已成为新能源的发展方向之一。生物质能主要通过直接燃烧、气化、液化和厌氧发酵加以利用。生物质因具有挥发分高、炭活性高、N和S含量低，灰分低，生命周期内燃烧过程CO2零排放等特点，特别适合燃烧转化利用，是一种优质燃料[1]。生物质燃烧技术按其形态的不同可分为生物质成型燃料的燃烧技术、生物质捆烧技术、生物质粉体燃烧技术和生物质燃气燃烧技术等，就中国的基本国情和生物质利用水平而言，生物质燃烧技术无疑是最简便可行的高效利用生物质资源的方式之一。
1生物质燃料的燃烧特性
篇6
根据目前国内生物发电锅炉运行中炉膛燃烧不稳定冒灰冒火的现象，根据多年经验而总结出一种适用于BWE生物质锅炉炉膛压力自动控制的模型及该模型在光大砀山项目的实际应用。
关键词：
生物质发电;国能生物;光大国际;BWE锅炉;光大砀山;炉膛压力;自动控制;PID
中图分类号：
TB
文献标识码：A
文章编号：16723198（2014）23019702
1 引言
开发利用可再生能源，对于保障能源安全、保护生态环境、实现可持续发展具有重要意义。
我国生物质能资源非常丰富，发展生物质发电，实施煤炭替代，可显著减少二氧化碳和二氧化硫排放，产生巨大的环境效益。因此生物质能发电行业有着广阔的发展前景。
国内生物质直燃发电的锅炉主要有流化床生物质锅炉（主要代表是凯迪生物发电集团的机组）和振动式炉排锅炉（主要代表国能生物发电集团、光大国际集团的机组）两种。两种锅炉各有优点，也各有不足。
国内振动式炉排锅炉主要采用的是BWE锅炉，该炉型由北京德普新源公司（原龙基电力）从丹麦BWE公司以生物质能发电技术引入，该炉型由济南锅炉厂生产。该锅炉的特点：适应燃料性较强，不需用床料，锅炉燃烧工况容易控制，机组带负荷能力强，热效率高等特点;从这几年国内生物质机组的运行情况及效益来看，该炉型比较适合我国北方地区。
2 国内生物质锅炉燃烧工况现状
由于国内生物质燃料的特点：燃料品种繁多，品质差异性大。例如有的项目所用燃料品种能达几十种之多，且燃料的热值、水份、杂质又非常难以控制。这就造成了锅炉运行人员要根据燃料品种、品质不断地调整工况，在调整过程中会频繁出现燃烧不稳定的工况（如暴燃、炉膛冒正压或负压过大、因炉膛正压太大导致给料系统着火、因负压过大致炉膛灭火等事故），目前在国内上百个生物质直燃发电项目中，极大多数锅炉都存在着炉膛压力波动很大的现象，波动范围达正常设定值±800Pa，有的经常会出现压力到上千Pa以上。加上锅炉本体密封不严等因素，锅炉向外冒灰冒火的现象极为普遍，造成锅炉本体上积灰积料、设备卫生差，给安全生产带来极大隐患，也给环境造成了不同程度的污染。而能将炉膛压力在各种工况时控制在微负压（-50Pa～-30Pa）波动范围在正常设定值±100Pa的运行项目很少。
在锅炉燃烧过程控制中，炉膛压力是反映燃烧工况稳定与否的重要参数，也是运行中要控制和监视的重要参数之一。炉内燃烧工况一旦发生变化，炉膛负压随即发生相应变化。当锅炉的燃烧系统发生故障或异常时，最先将在炉膛负压上反映出来，而后才是火检、火焰等的变化，其次才是蒸汽参数的变化。因此，监视和控制炉膛压力对于保证炉内燃烧工况的稳定均有极其重要的意义。
原因分析：大多数项目由于在工程建设中调试阶段为了保证机组调试期间的稳定，基本上都选用热值较高且品种单一的燃料，调试时虽然也都进行了炉膛压力自动参数的PID整定和调整，但当在机组投入以后，由于使用燃料品种变化大，燃料品质有好有差，这种造成实际运行中炉膛压力自动无法投入的情况，即使可以投入，调节性能也不能满足要求，尤其在燃料为较小颗粒状，或燃料水份、杂质较多时，燃烧工况更是难以控制。显然通过常规的炉膛压力PID控制是无法满足锅炉安全经济运行需求的。
所以如果能将炉膛压力自动投入并长期稳定运行，是做为热控专业人员及电厂运行人员的迫切期望;这样即节省了运行人员的人力投入，也相应对设备起到间接的保护作用。更能为机组的安全稳定经济运行提供有力保障。
3 BWE锅炉炉膛压力自动控制模型介绍及应用
本人从事电厂热控专业近20年，并有多年生物质发电的调试、运行经验，凭借多年的经验并结合生物质锅炉的特性，逐步摸索并建立了一套适合生物质锅炉炉膛压力自动控制模型（前馈+预控+PID），通过在光大砀山项目（2011年10月投入生产运行）实施了该控制模型，经过该项目的长期运行实践，这种模型的炉膛压力自动投入效果良好，炉膛压力自动在锅炉燃烧工况较稳定时可以将压力维持在-30Pa左右（波动范围±50Pa），在不稳定工况时也可将压力稳定在-30Pa（波动范围±100Pa）左右，在大扰动出现时，瞬间最高压力基本不会超过±160Pa，且能在1.5秒内就可将压力回调至设定值正常范围内。现就以光大砀山项目为例，介绍该模型特点及实施情况如下。
3.1 主要设备
（1）BWE振动式炉排炉。
主要参数：额定蒸发量：130t/h;
过热蒸汽压力：9.2MPa;过热蒸汽温度：540℃;
给水温度：220℃;冷空气温度：35℃;
空气予热器出口风温：195℃;排烟温度：134℃;
锅炉设计效率：89%;排污率：2%。
（2）引风机。
主要参数：电机功率：900kW;全压：7440Pa;
流量317800m3/h;转速：980r/min;
额定电压：10kV;
厂家：南通大通宝富风机有限公司。
（3）变频器。
主要参数：HIVERT-Y10/系列高压变频器;
采用高-高结构，电压等级10kV。
厂家：北京合康亿盛变频科技股份有限公司。
（4）DCS系统。
采用浙江中控公司的ECS-100控制系统。软件采用Advantrol-pro，该软件功能强大，各功能软件间采用对象链接与嵌入式技术，该软件人机交互界面为中文，并采用了windows标准控件，易学易用。该软件集成了LD、FBD、SFC、ST语言等编辑器，使用户编程更方便、直观，并具有强大的在线帮助和在线调试功能。
3.2 燃料品种
主要燃料品种：树皮、树枝、碎木块、小麦桔杆、玉米桔杆等。水份40%～60%，杂质15%左右。
3.3 炉膛压力扰动分析
锅炉燃烧时压力扰动主要有三种情况：
（1）燃料变化致使燃烧工况波动。
如燃料中有粉状燃料，或较小颗粒燃料，如锯末，花生壳、稻壳等或燃料水份太大或杂质过多等。
（2）炉排振动时造成的扰动。
（3）其他设备操作造成随机的扰动。
3.4 前馈+预控+PID模型应用分析
当燃料变化时，燃烧工况会发生较大变化，且出现压力波动很大的情况较多，并且是在极短时间内发生。普通的PID调节回路，无法适用这一情况，如果采用加微分的方式，通过实验，PID回路无法正常调节。主要原因是加入微分后调节回路振荡时间长，不易稳定（炉膛压力本身就是一个经常波动量）。且扰动幅度太大，PID本身无法及时回调。解决办法：在PID回路外加一分析模块，主要用于分析压力波动范围，当在正常范围时，自动调节PID回路超调节作用，当在一定时间内波动值超限（根据多次同种燃料燃烧试验取得该值），根据超限的幅度，通过折算模块，将可能出现超限的量直接叠加在PID的输出上，然后直接作用于引风机变频器（前馈方式），使引风机迅速回调，这样就可以在大扰动出现初期抵其带来的波动，通过这种前馈方式可消除大扰动变化量70%左右，其余则就由常规PID回路进行消除和调整。
当炉排振动时，由于生物质料层厚度较大，炉排风透过料层时的压力和风量会在短时间内改变炉内动力场分布。这种扰动引起压力波动也较大，但其有规律性，其压力波动图形基本属于抛物线形或尖峰型。根据其规律，通过中控DCS组态软件中ST语言程序编辑器，编写了一个预控模块，主要功能是通过计算炉排振动时可能产生的压力波动值，提前控制炉排风量（减少），并通过改变炉膛压力PID设定值（增加偏置量，该数值通过现场多次试验取得）两种方式协同作用，就可将炉排振动时产生的扰动消除。
其他随机扰动一般很少出现，当出现时可通过上述的综合控制模型（前馈+预控+PID）进行消除。
4 光大砀山项目流程图及炉膛压力历史趋势
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目前，生物质直接燃烧技术是最简便、最具潜力的生物质资源有效利用方式之一。但由于生物质燃料与化石燃料相比，在物理、化学性质等方面存在着较大的差异，因此对燃烧设备的设计要求和燃烧方式的选择也不同于化石燃料。
二、生物质燃烧的特性
了解生物质燃料的组成成分，有助于对其燃烧特性的研究，从而进一步科学、合理地开发利用生物质能。
由上表可以看出，生物质燃料组成成分的特点是：（1）生物质含水分多，含硫量低；（2）生物质含碳量少，固定碳含量更少，热值普遍偏低；（3）生物质含氧量高，挥发份明显较多；（4）生物质灰份少、密度小，尤其是农作物秸秆。因此，生物质燃料的燃烧过程是强烈的化学反应过程，又是燃料和空气间的传热、传质的过程，主要分为挥发份的析出、燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立的阶段。
三、生物质燃料直接燃烧技术
直接燃烧是目前最简便的生物质能源转化技术，即将生物质直接作为燃料燃烧，燃烧过程所产生的能量主要用于发电或集中供热。作为燃料的生物质包括各种农林业废弃物、城市生活垃圾等。
目前，生物质直接燃烧技术主要有以下几种：
3.1生物质直接燃烧流化床技术
采用流化床技术开发生物质能是考虑到流化燃烧效率高，有害气体排放少，热容量大等一系列优点，适合燃用水分大、热值低的生物质燃料。
生物质直接燃烧流化床技术是采用细砂等颗粒作为媒体床料，以保证形成稳定的密相区料层，为生物质燃料提供充分的预热和干燥热源；采用风力给料装置，使生物质燃料均匀散布在床层表面，有助于燃料的及时着火和稳定燃烧；采用稀相区强旋转切向二次风形成强烈旋转上升气流，可以使高温烟气、空气和生物质物料颗粒混合强烈，并延长物料颗粒在炉内的停留时间；采用稀相区后设置卧式旋风燃烬室，使可燃气体和固体颗粒进一步燃尽，同时可以将烟气中所携带的飞灰、床料分离下来，减轻尾部受热面和除尘设备的磨损。现在我国部分锅炉厂家与高等院校合作，已开发出甘蔗渣、稻壳、果穗、木屑等生物废料的流化床锅炉，并取得成功运行。
3.2生物质直接燃烧层燃技术
生物质直接燃烧层燃技术使用的燃料主要可分为农林业废弃物及城市生活垃圾，由于这两种生物质燃料的燃烧特点不同，因此，所设计的层燃锅炉结构也有所不同。
3.2.1农林业废弃物焚烧技术
一般农林业废弃物的挥发物含量高，析出速度快，着火迅速，而固定碳的燃烧则比较慢，因此对于此类锅炉的设计主要采用采用风力吹送的炉内悬浮燃烧加层燃的燃烧方式。农林业废弃物进入喷料装置，依靠高速喷料风喷射到炉膛内，调节喷料风量的大小和导向板的角度以改变草渣落入炉膛内部的分布状态，合理组织燃烧。为了使大量快速析出的挥发分能及时与空气充分混合，在喷料口的上部和炉膛后墙布置有三组二次风喷嘴，喷出的高速二次风具有很大的动能和刚性，使高温烟气与可燃物充分地搅拌混合，保证燃料的完全充分燃烧。比较难燃烧的固定碳则下落到炉膛底部的往复炉排上，继续燃烧。通过合理地组织二次风，形成合理的炉内空气动力场，可使生物质中的大颗粒物及固定碳下落到炉排较前端，使燃料在炉排上有较长的停留燃烧时间，保证固定碳的完全充分燃烧。
3.2.2城市生活垃圾焚烧技术
目前我国中小城市生活垃圾一般含水量较大，着火困难，直接燃烧具有一定难度，所以燃烧时可掺入一定比例的煤，或者对垃圾进行预处理。我公司生产的城市生活垃圾锅炉使用的是经过消解过的垃圾，燃烧时不须掺煤。消解垃圾经抓斗送到料斗内，垃圾经推料装置送至往复炉排上，往复炉排前部经热空气加热干燥后着火燃烧。为了使大量快速析出的挥发分能及时与空气充分混合，我们在后拱下部及前拱上部各布置有一组二次风喷嘴，喷出的高速二次风具有很大的动能和刚性，使可燃气体与高速二次风充分混合，保证了挥发份的充分燃烧。往复炉排分三级驱动，每级可分别调整炉排的往复运动速度，这样可使燃料在炉排上有较长的停留燃烧时间，保证固定碳的完全充分燃烧。
推入的燃料量通过调节给料机的推料速度来控制。燃料在往复炉排上的燃烧时间通过调节往复炉排的移动速度来控制。为了使燃料层在炉排上有自翻身拨火作用，往复炉排采用倾斜16°的布置方式以及炉排三级之间设置了合理的落差，使燃料从前向后推动前进的同时有一个下落翻动过程，在上级炉排落至下级时有一个较大的翻滚，起到自拨火作用，有利于完全燃烧。为了保证燃料的及时着火和燃烬，设计有较高的前拱和低而长的后拱，高前拱区为垃圾的燃烧提供了足够的空间，低而长的后拱有利于燃料的燃烬。
往复炉的配风与燃煤锅炉也有较大不同。干燥阶段风量仅占一次风量的15%左右，主燃区风量占75%以上，而燃烬区风量仅占10%左右。为了保证挥发分大量集中析出时的完全及时充分燃烧，必须有占总风量15-20%以上的风量作为二次风，本设计的二次风可帮助燃料析出的挥发分在炉膛空间的燃烧，在每组二次风喷嘴的风道上装有调节阀门，实际运行时可根据现场燃料的燃烧情况及时调节各段风量及每组的二次风量。
烟气处理系统则采用半干式脱酸塔及布袋除尘器，能够有效去除尾气中有害气体。
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关键词：生物质燃料；全过程质量管理；管理模型；动态管控
中国生物质直燃发电行业只有十多年的发展历史，生物质燃料质量管理从早期的粗放式管理到现阶段的相对专业化，大多数电厂也仅是在燃料进厂质量验收上改进管理方式。由于生物质燃料市场竞争加剧，降价空间有限，企业要获得可持续高质量发展，必须创新管理模式，向质量要效益。
1生物质燃料全过程质量管理模型
从生物质电厂实际运营来看，燃料质量不仅仅影响着采购实际成本，还直接关系到机组设备安全、运行燃烧经济性、上下游加工模式、供应商队伍管理等方面。要提高生物质燃料质量，以往主要把管理重心放在燃料进厂质量验收上的质量管理模式已经不能够适应企业高质量发展的要求，必须按照系统管理的思维，建立从厂外到厂内，涉及源头和入厂质量管理、质量与价格激励、质量与调度管理、供应商评价应用等方面的系统的全过程燃料质量管理体系，以促进燃料质量进入持续改善的良性循环，不断提升企业的综合经济效益。本节在深入研究的基础上，结合本公司实践，提出了构建包括厂外质量过程动态管控模式、进厂质量验收和采制化管理制度体系、供货质量约束与激励合同机制、以结果为导向的供应商综合评价和应用机制四个管理模块组成的全过程燃料质量管理模型，如图1所示。
2建立厂外质量过程动态管控模式
由于生物质燃料资源具体很强的地域性，主要燃料来源受周边资源限制，如果按旧的质量管理模式，燃料进厂才检验把关，燃料的质量情况已成事实无法改变，仅是扣罚于事无补。要进一步提高燃料质量，必须关口前移，在燃料进厂前就要开始介入对源头质量进行管控。生物质燃料品种众多，应根据不同燃料的本身特性、收集条件、加工处理环节等具体情况，因地制宜，分类施策，对不同品种的燃料供应商的场地设施、设备要求提出具体要求，符合硬件设施和管理条件才批准供货。而且日常生产过程中还要保持动态管理，每月不定期对供应商加工场地、加工过程、质量效果进行巡查，发现质量效果不佳的及时分析问题，补充提出改进措施和整改要求，对好的措施方法进行普及推广，对不按要求执行的供应商作暂停供货处理。通过建立厂外质量过程动态管控，可以及早发现质量问题，提前把问题在厂外解决，而且利于帮助供应商提高过程质量管理水平。
2.1完善进厂质量验收和采制化管理制度体系
严格规范，建立公平公正的质量验收和采制化管理体系是企业与供应商顺利合作的基础，也是企业树立良好经营信誉的制度保证。生物质电厂应建立和完善包括质量验收标准、采制化管理标准、检验结果快速反馈和申诉复核机制、监督和廉政机制等质量验收和采制化管理制度相关体系，保证燃料质量验收和采制化结果公平公正、真实可信，以便以此为依据开展合同结算、质量考核与激励、供应商评价等相关质量管理工作，促进燃料供应商不断改进供货质量。采制化结果最终反映燃料质量情况，是供需双方合同公平结算的依据。为了做到燃料采制化结果公平可信，可通过招标方式聘请有检验资质、信誉好的第三方检测单位来负责燃料的采制化工作，并明确采制化的程序。应建立采制化结果的快速反馈和申诉机制，必要时可将留存样品送当地政府检验机构化验，以示公平公正。同时，要建立和完善对燃料验收和采制化工作的监督机制，包括对工作程序的监督、各工作环节独立和制衡以及工作人员廉政监督，畅通投诉渠道，严格执纪问责机制。通过建立系统性的监督机制，创造廉洁和公平公正的燃料经营环境。
2.2建立供货质量约束与激励合同机制
建立燃料质量与结算价格的联动机制，明确每个燃料品种的质量指标基准和对应价格，量化质量指标与结算价格浮动的计算方式，并界定清晰燃料规格、杂质的扣罚标准，实施过程还应根据每个品种的具体特性和实际情况进行优化调整，使指标和奖罚力度更加合理。通过建立质量与结算价格联运机制，使燃料质量的优劣直接体现在结算价格上，促进质量不断提高。建立合同履行过程质量动态管理机制，做好每日动态连续的质量过程管理，将每个供应商当期的供货质量情况与下期的进厂调度安排挂钩，质量不合格率超过限定标准的调减相应供应商的进厂调度计划，有重大质量问题的暂停安排调度计划，整改完毕后才恢复调度安排。同时根据质量情况排序，将核减的调度量按比例优先调增给供货质量优良的供应商。通过加强质量过程动态管理，提高供应商改善质量的积极性。
2.3建立以结果为导向的供应商综合评价和应用机制
由于生物质燃料存在区域性的资源特性，对燃料供应商队伍的培育和管理将直接影响到燃料保障能力和供货质量。通过建立以结果为导向的供应商综合评价和应用机制，对供应商进行优胜劣汰，培育一支信誉度高、履约能力强的供应商队伍，促进整体供货质量提高。每份合同结束后对供应商的整体履约行为进行综合评价，突出考评供货质量、合格供货数量完成率、供应商场地和设备设施投入、有无重大违约行为等关键履约指标，根据合同履约综合考评情况，确定供应商分类评价等级，并应用到下一期的采购参与资格、合同签订供货量分配、日常调度优先权上。通过以结果为导向的评价和应用机制，促进供应商提升管理，持续改进供货质量水平。
3实践应用情况
广东粤电湛江生物质发电有限公司是目前国内单机容量最大的生物质项目，年消耗利用生物质农林剩余物约100万吨，燃料品种多、资源收集广。在项目投运早期，杂腐率高、砂石杂质多、人为掺杂等燃料质量问题频发，既有燃料收集自然条件方面的因素，也有供应商管理不到位的因素，不仅直接影响燃烧经济性，还造成破碎设备、给料系统、排渣设备损坏和锅炉磨损，严重影响发电经济效益。经过近几年的不断摸索尝试，针对各个环节的问题对症下药，在管理上逐步形成了对燃料质量进行全过程管控的质量体系，大大提高了进厂燃料质量水平。以杂质较多的树头为例，根据实际经验，自然条件下砍伐开挖的树头含泥率为40%左右。树头加工过程包括采挖、晾晒、搬运、破碎、滤泥、装车等环节，为降低加工成本压缩中转环节，一般在采挖现场破碎加工，实际除泥效果较差。由于除泥效果不理想，进厂后灰分扣罚较重，市场从业者普遍大幅亏损，基本放弃继续从事加工树头的意愿，导致这一资源品种的收集量大幅减少，造成企业和供应商双输局面。为了解决这一问题，广东粤电湛江生物质发电有限公司组织分析初步原因后，深入加工源头开展近三个月的深入调查和试验工作，通过对比各个环节加工方式、不同设备除泥效果、实际成本、化验灰分数据等，找到了改进质量的办法，制定了《碎树头质量控制措施》，要求供应商采取破碎前夹根、敲打初级除泥预处理、破碎设备加装筛网等除泥措施，并重新调整热值、灰分扣罚标准并细化采样方式，使得管理更加客观合理。经过加强厂外、厂内质量过程管理，大幅提高了碎树头质量和采购量。通过建立和实施全过程燃料质量管理模型，广东粤电湛江生物质发电有限公司近年来生物质燃料杂质大幅减少，燃料质量不断得到提升。其中，单位上网电量灰渣数量由2018年的160g/kWh下降至2019年的128.3g/kWh，全年累计上网电量6.83亿千瓦时，按上网电量折算，累计减少燃料杂质21656t，全年节约燃料成本约597.7万元，有效减少了燃料杂质，降低了料耗，提高了效益。同时，燃料杂质减少降低了给料系统故障率和锅炉受热面磨损，提高了设备可靠性，运行经济性提升，全年机组平均负荷率98.53%，同比升高3.92%。此外，供应商队伍管理更加规范，供货质量水平得到全面提升。
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关键词 密集烤房；生物质能源；煤炭；烘烤成本；节能降耗；经济性状
中图分类号 S572；TK6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）03-0239-02
烤烟栽培中，在一定的时间和烤房内利用热能实现烟叶内部一系列生理生化变化和脱水干燥的过程称为烤烟调制[1-2]。在烤烟调制过程中需要消耗大量的能源，燃料的不充分燃烧，煤燃烧所释放的粉尘、硫化物和碳氧化合物等污染物排放在空气中，给周围环境带来较大污染，影响空气质量[3-5]。随着社会的进步和科技的发展，人们对生活的要求越来越高，为减轻劳动强度、适应烤烟规模化生产、保护环境，当前以燃煤为主的密集型烤房表现出一系列不足[6]。随着烤烟产业的发展，能源危机越来越严重以及环保问题的提出，采用可再生环保能源生物质能烘烤烟叶，大力实施节能减排，是烟草行业义不容辞的责任[7]。生物质能是世界第四大能源，也是唯一可运输、储存的清洁的可再生能源[8-9]。生物质颗粒燃料的原料包括烟杆、麦秆、玉米秸秆、大豆秸秆、木屑、锯末等。石林地广人稀，气候温暖，草料和农作物秸秆丰富，非常适合于发展烤烟调制过程中生物质能的利用。2016年7―9月，在昆明市石林彝族自治县西街口镇格渣烘烤工场，对密集型烤房生物质能源烘烤和煤炭烘烤进行对比试验分析，为云南石林生物质能源烘烤工艺提供一定的技术参考依据，从而推动烟草产业的节能减排和低碳济发展。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验在云南省昆明市石林县西街口镇格渣村委会烘烤工厂进行。供试烟田土壤为微酸性，适宜烤烟生长；肥力较好，水解性氮含量中等，磷含量和有效镁含量中等，速效钾含量偏低。
1.2 试验材料
1.2.1 供试燃料。以废弃烟杆为主原料，如锯末、木屑颗粒及秸秆颗粒生物质燃料（90%废弃烟杆，10%锯末）等可再生能源以及市场上的普通燃煤。
1.2.2 供试烤房及设备。生物质能源供热气流下降式密集型烤房成套设备，煤炭当前推广的规格为8.0 m×2.7 m×3.0 m的气流下降式密集型烤房。
1.2.3 供试烟叶。供试品种为当地主栽品种红花大金元的中部叶。在烟叶田间成熟时，选取成熟度一致的中部烟叶作为试验材料。供试烟叶要求同一天采摘、编竿、入炉、点火。
1.2.4 其他。备用发电机、天平秤、平板秤、电度表、电子温湿度计等。
1.3 试验设计
试验设2个处理，分别为密集型烤房煤炭烘烤（T1）、密集型烤房生物质能源烘烤（T2）。采用对比试验方法，3次重复。除了供热系统不同，选择结构相同的2座流下降式密集型烤房，一座使用生物质能源烘烤，另一座使用煤炭烘烤。
1.4 试验方法及测定项目
供试烟叶采取统一、规范的原则，采收时，根据试验要求和烟叶成熟度标准，统一采烤。烘烤结束回潮后，进行烤后烟叶外观质量评价。烘烤过程根据中烤房内温湿度情况酌情添加燃料。
1.4.1 烤房内温湿度变化测定与记录。在烤房内距离供热墙1.5 m处的挂烟梁上分别放置温湿度传感器，每隔24 h观察记录温度和湿度变化情况，依据烤房内烟叶的颜色、状态变化及温湿度数据，调整设定温度和湿度，提高烤后烟叶质量。
1.4.2 烘烤能耗及成本。在入炉时记录装烟杆数，称量每杆的鲜烟重并且记录，烘烤过程中，对2种燃料每次添加的量分别进行记录并汇总，烘烤结束后按照市场价格，计算出2座烤房的燃料成本，对2座烤房的耗电量进行统计并且称量每杆的干烟重，计算鲜干比。点火前分别记录2座烤房的电表读数，烘烤结束后再分别记录2座烤房的电表读数，依据前后记录的2座烤房电表读数，分别计算出2座烤房的耗电量，根据当地工业用电价格计算出2座烤房的用电成本。
1.4.3 烤后烟叶外观质量评价。对2座烤房随机抽取20竿烟样，然后由经验丰富的分级员，根据烤烟GB2635―1992标准进行分级，计算烤后烟叶上中等烟比例、黄烟比例、青烟比例、杂色烟比例，以及烤后烟叶等级比例（中部橘黄二级C2F，中部橘黄三级C3F，中部柠黄三级C3L，中部橘黄四级C4F，中下部杂色二级CX2K），根据2016年烤烟收购价格计算出均价。
1.4.4 烘烤工艺措施。烘烤技术参照三段式烘烤工艺，按照昆明市烤烟烘烤技术操作指导图表烘烤。
1.5 数据分析
根据烤房内的温度变化，利用Office软件作图，并进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 烤房内温度变化
由图1可知，处理T1的温度波动性大于处理T2。2个处理的起火点温度相同，在烘烤96 h以前，处理T2的温度一直高于处理T1的温度，且处理T2的温度在24 h内升高了7 ℃，而处理T1只升高了4 ℃，在烘烤72 h时，处理T1突然剧烈升温且温度从96 h开始一直高于处理T2。处理T2整个烘烤过程干球温度稳定，波动性较小，在整个烘烤过程中没有出现突然升温或降温的情况，而处理T1温度变化不稳定，较生物质燃料烤房升温较慢，波动性大。
2.2 烘烤能耗及成本
由表1可以看出，生物质与燃煤燃料能耗成本各不相同。其中处理T2的鲜干比为6.9，较处理T1减少了0.2，降幅为2.9%，说明同质量的鲜烟叶经处理T2烘烤后，干烟重量更高；处理T1的单位能耗为1.2元/kg，较处理T2增加了0.1元/kg，增幅9.1%，表明处理T1的能耗成本较处理T2要高。
2.3 烤后烟叶外观质量
由表2可知，处理T2的烤后烟叶在外观质量上结构疏松，成熟度好，油分足，色度强，明显优于处理T1，且烤后黄烟率较高、青烟率低、杂色烟比例较低。其中处理T2烤后烟叶的黄烟率为93.5%，较处理T1增加了3.6个百分点，增幅为4.0%；而处理T1烤后烟叶的青烟率为8.2%，较处理T2高2.1个百分点，增幅达34.4%；杂色率为1.9%，较处理T2高1.5个百分点，增幅达到了375.0%。
由表3可知，生物质燃料烤后烟叶油分足，色度好，外观质量好且能显著提高中上等烟等级比例，增加经济效益。其中处理T2烤后烟叶等级比例以C2F和C3F较高，且均高于处理T1，上等烟比例为61.4%，较处理T1增加了8.9个百分点，增幅为17.0%；处理T1的中等烟比例明显高于处理 T2，为33.5%，较处理T2增加了6.4个百分点，增幅为23.6%，但其中价格稍高的C3L比例低于处理T2，处理T2较处理T1增加了0.6个百分点，增幅达10.7%；处理T1 CX2K的比例为14.0%，较处理T2增加了2.5个百分点，增幅达21.7%；综上分析，处理T2的均价为32.8元/kg，较处理T1增加了1.4元/kg，增幅为4.5%。
2.4 综合经济效益
由表4可知，处理T2提高了经济效益。其中，处理T1的用工工价为3 060.0元，较处理T2增加了1 320元，增幅高_75.9%；处理T1能耗为830.7元，较处理T2增加了18.1元，增幅为2.2%；处理T2的产值为23 891.5元，较处理T1增加了1 851.8元，增幅为8.4%；而在净利润上，处理T2为21 338.9元，较处理T1增加了3 189.9元，增幅高达17.6%。
3 结论与讨论
该试验结果表明，生物质燃料较煤炭密集型烤房烘烤的节能减排效果好、减工降本效益好、提质增效效果好。其中生物质燃料整个烘烤过程干球温度稳定，受人为因素影响较小，可操控性强，没有出现突然大幅升温的情况，而燃煤烘烤温度变化不稳定，受人为因素影响较大，温度会随着加煤次数以及每次加煤量的变化而变化，很难达到预期的温度。另外，烘烤操作人员任务更繁重，增加了烘烤成本。烘烤能耗较燃煤烘烤低，同时，一方面生物质燃料起火点低、可控性强、燃烧性好；另一方面，生物质燃料的原料来源广泛，变废为宝，对保护环境起到很大的作用，同时，田间烤烟秸秆等的回收利用降低了病虫害的传播，病虫害大大减少。
而在烤房建造成本上，密集型烤房生物质能源烤房的建造成本要比燃煤烤房高6 500元左右，但可以使用的年限达10年之久，净利润可高出3 189.9元，烟叶经济效益有所提高，大多数烟农对于这样的建造成本是可以接受的，增强了烟农种植的积极性，有利于在当地大力推广密集型烤房生物质能源烘烤。
生物质能烘烤也有不足之处。生物质燃料不易运输、不易储存以及生物质送料机技术不成熟，时常会出现送料机被生物质燃料卡死的情况，在送料机改造和生物质燃料烘烤余热回收方面的技术还有待提高。另外，生物质燃料的加工方式有多种，例如工厂集中加工销售式、农户提供原料加工付费式等各种加工方式，为适应烤烟规模化烘烤的发展，还应对加工方式做进一步的研究与改进。
4 参考文献
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篇10
1生物质发电工程概念及特点
1.1生物质发电工程概念
生物质发电工程主要为农林生物质直接燃烧和气化发电、生活垃圾（含污泥）焚烧发电和垃圾填埋气发电及沼气发电工程。本篇主要讨论、分析以农林生物质直接燃烧的生物质发电工程。1.2燃料特性分析农林生物质的种类包括农作物的秸秆、壳、根，木屑、树枝、树皮、边角木料，甘蔗渣等。秸秆一般为燃料的主要成份，根据燃料特性，秸秆分为硬质秸秆、软质秸秆。硬质秸秆：棉花、大豆等茎干相对坚硬的农作物秸秆及树枝、木材加工下脚料的统称。软质秸秆：玉米、小麦、水稻、高粱、甘蔗等茎干相对柔软的农作物秸秆的统称。1.3特点生物质发电工程燃料为废弃作物秸秆及木材下脚料等，属可再生能源，利用秸秆、木材下脚料等发电，可减少煤、油等常规能源消耗，节省了资源，又避免焚烧污染环境。产生的灰渣可作为一种优质肥料还田或复合肥厂生产原料，100%综合利用，不需设置灰渣场，节省土地，减少水土流失，节省工程造价。减排二氧化碳，按每度供电减排0.997kgCO2，按1×30MW高温高压凝汽式汽轮发电机组，配1台130t/h高温高压生物质锅炉的工程，年二氧化碳减排量约171528t，对减轻大气温室效应，缓解全球气候变暖和气候变化起到了促进作用。
2环保标准的执行
2.1烟气污染物排放标准
单台出力65t/h以上采用甘蔗渣、锯末、树皮等生物质燃料的发电锅炉，参照《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)规定的资源综合利用火力发电锅炉的污染物控制要求执行。单台出力65t/h及以下采用甘蔗渣、锯末、树皮等生物质燃料的发电锅炉，参照《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)中燃煤锅炉大气污染物最高允许排放浓度执行。有地方排放标准且严于国家标准的，执行地方排放标准。引进国外燃烧设备的项目，在满足我国排放标准前提下，其污染物排放限值应达到引进设备配套污染控制设施的设计运行值要求。
2.2无组织排放控制标准
粉尘执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)无组织排放监控浓度限值：1.0mg/m3。
3厂址选择
3.1燃料供应
发电厂应布置在农作物相对集中的地区。发电厂所在区域半径50km范围内应有丰富的秸秆、木材下脚料、果木皮等生物质资源、可靠的产量及持续的可获得量。项目开展前期工作时，应调查研究厂址附近多年秸秆产量，对秸秆产量进行分析，编制《生物质资源专题收集报告》；厂址宜选择在秸秆丰产区的城镇附近，应有保证发电厂连续运行的秸秆用量；同时保证在农业欠年可获得秸秆量能够满足电厂的年秸秆消耗量。
3.2交通条件
燃料运输宜采用公路运输，当有较好水路运输条件时，可通过技术经济比较，采取水路运输或陆水联运的方式。电厂的进厂道路宜为7m～9m，应分别与通向城镇和秸秆收贮站的现有公路相连接，且应短捷、顺畅，同时考虑秸秆运输车辆在排队等候称重时对当地道路交通的影响。
3.3水源条件
供水水源必须落实可靠，宜采用当地城市中水，节约水资源。在确定水源的给水能力时，应掌握当地农业、工业和居民生活用水情况，以及水利、水电规划对水源变化的影响。采用直流供水的发电厂，宜靠近水源。并应考虑取排水对水域航运、环境、养殖、生态和城镇生活用水等的影响。当采用江、河水作为供水水源时，其取水口位置必须选择在河床全年稳定的地段，且应避免泥砂、草木、冰凌、漂流杂物、排水回流等的影响。
3.4地质、气象条件
厂址应尽可能利用荒地和劣地，不得占用基本农田。不得设在危岩、滑坡、岩溶强烈发育、泥石流地段、发震断裂带以及地震时易发生滑坡、山崩和地陷地段。厂址应避让重点保护的文化遗址和风景区，不宜设在居民集中的居住区内和有开发价值的矿藏上，并应避开拆迁大量建筑物的地区。厂址宜设在城镇、居民点和重点保护的文化遗址及风景区常年最小频率风向的上风侧。
4主要污染物治理措施
1）除尘一般设两级除尘，采用旋风分离器＋布袋除尘器除尘，设计除尘效率一般不小于99.90%，有效地控制烟尘排放浓度。
2）锅炉采用低氮燃烧方式，运行时炉内温度比较低，可以有效抑制NOx的生成量。同时，预留烟气脱除氮氧化物装置空间。
3）为增加烟气的扩散稀释能力，降低污染物落地浓度，锅炉烟气通过高烟囱排放，并满足发电厂的烟囱高度应高于厂区内最高建筑物高度的2～2.5倍。目前，生物质发电工程大多数烟囱高度为80m。
4）在锅炉尾部烟道上装设烟气连续监测系统，为运行管理和环境管理提供依据。
5）配备贮灰渣装置或设施，配套灰渣综合利用设施，做到灰渣全部综合利用。
6）露天料场须采取可行的二次污染防治措施，整个料场进行地面硬化，并在每个堆垛周边设排水沟；大风及雨雪天气时，在堆垛上方覆盖帆布或防雨苫布进行遮盖，减少对环境的污染。
7）厂外收储站负责生物质资源的收购、破碎、储存，并用专用生物质运输车运至发电厂干料棚及露天燃料堆场存放。在收购站库房内设置除尘器，减小干燥秸秆在破碎、打包过程中对粉尘对大气环境的影响。通过以上措施的落实，工程能够满足现行标准的要求及相关规定，减少工程对环境的污染，最大限度的保护环境。
5难点问题分析及解决
1）从环保标准选择上，要特别关注入炉燃料收到基低位发热量，不能机械的一律按资源综合利用火力发电厂锅炉执行。对于一般的生物质燃料收到基低位发热量小于12550kJ/kg，但对于不同地域，不同的施肥生长环境，燃料成份有很大的差异。根据燃料成份分析，收到基低位发热量大于12550kJ/kg，执行标准参照火力发电厂锅炉执行；如果收到基低位发热量小于等于12550kJ/kg，则参照《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)规定的资源综合利用火力发电锅炉的污染物控制要求执行。
2）对生物质电厂来说，燃料的贮存是一件大事，一般而言普通燃煤电厂只考虑15d左右的消耗量，而由于农作物秸秆收购具有很强的季节性，无法连续均衡收购，所以往往生物质电厂需要大量土地来储存数月甚至半年的秸秆用量。同时还要考虑秸秆的霉变、自燃、防潮、防火及防雷电等。其中消防防火是一个关键而复杂的问题。目前的消防设计一般是参照《造纸行业原料消防安全管理规定》执行。储料场应设置在厂区及居民区全年主导风向的下风向或者最小风频的上风侧，同时要求每个堆场存储量不得大于2×104t，且在每个堆场周围设置环形消防通道。通过调查已投产的电厂，目前电厂堆料比较混乱，基本没有按照消防间距的要求，直接就堆在路边。建议以后电厂应加强堆料管理，要严格按照消防间距进行存储。
3）电厂排雨水一般采用道路和暗管相结合的方式。厂区场地以一定排水坡度坡向道路，再经雨水口收集，排入雨水管网。但对燃料堆场来说，由于燃料中的稻壳、木屑等比较细小往往容易堵塞周边的雨水口，使雨水无法正常排出，而且不好清理。建议堆场周围的排水应采用明沟和道路排水相结合的方式。
4）除尘器及效率的选择，从初可、可研、环评、初设等设计阶段，一直是环保关注的重点。建议工程在前期工作中定一个合适的除尘器及效率，以免在设计中各过程污染物排放的不一致，造成业主及各设计单位、配合单位的困惑及疑虑。虽然达到现行排放标准的最低保障除尘效率相对都比较低，但对于日趋严格的环保要求及二次征求意见稿的公布征求意见，设计应体现先进性，前瞻性，再者布袋除尘器效率一般不低于99.9%；所以，建议采用旋风分离器＋布袋除尘器除尘，效率定为99.9%。
