第一部分 生物質(zhì)現(xiàn)狀
生物質(zhì)作為生物質(zhì)能的載體，生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能的形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，它是以動物、植物、微生物及其排泄物(或廢棄物)等有機(jī)物為原料，可以轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，具有資源豐富、可再生、清潔環(huán)保、二氧化碳凈排放、儲存和運(yùn)輸便利等優(yōu)點(diǎn)。 地球上每年植物光合作用固定的碳達(dá)2×10
11t，含能量達(dá)3×10
21J，因此每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽能，相當(dāng)于全世界每年耗能量的10倍。
生物質(zhì)遍布世界各地，其蘊(yùn)藏量極大，僅地球上的植物，每年生產(chǎn)量就相當(dāng)于現(xiàn)階段人類消耗礦物能的20倍，或相當(dāng)于世界現(xiàn)有人口食物能量的160倍。 中國擁有豐富的生物質(zhì)能資源，中國理論生物質(zhì)能資源50億噸左右。液體生物燃料、氣體生物燃料和
固體生物燃料，作為生物質(zhì)燃料的“三劍客”，有足夠的潛力彌補(bǔ)“煤、油、氣”傳統(tǒng)燃料的不足。據(jù)中國工程院可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略咨詢報(bào)告資料顯示，中國生物質(zhì)能源的資源量是水能的2倍和風(fēng)能的3.5倍，且分布靠近東部沿海高能耗地區(qū)。近期，每年可開發(fā)的生物質(zhì)能源約合12億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，超過全國每年能源總耗量的1/3。近年來，中國政府及有關(guān)部門對生物質(zhì)能源利用也極為重視，己連續(xù)在四個國家五年計(jì)劃將生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究與應(yīng)用列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，開展了生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究與開發(fā)，如薪炭林、
生物質(zhì)壓塊成型、生物質(zhì)燃料、氣化與氣化發(fā)電等，取得了多項(xiàng)優(yōu)秀成果。
政策方面，2008年4月1日起實(shí)施的《中華人民共和國節(jié)約能源法》、2000年8月起實(shí)施的《2000-2015年新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要點(diǎn)》、2005年11月國家發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)《可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄》的通知中均將生物質(zhì)能源的發(fā)展列為重點(diǎn)。《可再生能源法》已于2006年1月1日起正式實(shí)施，陸續(xù)出臺了相應(yīng)的配套措施，并于2009年底進(jìn)行修訂。在今年3月16日國家公布的“十二五”規(guī)劃綱要中明確提出：“新能源產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展新一代核能、太陽能熱利用和光伏光熱發(fā)電、風(fēng)電技術(shù)裝備、智能電網(wǎng)、生物質(zhì)能。”并“大力發(fā)展沼氣、作物秸稈及林業(yè)廢棄物利用等生物質(zhì)能”。這表明中國政府已在法律上明確了可再生能源包括生物質(zhì)能在現(xiàn)代能源中的地位，并在政策上給予了巨大優(yōu)惠支持。生物質(zhì)能源已經(jīng)成為世界第四大能源和首屈一指的可再生能源，排位僅次于煤炭、石油和天然氣。它具有可再生和環(huán)境友好的雙重屬性，發(fā)展生物質(zhì)能，既有利于實(shí)現(xiàn)能源多元化，緩解能源緊張，又有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少溫室氣體排放，因此，生物質(zhì)能在中國未來的能源結(jié)構(gòu)中具有舉足輕重的地位。
第二部分 生物質(zhì)燃料
1、生物質(zhì)燃料特性 生物質(zhì)燃料是采用木屑、秸稈等農(nóng)林廢棄物作為原材料，經(jīng)過粉碎、混合、擠壓、烘干等工藝，制成顆粒狀的可直接燃燒的一種新型清潔燃料。一般農(nóng)林廢棄物秸稈、木屑都具有疏松、密度小、單位體積的熱值低等缺點(diǎn)，作為燃料使用很不方便，這是造成人們不愿用秸稈作為燃料的主要原因之一。成型技術(shù)不僅能有效地解決這一問題，而且能有效地改變木屑、秸稈等燃燒特性，實(shí)現(xiàn)快速、潔凈燃燒。 生物質(zhì)成型技術(shù)是通過粉碎、干燥、機(jī)械加壓等過程，將松散、細(xì)碎的農(nóng)林廢棄物壓成結(jié)構(gòu)緊密顆粒狀燃料，其能量密度較加工前要大十倍左右，這種生物質(zhì)成型燃料BMF便于貯運(yùn)，燃燒后排放的煙灰和SO2達(dá)標(biāo)國家環(huán)保限定標(biāo)準(zhǔn)，是一種適合于工業(yè)鍋爐使用的新型潔凈能源高品位燃料。
2、生物質(zhì)燃料的成分構(gòu)成生物質(zhì)燃料由可燃質(zhì)、無機(jī)物和水分組成，主要含有碳(C)、氫(H)、氧(O)及少量的氮(N)、硫(S)等元素，并含有灰分和水分。 各種成分構(gòu)成見下：項(xiàng) 目 發(fā)熱量 固定碳 揮發(fā)份 碳 氧指 標(biāo) 17.25MJ/Kg 16.66% 73.12 % 47.90% 37.9% 項(xiàng)目氫硫氮灰分水分指標(biāo)5.27% 0.06% 0.24% 1.8% 7.44% 碳：屬于低碳燃料，含碳量少(約為45-50%)，尤其固定碳的含量低(約為16%)，因此燃燒時碳排放低。氫：含氫量多(約為5-8%)，揮發(fā)分高(約為73%)，因此燃燒特性好。氧：含氧量高(約35-40%)。生物質(zhì)燃料含氧量明顯地多于礦物質(zhì)煤，它使得生物質(zhì)燃料易于引燃。硫：含硫量少于0.08%，環(huán)保特性好，燃燒時不必設(shè)置煙氣脫硫裝置。氮：含氮量少于0.3%。環(huán)保特性好，燃燒時不必設(shè)置煙氣脫硝裝置。灰分：采用高品質(zhì)的木質(zhì)類生物質(zhì)為主作為原料，含灰分極低，只有1.5-3%。密度：1～1.2，熱值4,000～4,200Kcal/Kg，約2-2.5kgBMF替代1Kg燃料油或1立方天然氣。
3、生物質(zhì)燃料的優(yōu)點(diǎn) 生物質(zhì)燃料除具有生物質(zhì)燃料的一般特點(diǎn)外,還具有以下優(yōu)點(diǎn)：作為高品質(zhì)的均質(zhì)燃料，顆粒在輸送、儲存、傳動和燃燒方面都可以自動控制，其方便程度可以與輕質(zhì)燃油相媲美;固體顆粒，密度大，體積小，閃點(diǎn)高，貯存安全方便，清潔干凈。燃料揮發(fā)分高，燃燒特性好，燃盡率高;含硫量極低，僅為燃料油的1/20左右，不用采取任何脫硫措施即可達(dá)到環(huán)保要求; 含氮量極低，燃燒時不用采取任何脫硝措施即可達(dá)到環(huán)保要求;含灰分低，常規(guī)除塵裝置即可滿足環(huán)保要求。 “0”能耗：BMF燃料來自于農(nóng)林廢棄物，使用不計(jì)能耗，因此單位GDP能耗為0。 “0”排放：生物質(zhì)燃燒排放的CO2與其在生長過程中吸收的CO2相同，且替代了化石能源，減少了凈排放，根據(jù)《京都議定書》機(jī)制，生物質(zhì)燃料CO2為生態(tài)“0”排放。
第三部分 生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)介紹
BMF燃料成分主要是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素。先用點(diǎn)火裝置將燃料引燃，當(dāng)達(dá)到一定溫度時，纖維素和半纖維素首先釋放出揮發(fā)分物質(zhì)，木質(zhì)素最后轉(zhuǎn)變?yōu)樘肌]發(fā)分物質(zhì)(占75%左右)以氣態(tài)形式燃燒，然后將碳點(diǎn)燃。 生物質(zhì)燃料的熱解和燃燒過程可以分為以下幾個階段：
引燃：
BMF鍋爐配備專用的燃燒器，通過燃燒器預(yù)熱引燃，使燃料中的水分(約占7-10%)受熱蒸發(fā)汽化，從燃料中逸出，點(diǎn)火燃燒。
揮發(fā)分的析出與燃燒：
燃料受熱后，低分子量的物質(zhì)首先分解氣化導(dǎo)致?lián)]發(fā)分析出，到達(dá)著火溫度后即生成氣相火焰。揮發(fā)分占75%左右，是BMF燃料最主要的燃燒成分。
過度階段：
此時纖維素的熱分解速度下降，而揮發(fā)分物質(zhì)仍能保持燃燒火焰。
焦炭的表面燃燒：
燃料中的木質(zhì)素已全部碳化，表面生成光輝炙熱的火焰。
生物質(zhì)燃料的燃燒應(yīng)用系統(tǒng)
給料系統(tǒng)
給料系統(tǒng)由燃料提升機(jī)、料倉、刮板給料機(jī)、爐前給料系統(tǒng)(包括星型給料器)等部件組成。在工廠中加工成型的燃料通過提升機(jī)轉(zhuǎn)存到料倉中，然后再通過刮板給料機(jī)把料倉中的燃料供給爐前日用料倉中，通過給料機(jī)定量給料，再利用二次風(fēng)的輸送到爐膛氣化解熱室燃燒。為保證連續(xù)下料及物料輸送的穩(wěn)定性，在輸送物料途中裝有檢測報(bào)警裝置，及時反饋輸送物料的穩(wěn)定性。
燃燒系統(tǒng)
燃燒系統(tǒng)由下部燃燒室、風(fēng)機(jī)、點(diǎn)火器等部件組成。 生物質(zhì)燃料在燃燒器中首先有一個預(yù)熱過程，然后通過風(fēng)機(jī)把燃料輸送到爐膛進(jìn)行燃燒。BMF燃料含有很高的揮發(fā)份，當(dāng)爐膛內(nèi)溫度達(dá)到其揮發(fā)分的析出溫度時，在給風(fēng)的條件下啟動點(diǎn)火器燃料就能夠迅速著火燃燒。燃燒溫度控制是以爐膛內(nèi)部溫度為準(zhǔn)，其溫度與燃料氣化時空氣供給的量有關(guān)。鍋爐負(fù)荷的調(diào)整通過給料量的調(diào)整來進(jìn)行控制。燃燒后的煙氣通過爐膛進(jìn)入對流煙道進(jìn)行換熱，然后進(jìn)入除塵器進(jìn)行凈化處理，最后排出完成整個燃燒和傳熱過程。吹灰系統(tǒng) 鍋爐配有吹灰裝置，可以定時對爐膛和煙管進(jìn)行吹掃，保證煙管表面不出現(xiàn)積灰，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐的安全高效運(yùn)行。
煙風(fēng)系統(tǒng)
送風(fēng)系統(tǒng)
鍋爐送風(fēng)系統(tǒng)與燃燒一體化布置，空氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)通過空預(yù)器到燃燒室送至爐膛，來達(dá)到輸送燃料及助燃的作用。
引風(fēng)除塵系統(tǒng)
在引風(fēng)機(jī)作用下，燃燒完成后產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過在煙管中的對流換熱進(jìn)入除塵器凈化，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)由煙囪排出。
自控系統(tǒng)
控制系統(tǒng)采用高亮度、全中文顯示，以PLC控制系統(tǒng)為中央控制單元;以人機(jī)對話方式與鍋爐用戶交換信息，實(shí)現(xiàn)鍋爐全自動操作運(yùn)行。
第四部分 生物質(zhì)鍋爐特點(diǎn)
一、生物質(zhì)鍋爐的特點(diǎn)鍋爐采用先進(jìn)的生物質(zhì)燃料燃燒技術(shù)——氣化+懸浮燃燒技術(shù)。鍋爐采用最適合生物質(zhì)燃料燃燒的燃燒系統(tǒng)以及布風(fēng)系統(tǒng)。 鍋爐設(shè)計(jì)燃料為BMF燃料，采用氣化室燃燒燃料析出的揮發(fā)份和爐排上半懸浮狀態(tài)燃燒殘?zhí)嫉娜紵绞健ｅ仩t采用臥式布置，爐膛布置一定的風(fēng)量及氧量，利用二次風(fēng)擾動爐膛煙氣，達(dá)到燃燒充分效果。鍋爐尾部布置有空預(yù)器、利用煙氣余熱加熱熱風(fēng)送至爐膛，提高爐膛溫度。
二、燃燒方式選擇根據(jù)環(huán)境保護(hù)、潔凈燃燒的要求，以及燃料的燃燒特性，選用氣化+懸浮燃燒的燃燒方式。由氣化室、風(fēng)室、爐排、支撐件和爐拱組成。燃料被輸送進(jìn)入氣化室,，在此處由于高溫?zé)煔夂鸵淮物L(fēng)的作用逐步預(yù)熱，干燥、著火、燃燒。已完全氣化的燃料邊燃燒邊向爐排前部運(yùn)動，直至燃盡，最后灰渣落入后部除渣口。鍋爐的環(huán)保排放燃燒產(chǎn)生的飛灰約占燃料的1.8%左右，為方便排灰，鍋爐的底部布置有螺旋出渣機(jī)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)清灰。鍋爐尾部煙道布置除塵器，保證煙塵排放符合環(huán)保要求。
第五部分 經(jīng)濟(jì)效益分析
一、節(jié)能效益
根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)所需熱能，使用生物質(zhì)鍋爐替代油、氣后可節(jié)約熱量成本約20%。
降耗效益：以農(nóng)林廢棄物為原料制備的生物質(zhì)成型燃料屬可再生能源，使用不計(jì)能耗，單位GDP能耗為0。按國家發(fā)改委現(xiàn)行政策，每減少使用一噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可申請200元國家財(cái)政資助。 減排效益：由于生物質(zhì)燃料含硫量極低，僅為燃料煤的1/50左右，符合清潔燃料指標(biāo)，燃燒時不用采取任何脫硫措施即可達(dá)到國家環(huán)保要求。另外，生物質(zhì)清潔燃料含硫量極低，不需設(shè)置脫硫設(shè)備就可實(shí)現(xiàn)SO2減排。
環(huán)保效益：據(jù)媒體報(bào)道，我國“十二五”期間，將限定NOx的排放和溫室氣體的排放。因此使用BMF燃料，不需脫硝且溫室氣體排放為0，可提前解決此問題。 政策效益：面對全球經(jīng)濟(jì)變冷、空氣變暖，國家針對節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、使用清潔能源、實(shí)施清潔生產(chǎn)、建設(shè)生態(tài)工業(yè)園區(qū)，出臺了一系列的補(bǔ)貼/獎勵/資助/減免等財(cái)稅優(yōu)惠政策，根據(jù)國家現(xiàn)行政策，使用BMF生物質(zhì)能源，完全符合國家現(xiàn)行政策。
二、經(jīng)濟(jì)效益
燃料用量測算：我們以一臺10噸蒸汽鍋爐做一個初步的計(jì)算比較，滿負(fù)荷運(yùn)作， 每小時耗生物質(zhì)為1.68t，一天工作20小時，一月按照30天計(jì)算， 一臺10噸蒸汽鍋爐每月使用煤的量為:999.6t 根據(jù)上述綜合因素分析，該鍋爐如用柴油、生物質(zhì)、天然氣、煤等燃料每月的燃料總成本大致如下：柴油 8500元/噸249萬元 生物質(zhì)110.9萬元 天然氣209.2萬元 98.3萬元，煤104.96萬元。
綜合上述：生物質(zhì)鍋爐雖然比燃煤鍋爐燃料成本高出8%左右，但生物質(zhì)主要以揮發(fā)份(木質(zhì)纖維)燃燒，完全燃燒后產(chǎn)出只有極少的灰渣，鍋爐也可以自動給料和出灰渣，降低鍋爐工成本，不需要脫硫等裝置，并延長對鍋爐的壽命等優(yōu)點(diǎn)，兩者真正對比可以達(dá)到相等成本，再說生物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生的木灰(渣)是農(nóng)民種菜種花的好肥料(鉀肥)，可以與自然生態(tài)分解。
綜合以上結(jié)論：生物質(zhì)能鍋爐不僅低碳、綠色、再生、環(huán)保，而且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，與煤燃料成本相當(dāng)，達(dá)到利國利民，節(jié)能減排的要求，符合國家的十二五規(guī)劃及法律法規(guī)。
第六部分 改造方案敘述
針對燃煤鍋爐改燒生物質(zhì)成型顆粒的鍋爐原理敘述!
①、下部爐膛改造：因?yàn)槊喝紵枰欢ǖ妮椛錈崃繙囟热紵跓旱臓t膛都有設(shè)計(jì)前后壓火爐拱，生物質(zhì)燃燒最大的成分是揮發(fā)分占75%，需要足夠的氧量和爐膛煙氣的擾動燃燒，針對生物質(zhì)的燃燒特性，提高前、后爐拱，增加燃燒空間。
②、輸送燃料系統(tǒng)改造:原有的煤斗給料系統(tǒng)，給料與爐排傳動同時啟動，因?yàn)槿忌镔|(zhì)的弊端是停爐時回火，煤倉燃料容易著火，很容易把煤斗燒壞，把原有的煤斗撤除，更換成專用燃燒生物質(zhì)成型顆粒的給料器，料斗上并配有專用的二次風(fēng)降溫系統(tǒng)，杜絕煙氣溫度往回輻射導(dǎo)致引燃燃料，脫開與爐排傳動時同時給料，控制停爐時提前一定的時間先停給料，防止回火，燒壞煤斗。
③、爐膛二次布風(fēng)系統(tǒng)：根據(jù)生物質(zhì)燃燒特性，在爐膛兩側(cè)加裝二次風(fēng)系統(tǒng)，達(dá)到擾亂煙氣流動，使揮發(fā)分、固定碳燃燒充分，爐膛燃燒不留死角，達(dá)到充分燃燒，提高爐的熱效率，并設(shè)計(jì)因爐膛溫度過高引起的防結(jié)焦措施，給予一定的冷風(fēng)量對爐膛進(jìn)行降溫。
④、加裝上料產(chǎn)生的粉塵回收裝置：把上料時產(chǎn)生的粉塵利用二次風(fēng)機(jī)的吸收送到爐膛進(jìn)行燃燒。
⑤、控制系統(tǒng)：二次補(bǔ)氧風(fēng)機(jī)裝有變頻器，經(jīng)成熟的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，給予合適的風(fēng)量，減少電能的消耗。
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