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生物質現代化燃燒技術

發布時間:2018-07-07 01:06:30 點擊量:
傳統的生物質爐灶效率較低,采用現代化鍋爐技術,可以高效、大規模地利用生物質。其主要的燃燒技術有以下類型。
1.生物質層燃技術
傳統的層燃技術是指生物質燃料鋪在爐排上形成層狀,與一次風相混合,逐步地進行干燥、熱解、燃燒及還原過程??扇細怏w和飛灰顆粒與二次風在爐排上方的空間充分混合燃燒,燃燒可分為爐排式和下飼式。
(1)爐排式爐排式種類較多,包括固定床、移動爐排、旋轉爐排和振動爐排等,可適用于顆粒尺寸變化較大及水分含量較高的生物質燃料,投資和操作成本較低,一般額定功率小于20MW。在丹麥,開發了一種專門燃燒已經打捆秸稈的燃燒爐,采用液壓式活塞將一大捆的秸稈通過輸送通道連續地輸送至水冷的移動爐排。由于秸稈的灰熔點較低,通過水冷爐墻或煙氣循環的方式來控制燃燒室的溫度,使其不超過900'C。國內生物質發電廠幾乎都采用爐排式燃燒。
(2)下飼式它作為一種簡單廉價的技術,廣泛地應用于中、小型系統,燃料通過螺旋給料器從下部送至燃燒室,易于操作控制,適用于含灰量較低和顆粒尺寸較小的生物質燃料。
2.生物質循環流化床燃燒技術
20世紀80年代初興起的循環流化床燃燒技術,具有燃燒效率較高、有害氣體排放較低、熱容量大等一系列優點。循環流化床鍋爐適合燃用各種水分大、熱值低的生物質,具有較廣的燃料適應性;燃燒生物質循環流化床鍋爐是大規模高效利用生物質廢料最有前景的技術之一。根據生物質原料的不同特點,流化床燃燒技術可分為鼓泡流化床技術和循環流化床技術,現在一般多利用循環流化床技術。
鑒于流化床鍋爐的上述優點,一些發達國家早已采用流化床燃燒技術來利用生物質能。美國、瑞典、德國、丹麥等工業化國家生物質能利用技術已居世界領先地位。我國哈爾濱工業大學早在1991年就進行了生物質燃料的流化床燃燒技術研究,浙江大學提出了用于不同規模、各種爐型的生物質燃燒系統的生物質利用轉化方案。另外,為了提高生物質在小型燃燒裝置上的利用效率,研究機構還致力于成型燃燒技術和流化床混燒技術的研究。
3.生物質懸浮燃燒技術
超細化煤粉已廣泛用于煤的再燃燒和提高燃煤效率等領域。生物質燃燒中也存在類似煤燃燒的問題,如積灰結渣污染排放等。為了改善生物質在生物質燃燒設備中帶來的負面影響,生物質懸浮燃燒技術是一種選擇。將農業廢棄物用破碎機破碎成粉體后,由進料裝置噴入鍋爐直接燃燒。—次風為攜帶燃料的空氣,與生物質粉體均勻混合形成風粉氣流;二次風切向進入,主要用于改善爐內氣流狀態。此技術能最大限度地提高燃燒溫度和燃燒效率,并能減輕結渣腐蝕對燃燒產生的不利影響,且其控制可以借鑒燃氣控制方式,操作簡便。
生物質懸浮燃燒的主要特點有:①生物質粉體比表面積大,加速了揮發分的析出速度,減小了固定碳的粒徑,提高了燃燒速度和效率;②生物質粉體在燃燒爐中懸浮燃燒,燃燒性狀近似于氣體燃料,因而可考慮類似于氣體燃料的燃燒和控制方式;③二次風對燃燒效果沒有顯著影響,但作為風粉濃度的微調機制,現場燃燒狀況的輔助調節是非常必要的。
4.生物質成形燃燒技術
生物質成形燃料技術是將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等生物質廢棄物,用機械加壓的方法,使原來松散、無固定形狀的原料壓縮成具有一定形狀、密度較大的固體成形燃料。該技術具有如下優點:體積小,密度大,儲運方便;燃燒穩定,燃燒時間較長;燃燒效率高;灰渣及煙氣中污染物含量小。
美國在20世紀30年代就開始研究壓縮成型燃料技術及燃燒技術,并研制了螺旋壓縮機及相應的燃燒設備;日本在20世紀30年代開始研究機械活塞式成型技術處理木材廢棄物,在1954年研制出棒狀燃料成型機及相關的燃燒設備;20世紀70年代后期,歐洲許多國家如芬蘭、比利時、法國、德國、意大利等也開始重視壓縮成型技術及燃燒技術的研究,先后研制出了各類成型機及配套的燃燒設備;20世紀80年代,亞洲除日本外,泰國、印度、菲律賓、韓國、馬來西亞等國已建了不少固化、碳化專業生產廠,并已研制出相關的燃燒設備。到20世紀90年代,日本、美國及歐洲一些國家生物質成型燃料燃燒設備已經定型,并形成了產業化,在加熱、供暖、干燥、發電等領域已普遍推廣應用。
從20世紀80年代引進螺旋推進式秸稈成型機,中國生物質壓縮成型技術的研究開發已有二十多年的歷史。到目前為止,中國已研制出機械沖壓成型機、活塞式成型機、液壓式成型機、輥壓式成型機等多種成型機械。成型燃料采用爐排爐燃燒技術。
5.生物質氣化燃燒技術
生物質氣化是以農作物秸稈、林業廢棄物等為原料,在缺氧或無氧環境中通過熱化學反應制取可燃性氣體的技術。農作物秸稈和林業廢棄物經氣化爐產生的可燃性氣體,通過凈化、儲存穩壓和管道輸送,為用戶提供氣體燃料。目前,生物質氣化技術的應用領域主要是農村炊事用能和燃氣發電。生物質燃氣供熱利用的關鍵技術在于燃氣燃燒裝置的開發。由于生物質氣化技術的使用范圍遠遠小于其他氣體燃料,使得該類氣體燃燒器的開發也相對落后。開發大負荷生物質燃氣燃燒裝置已成為生物質氣化技術向大規模工業化應用發展的基本前提。另外,生物質燃氣作為煤粉再燃技術的燃料,降低了NO.的排放,其前景也很廣闊。


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