生物质直接燃烧技术课件

第四章生物质（直接）燃烧技术2023/1/31第四章生物质（直接）燃烧技术2022/12/201生物质直接燃烧技术生物质燃料与燃烧生物质直接燃烧技术简介主要内容存在的问题和解决方法生物质直接燃烧技术生物质燃料与燃烧生物质直接燃烧技术简介主要一、生物质直接燃烧技术简介生物质直接燃烧技术是生物质能源转化中相当古老的技术，人类对能源的最初利用就是木柴燃火开始的。我国古代人民在燧人氏和伏羲氏时代，就已经知道使用“钻木取火”的方法来获取能源了。《韩非子˙五蠹》曰：“燧人氏，钻木取火，以化腥臊”《河图挺佐辅》曰：“伏羲禅于伯牛，错木取火”《庄子˙外物》曰：“木与木相摩则然（燃）”从能量转换观点来看，生物质直燃是通过燃烧将化学能转化为热能加以利用，是最普通生物质能转换技术。2023/1/33一、生物质直接燃烧技术简介生物质直接燃烧技术是生物质能源转化生物质直接燃烧在生活中的应用有哪些呢？？？2023/1/34生物质直接燃烧在生活中的应用有哪些呢？？？2022/12/21.生物质能利用——直接燃烧我国农村生活用能结构虽然发生了一定的变化，但薪柴、秸秆等生物质仍占消费总能量的50%以上，是农村生活中的主要能源。热效率低于20%lossloss1.生物质能利用——直接燃烧我国农村生活用能结构虽然发生了1.生物质能利用——直接燃烧炕（连灶炕）是我国北方农村居民取暖的主要设施，热量一般来源于炊事用的柴灶，炕与灶相连，故称连灶炕。也有专为取暖供热的炕，如西北的煨炕、东北的地炕都是在炕内设一烧火的坑。炕：热效率20-30%连灶炕原图连灶炕原理图1.生物质能利用——直接燃烧炕（连灶炕）是我国北方农村居民2.生物质能利用—直接燃烧—发电现代生物质直燃发电技术诞生于丹麦。该国BWE公司率先研发秸秆等生物质直燃发电技术，并于1988年诞生了世界上第一座秸秆发电厂。该国秸秆发电技术现已走向世界，被联合国列为重点推广项目。在发达国家，目前生物质燃烧发电占可再生能源（不含水电）发电量的70%。2.生物质能利用—直接燃烧—发电现代生物质直燃发电技术诞生2.生物质能利用—直接燃烧—发电目前，我国生物质燃烧发电也具一定规模，主要集中在南方地区，许多糖厂利用甘蔗渣发电。例如，广东和广西两省共有小型发电机组300余台，总装机容量800MW，云南省也有一些甘蔗渣电厂。2.生物质能利用—直接燃烧—发电目前，我国生物质燃烧发电也2.生物质能利用—直接燃烧—发电秸秆直接燃烧发电垃圾直接燃烧发电2.生物质能利用—直接燃烧—发电秸秆直接燃烧发电热效率可达90%；生物质能净转化效率～40％2.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电2023/1/310热效率可达90%；生物质能净转化效率～40％2.生物质能2.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电每两吨秸秆的热值相当于一吨煤，平均含硫量只有3.8‰，远远低于煤1％的平均含硫量。

丹麦：已建立了130多家秸秆生物发电厂。秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量的24％以上。

1：1.4能源草秸秆2023/1/3112.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电每两吨秸秆的热值相当于2.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电2003年国家核准河北晋州、山东单县和江苏如东3个秸秆发电示范项目;2006年前，我国生物质发电总装机容量约为200万千瓦，其中：蔗渣发电约占170万千瓦以上;垃圾发电约占20万千瓦;其余为稻壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等;

不完全统计，截至2007年底，国家和省发改委已核准生物质发电项目87个，总装机容量达220万千瓦，分布在山东、吉林、江苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等地。以国能生物、凯迪电力、中国节能、韶能股份等为主的国内企业正加速兴建新的生物质发电项目，仅国能一家，截止2011年1月，已有40个生物质电厂得到审批，25个并网发电。2023/1/3122.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电2003年国家核准河2005年，我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在枣庄十里泉发电厂竣工投产:引进了丹麦BWE公司的技术设备，对1台14万千瓦机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术改造。十里泉电厂2.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电生物质与煤混合燃烧效果最佳2023/1/3132005年，我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在枣庄十里泉发电厂2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电生活垃圾焚烧后，质量只有焚烧前的10%，体积最多只有1/4。西方发达国家大都建有垃圾发电厂，美国在20世纪80年代兴建了90座垃圾焚烧厂，90年代又建了近400座发电厂，垃圾焚烧率达40％；日本垃圾电站有131座。2023/1/3142.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电生活垃圾焚烧后，质量只2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电2023/1/3152.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电2022/12/2012.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电浦东御桥工业区：国内第一座日处理千吨以上的大型现代化生活垃圾发电厂，每天可处理120－150万城市居民产生的生活垃圾（约1000吨）。我国目前规模最大的垃圾焚烧厂——上海江桥生活垃圾焚烧厂，每天处理垃圾2000吨。截至2006年，我国已经建成有100多个日处理量在200吨以上的焚烧装置。2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电浦东御桥工业区：国内第2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超过3000座。日本东京MINATO垃圾焚烧发电厂上海御桥生活垃圾焚烧发电厂丹麦能滑雪的垃圾焚烧发电厂2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电目前全球有垃圾电站近1垃圾发电平均上网电价为0.54元／千瓦时，发电成本为0.5元／千瓦时。火力发电成本仅为0.2元／千瓦时，水力发电的运营成本仅为0.03元／千瓦时－0.05元／千瓦时。相比之下，垃圾发电成本是相当高的，没有任何竞争优势。

2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电垃圾发电平均上网电价为0.54元／千瓦时，发电成本为0.二、

生物质燃料与燃烧（一）生物质燃料特性

生物质燃料和煤炭在结构特性上的主要差别如下：燃料种类C/%O/%H/%S/%A/%V%密度/t·m-3生物质燃料38~5030~445~60.10~0.204~1465~700.47~0.64（木材）煤炭55~903~203~50.40~0.605~257~380.80~1.0二、生物质燃料与燃烧（一）生物质燃料特性燃料种类C/%O/典型生物质燃料和典型的烟煤、无烟煤的元素组成与工业分析成分组成有很大区别：二、

生物质燃料与燃烧燃料种类工业分析成分/%元素组成/%低位热值/kJ·kg-1水分灰分挥发分固定碳HCSNK2O豆秆5.103.1374.6517.125.8144.790.115.8516.3316160稻草4.9713.8665.1116.065.0638.320.110.6311.2813980玉米秆4.875.9371.4517.755.4542.170.120.7413.8015550麦秸4.398.9067.3619.355.3141.280.180.6520.4015370牛粪6.4632.4048.7212.525.4632.070.221.413.8411630烟煤8.8521.3738.4831.303.8157.420.460.9324300无烟煤8.0019.027.8565.132.6465.650.510.99244302023/1/320典型生物质燃料和典型的烟煤、无烟煤的元素组成与工业分析成分组由上述表可知，生物质燃料与碳相比其差别如下：

含碳量较少，含固定碳少（热值低）

含氧量多，含水量多

挥发分含量多

密度小

含硫量低二、

生物质燃料与燃烧2023/1/321由上述表可知，生物质燃料与碳相比其差别如下：二、生物质燃料（二）生物质燃料燃烧过程四个阶段：（１）预热干燥；（２）干燥阶段；（３）挥发分的析出、燃烧与焦炭形成（干馏，释放热，占70%）

；（４）残余焦炭燃烧。（二）生物质燃料燃烧过程四个阶段：二、

生物质燃料与燃烧（三）生物质燃烧的条件要充分的燃烧，必要“3要素”：一定的温度

合适的空气量及燃料的良好混合

足够的反应时间和空间2023/1/323二、生物质燃料与燃烧（三）生物质燃烧的条件要充分的燃烧，必二、

生物质燃料与燃烧（四）燃烧过程特点生物质燃料密度小，结构比较松散，挥发分含量高。在生物质燃烧过程中，若空气供应不当。挥发分就会不被燃尽而排出不论生物质的来源于草本还是林木。其热解后的组成成分基本一致含水量高且多变，热值低，炉前热值变化快，燃烧组织困难挥发分高，且析出温度低、析出过程迅速，燃烧组织需与之适应生物质着火容易，在挥发分燃尽后，燃料剩余物为焦炭，气流运动会将炭粒带人烟道。且固定碳受到灰分包裹，燃烧较难，因此，在固定碳燃烧阶段，气流不宜太强碱金属和氯腐蚀问题突出燃烧设备的设计与运行方式的选择须从其燃烧特性出发！2023/1/324二、生物质燃料与燃烧（四）燃烧过程特点生物质燃料密度小二、

生物质燃料与燃烧（五）影响燃烧的主要因素（1）反应温度反应温度直接影响反应速率，在考虑灰分熔化的前提下，尽量提高反应温度。（2）空气量空气太少，反应不完全，浪费燃料；太多，则带走热量，降低燃烧温度，影响燃烧稳定性。（3）反应时间足够的燃烧时间使燃烧彻底。（4）颗粒尺寸影响反应表面积，颗粒越小越好。（5）水分含量燃料中水分不超过65%。（6）气固混合搅动混合，使得灰分脱落，暴露出未燃的炭，保证燃烧的充分性。（7）灰分燃料中灰分含量越高，燃料的热值和燃烧温度越低。二、生物质燃料与燃烧（五）影响燃烧的主要因素（1）反应温度三、

生物质直接燃烧技术（一）直接燃烧技术特点

（1）生物质燃烧所释放出的CO2

大体相当于其生长时通过光合作用所吸收的CO2，可以认为是CO2零排放。（2）生物质燃烧产物用途广泛，灰渣可综合利用。例如，灰分中含有植物生长所必需的多种营养元素．可作为良好的农用肥料。（3）可实现生物质燃料与矿物质燃料混合燃烧，可减少运行成本，提高燃烧效率，又可降低SOx、NOx等有害气体排放。三、生物质直接燃烧技术（一）直接燃烧技术特点（1）生三、

生物质直接燃烧技术（二）燃烧技术分类

炉灶燃烧：操作简便，投资较省，但燃烧效率低，造成生物质资源严重浪费。锅炉燃烧：采用先进燃烧技术，燃烧效率高，适用于相对集中，生物质资源大规模利用。三、生物质直接燃烧技术（二）燃烧技术分类炉灶燃烧：操作简三、

生物质直接燃烧技术（1）炉灶燃烧旧式柴灶是用砖、土坯或石块垒成边框，把锅或罐架在上面，在边框一侧开口加柴。①旧式柴灶燃烧燃烧不充分，保温性差，热效率低（只有8~10％左右）、浪费燃料，且严重污染了环境。三、生物质直接燃烧技术（1）炉灶燃烧旧式柴灶是用砖、土坯或三、

生物质直接燃烧技术②省柴灶改善方法——增加炉篦并架砌烟囱，供给空气充分，延长燃烧时间——增大换热面积，改进烟道形状2023/1/329三、生物质直接燃烧技术②省柴灶改善方法2022/12/2依据通风形式、挡火圈形状或燃烧室形状，省柴灶分类如下：2023/1/330依据通风形式、挡火圈形状或燃烧室形状，省柴灶分类如下：202省柴灶节能原理：1）通过良好的燃烧室设计，保证了燃料完全燃烧；2）加强炉体保温，减少散热损失；3）延长了烟气在炉膛滞留时间和扰动，加强了热烟气与锅底的换热，有效地节约能源。省柴灶主要部件：1）炉箅2）炉胆上、下体3）加柴口4）出烟口省柴灶节能原理：1）通过良好的燃烧室设计，保证了燃料完全燃烧省柴灶特点：三、

生物质直接燃烧技术热能在灶内停留时间长，可得到充分利用，热效率高(可达20％～25％)；

没有熏烟，污染少；质量小，可拆装；多功能。节柴灶的灶桥可以调整，随着灶桥的调整可烧柴、烧锯灰和烧煤。2023/1/332省柴灶特点：三、生物质直接燃烧技术热能在灶内停留时间长，三、

生物质直接燃烧技术（2）锅炉燃烧分类1）按照锅炉燃用生物质品种不同可分为：木材炉、薪柴炉、秸秆炉、垃圾焚烧炉等；2）按照锅炉燃烧方式不同又可分为流化床锅炉、层燃炉和悬浮燃烧炉。当生物质燃烧系统的功率大于100kW时，一般采用现代化的燃烧技术，适合于生物质大规模利用，主要应用于工业过程、区域供热、发电及热电联产等。此类系统一般都配备自动上料机构，而且对燃料进行预处理，以满足上料机构和不同燃烧技术的要求。三、生物质直接燃烧技术（2）锅炉燃烧分类当三、

生物质直接燃烧技术2023/1/334三、生物质直接燃烧技术2022/12/2034三、

生物质直接燃烧技术1）层燃技术在层燃方式中，生物质平铺在炉排上形成一定厚度的燃料层，进行干燥、干馏、燃烧及还原过程。空气（一次配风）从下部通过燃料层为燃烧提供氧气，可燃气体与二次配风在炉排上方的空间充分混合燃烧。2023/1/335三、生物质直接燃烧技术1）层燃技术在层燃方式中，生三、

生物质直接燃烧技术根据燃料与烟气流动的方向不同，可将层燃炉排分为顺流、逆流和叉流三类。较干燥燃料，带空气预热器含水量较多的燃料烟气从炉膛中间流出，综合了顺流和逆流的优点2023/1/336三、生物质直接燃烧技术根据燃料与烟气流动的方向不同，可将层三、

生物质直接燃烧技术层燃技术种类较多，其中包括固定床、移动炉排、旋转炉排、振动炉排和下饲式等，可适于含水率较高、颗粒尺寸变化较大及灰分含量较高的生物质，具有较低投资和操作成本，一般额定功率小于20MW。2023/1/337三、生物质直接燃烧技术层燃技术种类较多，三、

生物质直接燃烧技术2023/1/338三、生物质直接燃烧技术2022/12/2038三、

生物质直接燃烧技术2023/1/339三、生物质直接燃烧技术2022/12/2039三、

生物质直接燃烧技术2023/1/340三、生物质直接燃烧技术2022/12/2040三、

生物质直接燃烧技术以链条炉和往复推饲炉排炉居多结构简单，原料预处理容易，投资和操作成本低炉膛高温难以避免受热面积灰、易结渣层燃炉特点：2023/1/341三、生物质直接燃烧技术以链条炉和往复推饲炉排炉居多受热面三、

生物质直接燃烧技术2）流化床技术生物质燃料颗粒与空气在锅炉中沸腾状态下燃烧。分鼓泡流化床和循环流化床锅炉。高效低污染、传热传质强、燃料适应性好低温运行，热容量大，有害气体排放少技术成熟，已进入商业运行。未来发展方向2023/1/342三、生物质直接燃烧技术2）流化床技术生物质燃料三、

生物质直接燃烧技术固体颗粒尺寸小于80mm，气流速度在1.0~2.5m/s之间，引起了料层的沸腾，由于流化作用，强化了传热过程，具有较高的传热系数。

但排出烟气中含尘浓度较高，增加了烟气净化系统的负担，排出飞灰中可燃物含量一般较高，固体不完全燃烧热损失大，降低了热效率；埋设在沸腾段的受热面磨损比较严重，低负荷运行时一般比较困难；相比层燃方式，鼓泡流化床的投资及运行费用高。三、生物质直接燃烧技术固体颗粒尺寸小于80三、

生物质直接燃烧技术循环流化床的流化速度为5~10m/s，在较高气流速度作用下，大量固体颗粒被携带出燃烧室，经高温旋风分离器分离后，返回到燃烧室继续燃烧。传热效果好，温度分配均匀，可使用更小的粒子（直径为0.2~0.4mm）。循环流化床燃烧技术与其他技术相比其燃料适应性更强，燃烧效率高，能达到95~99%，主要应用于超过30MW的系统。三、生物质直接燃烧技术循环流化床的流化速度循环流行化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。

国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用，并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展；

循环流化床：国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起，已有上百台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。循环流行化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染三、

生物质直接燃烧技术3）悬浮燃烧技术生物质悬浮燃烧技术与煤粉燃烧技术类似，几乎是大型锅炉的唯一燃烧方式。

在悬浮燃烧系统中，生物质（如锯末、刨花等）需要进行预处理，颗粒尺寸要求小于2mm，含水率不能超过15%。

粉碎至细粉的生物质与空气混合后一起切向喷入燃烧室内，形成涡流呈悬浮燃烧状态，增加了滞留时间。悬浮燃烧系统可以在较低的过剩空气条件下高效运行。采用分阶段配风以及良好的混合可以减少NOx的生成。

由于颗粒尺寸较小，高燃烧强度会导致炉墙表面温度较高，炉墙的耐火材料损坏速率较快。此外，悬浮燃烧系统需要辅助启动热源。三、生物质直接燃烧技术3）悬浮燃烧技术三、

生物质直接燃烧技术三、生物质直接燃烧技术直燃发电的两种不同燃烧方式比较燃烧方式主要优点主要缺点发展水平典型炉型示意图层燃结构简单,操作方便,磨损较小,投资与运行费用相对较低燃料分布不均匀,空气容易短路,燃烧温度高,燃烧效率低等丹麦BWE公司技术领先,国产化步伐加快流化床燃烧温度低,燃料适应广(高水分、低热值),燃烧效率高,环境污染小,负荷调节范围大燃料尺寸要求严格;生物质灰分含量少,需添加床料;床料烧结团聚;磨损、粘结和腐蚀;灰渣因掺杂床料难以利用;耗电量大,运行费用较高尚无国际通用示范技术,各研究机构各自推进

2023/1/348直燃发电的两种不同燃烧方式比较燃烧方式主要优点主要缺点发展水生物质直接燃烧技术存在的问题

流化床锅炉对燃料颗粒尺寸要去严格，在燃料入炉前需要进行一系列预处理

对比重较小、结构松散、蓄热能力差的生物质，利用难度大

为了维持一定的床温，耗电量大，费用高

生物质燃料高含水量使锅炉排烟容积增大，效率降低

在处理垃圾方面技术不成熟三、

生物质直接燃烧技术2023/1/349生物质直接燃烧技术存在的问题三、生物质直接燃烧技术2022特点：体积小，密度大，储运方便燃料致密，燃烧持续稳定、周期长，燃烧效率高燃烧后的灰渣及烟气中污染物含量小与常规生物质及煤差别大，燃烧设备需重新设计（包括：炉内空气动力场、温度场和浓度场分布、过量空气系数大小、受热面布置等）国内：规模不大，成本高，压制设备不成熟，使用范围狭窄国外：燃烧设备已定型，加工工艺合理、专业化、自动化程度高、热效率高、排烟污染小；已产业化，在加热、供暖、干燥、发电等多领域推广应用引进技术不合国情国外：林业废弃物；国内：秸秆类生物质成型燃料燃烧技术特点：生物质成型燃料燃烧技术*指未进行初投资分摊的净收益直接燃燃技术固体成型燃料数据来源：相关文献整理初投资不高，经济收益较好*指未进行初投资分摊的净收益直接燃燃技术固体成型燃料数据生物质的特点不利于长距离运输季节性、区域性生物质与煤混烧克服生物质原料供应波动影响，克服纯烧的缺点能够利用大型电厂的规模经济，热效率高低成本、低风险，污染物排放减少国外对秸秆类高碱金属生物质的掺混比例一般限制在10-20%（能量基）连续、稳定供应困难效率经济性

生物质与煤混烧技术生物质的特点连续、稳定供应困难效率经济性生物质与煤混烧技国内起步较晚，目前缺乏先进的技术与设备生物质与煤混烧难以计量和管理，导致政策支持不够生物质掺混比例低于80%（能量基）不享受政策优惠，按常规火电项目管理限制了我国生物质与煤混烧技术的发展

生物质与煤混烧技术国内限制了我国生物质与煤混烧技术的发展生物质与煤混烧技术秸秆颗粒与煤掺混燃烧秸秆颗粒与煤掺混燃烧颗粒燃料与煤按照一定比例掺混燃烧优势：秸秆燃烧排放的CO2与其生长吸收CO2相抵消，属无温室气体排放，与煤混烧可降低供热过程的CO2排放量；

利用了现有化石能源燃烧系统的巨额投资和基础设施，仅需对生物质燃料部分进行相对适度的投资；

生物质快速燃烧的特性可提高燃料整体上的燃烧速率，降低烟气中的可燃颗粒含量，促进煤的燃尽程度，提高燃料的利用效率；

颗粒燃料中含硫量较低，与煤混合燃烧可降低燃料整体的含硫量，减少烟气中SO2的含量，减低大气污染物的产生，对环境保护起到一定的作用；

颗粒燃料具有较高的挥发分，不易形成熔渣。在燃烧过程挥发分快速挥发并燃烧，从而提高燃烧温度。促进了煤中固体颗粒的燃烧，降低了炉渣中的含碳量，使固体不完全燃烧造成的热损失减低，从而提高了锅炉的热效率。三、

生物质直接燃烧技术颗粒燃料与煤按照一定比例掺混燃烧优势：三、生物质直接燃烧技直燃发电混烧发电固体成型生物质与煤混烧垃圾及污泥焚烧产业化发展迅速、资源供应面临压力、加快装备技术国产化、能源利用品位提高，但未“资源化”技术上可行、但缺乏政策支持、资源供应稍显灵活、效益有待评估技术尚不成熟、符合垃圾减量化要求、但环境污染是规模化发展障碍资源供给充足、符合目前农村用能习惯、成型机械不能高效经济、持续稳定运行，制约推广应用生物质燃烧技术比较直燃发电混烧发电固体成型生物质与煤混烧垃圾及污泥焚烧产业化发国外：欧美主要采用热电联产技术(CHP)，锅炉设计基本全部采用流化床技术。CHP工艺中发电效率在30%～40%，但是它有80%的潜力可控；丹麦政府已明令电力行业必须每年焚烧140万吨生物质；美国2010年生物质发电将达到13000MW装机容量；2002年日本提出计划2010年生物质能发电达330MW

。国内：主要集中在有稳定生物质原料来源的制糖厂和林木加工企业；最近几年发展迅猛。截至2007年底，国家和各省发改委已核准项目87个，总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。生物质燃烧发电概况国外：生物质燃烧发电概况我国生物质直燃发电项目列表（不完全统计）直燃发电发展迅速技术以引进为主我国生物质直燃发电项目列表（不完全统计）直燃发电发技秸秆直燃发电厂三大主机参数表

以下以2×1.2万千瓦秸秆直燃发电厂为例，采用净现值方法对系统经济性做一简单分析。所谓净现值(netpresentvalue，通常用NPV表示)是指项目寿命期内每年发生的现金流量，按一定的折现率将各年净现金流量折现到同一时点（通常是初期）的现值累加值。其表达式为：直燃发电数据来源：相关文献整理秸秆直燃发电厂三大主机参数表以下以2×1.2秸秆直燃电厂投资收益表*指未进行初投资分摊的净收益数据来源：相关文献整理直燃发电秸秆直燃电厂投资收益表*指未进行初投资分摊的净收益数据来源年净现值流图直燃发电投资回收期较长受秸秆价格波动影响大年净现值流图直燃发电投资回收期较长受秸秆价格波动影响大生物质与煤间接混烧发电示意图我国首台煤粉秸秆混燃发电机组于2005年12月16日在华电国际电力股份有限公司所属的十里泉发电厂成功投产。该公司在1台14万千瓦原燃煤锅炉（400吨/小时）基础上加装了两台从丹麦BWE公司进口的输入热负荷为3万千瓦的秸秆专用燃烧器，并对供风系统及相关控制系统进行了优化，同时增加了1套秸秆收购、储存、粉碎和输送设备。然而在实际运行过程中却面临着诸多困境：秸秆价格飞涨（由原100元/吨飚升到400元/吨）；不享受补贴电价；灰粉难以分离，对粮食生产造成一定影响。生物质与煤混烧发电生物质与煤间接混烧发电示意图我国首台煤粉秸秆混燃发电机组于2循环流化床垃圾焚烧利用系统流程图江苏盐城垃圾焚烧发电有限公司投资2.58亿人民币，采用国内循环流化床技术，建设规模为三台75t/h循环流化床垃圾焚烧锅炉和配置二台15MW抽凝式汽轮发电机组，日处理垃圾达1000吨。

北京最大的垃圾焚烧项目海淀区六里屯发电厂在建设初期，就遭到了附近居民的强烈反对。主要焦点在于环境污染，特别是二恶英等有毒气体排放对人体所造成伤害的潜在威胁。垃圾及污泥焚烧发电存在发展空间面临污染挑战循环流化床垃圾焚烧利用系统流程图江苏盐城垃圾污泥干燥焚烧利用系统流程图垃圾及污泥焚烧发电我国首例污泥干化焚烧项目于2004年9月27日在上海市石洞口城市污水处理厂投入运营，日处理脱水污泥213吨。污泥焚烧技术成本较高，盈利空间较小。目前，污水处理费在大部分城市都仅为0.3元/立方米，难以负担污水处理大约每立方米1元的成本。污泥干燥焚烧利用系统流程图垃圾及污泥焚烧发电我国首例污泥干化1.生物质的收集、储运与预处理技术发展的瓶颈能量密度低，分布分散区域性、季节性纤维结构，预处理困难其他问题：生物质电厂密集程度增大，已出现无序建设苗头其他行业对原料的争夺（如农业、畜牧业、造纸和家具建材等）锅炉容量盲目求大四、

存在的问题及解决方法1.生物质的收集、储运与预处理技术发展的瓶颈能量密度低，分生物质发电项目建设时，应因地制宜，合理规划和布局，防止盲目布点

根据当地生物质资源储量和分布特点，确定经济收集半径，据此选择合适的生物质燃烧电厂的规模

配套合理的生物质收集、储运和预处理，保证原料的稳定供应，提高系统的经济性1.生物质的收集、储运与预处理解决措施：四、

存在的问题及解决方法生物质发电项目建设时，应因地制宜，合理规划和布局，防止盲生物质能资源供应系统研究生物质资源供应体系的模块组成生物质能资源供应体系结构图主要农作物生长周期表主要生物质供应系统价格分摊表数据来源：相关文献整理季节性分散性生长阶段收购阶段运输阶段储存阶段生物质能资源供应系统研究生物质资源供应体系的模块组成生物质能收集半径计算参数表理论上收集半径是由生物质能利用系统所需资源量来决定的，而实际运营中则是由市场条件来决定的。收集半径确定1.生物质的收集、储运与预处理四、

存在的问题及解决方法收集半径计算参数表理论上收集半径是由生物质能利用系统所需资源典型生物质秸秆压结特性参数表挤压后体积可变为自然状态1/8-1/3收集模型比较1.生物质的收集、储运与预处理四、

存在的问题及解决方法典型生物质秸秆压结特性参数表挤压后体积可变为自然状态1/8-2.碱金属问题生物质灰高碱金属含量碱金属熔点低、易挥发碱金属易与床料等反应积灰、结渣、聚团特点：燃烧过程中不可避免造成锅炉寿命、热效率降低严重影响锅炉的安全、稳定、经济运行四、

存在的问题及解决方法2.碱金属问题生物质灰高碱金属含量积灰、结渣、聚团特点：燃结渣主要是由烟气中夹带的熔化或半熔化的灰粒（碱金属盐）接触到受热面凝结下来，并在受热面上不断生长、积聚而成，它的表面往往堆积较坚硬的灰渣烧结层，多发生在炉内辐射受热面上。积灰则是由生物质中易挥发物质（主要是碱金属盐）在高温下挥发进入气相后,与烟气、飞灰一起流过烟道和受热面(主要是过热器和再热器)等设备时，会通过一系列的气固相之间的复杂的物理和化学过程以不同的形态在对流受热面上发生凝结、沾附或者沉降。2.碱金属问题四、

存在的问题及解决方法结渣主要是由烟气中夹带的熔化或半熔化的灰粒（碱金属盐）接触到燃烧秸杆炉排炉炉膛结渣情况2.碱金属问题四、

存在的问题及解决方法燃烧秸杆炉排炉炉膛结渣情况2.碱金属问题四、存在的问题及聚团：生物质原料中的碱金属在流化床床料中在一定高温条件下反应形成低熔点的共晶化合物而引起颗粒聚团，妨碍流化，甚至造成流化失败颗粒被覆层包裹，覆层间相互粘结灰中的低温共晶体熔融粘结流化失败床料形态2SiO2+Na2CO3=Na2O•2SiO2+CO24SiO2+K2CO3=K2O•4SiO2+CO2床料中大块聚团样2.碱金属问题四、

存在的问题及解决方法聚团：生物质原料中的碱金属在流化床床料中在一定高温条件下反应造成床结渣的几个关键因素：燃料特性温度床料的选择覆盖层常用结渣指标：灰熔点、灰成分和灰粘度灰熔点并不适合作为生物质积灰结渣的单一判别指标还应综合考虑基于灰成分和灰粘度的生物质积灰结渣特性指标：碱酸比、硅比、硅铝比、碱性指数、灰沾污指数等2.碱金属问题四、

存在的问题及解决方法造成床结渣的几个关键因素：2.碱金属问题四、存在的问题及酸性氧化物一般具有较高的熔点，碱性氧化物构成的矿物质多属于低熔点化合物，故这两种氧化物的比值，可反映燃料中的原生的及燃烧生成的低熔点盐类的多少。碱酸比：碱酸比指标判别结渣的分级界限

Rb/a<0.50.5-1.01.0-1.75>1.75结渣倾向低中高严重2.碱金属问题四、

存在的问题及解决方法酸性氧化物一般具有较高的熔点，碱性氧化物构成的矿物质硅比是一个权衡液态渣粘度的指标。硅比G增加，渣的粘度也增加，其计算公式如下：硅比：式中：当量Fe2O3=Fe2O3+1.1FeO+1.43Fe若：G>78.8，轻微结渣；G=66.1-78.8，中等结渣；G<66.1，严重结渣硅铝比：硅铝比的大致判别界限：(SiO2/Al2O3)<1.87时属轻微结渣；(SiO2/Al2O3)在1.87-2.65之间属中等结渣；(SiO2/Al2O3)>2.65时属严重结渣。

2.碱金属问题四、

存在的问题及解决方法硅比是一个权衡液态渣粘度的指标。硅比G增加，渣的粘度也增加，定义：燃料的单位发热量中的碱金属氧化物(K2O+Na2O)的质量含量(kg/GJ)。其表达式如下：

Yt·(YK2O+YNa2O)/Q碱性指数：Q—燃料在干燥基和定容条件下的高位发热量，GJ/KgYt—燃料中的灰分百分含量，％YK2O、YNa2O—灰分中碱性氧化物K2O+Na2O的百分含量，％其判别条件为：当碱性指数小于0.17时，发生结渣的可能性极小；当碱性指数在0.17~0.34之间，发生结渣的可能性增加；当碱性指数大于0.34时，发生结渣2.碱金属问题四、

存在的问题及解决方法定义：燃料的单位发热量中的碱金属氧化物(K2O+Na2O)的灰沾污指数(略）生物质试样碱酸比硅比硅铝比碱金属含量碱性指数沾污指数木屑0.72368.999.58411.943>>0.341.496花生壳0.75869.527.61118.552>>0.341.712谷壳0.09894.5565.683.545>>0.340.004886稻秸0.53275.6275.9516.982>>0.341.402生物质的结渣指标计算值

综合各指标可得出，稻秸和花生壳的结渣倾向严重，木屑次之，谷壳相对轻微。

2.碱金属问题四、

存在的问题及解决方法灰沾污指数(略）生物质试样碱酸比硅比硅铝比碱金属含量碱性指数防止炉内积灰、结渣、聚团的对策与煤混烧，降低燃料碱金属含量对流化床，寻找适宜的惰性床料。可以选择富含抑制聚团烧结元素的床料，提高烧结发生的温度，以保证正常流化合理的风速和一二次风比，控制密相区燃烧份额和合理的床温采用烟气再循环控制床温及时排出大渣，保证均匀流化监视炉内各点温度和控制风量2.碱金属问题四、

存在的问题及解决方法防止炉内积灰、结渣、聚团的对策2.碱金属问题四、存在的问生物质中氯含量相对较高（如稻草），氯在燃烧过程中的挥发及其与锅炉受热面的反应会引起锅炉的腐蚀。

生物质燃料锅炉发生高温氯腐蚀的原因主要是生物质中的氯在燃烧过程中以HCl形式挥发出来，与锅炉的金属壁面发生反应：Fe+2HCl→FeCl2+H22Fe+6HCl→2FeCl3+3H22FeCl2+Cl2→2FeCl32Fe+3Cl2→2FeCl34FeCl3+3O2→2Fe2O3+6Cl24FeCl2+3O2→3Fe2O3+4Cl2Fe2O3(保护膜)+6HCl→2FeCl3+3H2O4FeCl2+O2→2FeCl3+2FeOCl4FeOCl+O2→2Fe2O3+2Cl2只要HCl和Cl2不断补充，腐蚀反应就会一直进行，而且，FeCl3熔点很低。仅为282℃，较易挥发，对保护膜的破坏较为严重。3.氯腐蚀问题四、

存在的问题及解决方法生物质中氯含量相对较高（如稻草），氯在燃烧过程中的挥发及除了对Fe、Fe2O3的侵蚀外，氯与氯化物还可在一定条件下对Cr2O3保护膜构成腐蚀：2Cr2O3+4Cl2+O2→4CrO2Cl2Cr2O3+4HCl+H2→2CrCl2+3H2O2Cr2O3+8NaCl+5O2→4Na2CrO4+4Cl24CrCl2+3O2→Cr2O3+4Cl22MCl+SO3+H2O→M2SO4+2HCl2MCl+SO2+O2→M2SO4+Cl2当氯、硫化合物共存时：

氯、硫化物+H2O、O2，加速高温腐蚀过程。除了以上高温气体腐蚀和熔融盐腐蚀之外，HCl气体还易在烟道出口处形成露点腐蚀。3.氯腐蚀问题四、

存在的问题及解决方法除了对Fe、Fe2O3的侵蚀外，氯与氯化物还可在一定条件下合理调整工况

加入钙基吸收剂脱氯

过热器材料选耐腐蚀的不锈钢

容易腐蚀区加保护套管

在管壁采用高温喷涂

各部分过热器布置有效吹灰器，加强吹灰高温氯腐蚀防治措施：3.氯腐蚀问题四、

存在的问题及解决方法合理调整工况高温氯腐蚀防治措施：3.氯腐蚀问题四、存在生物质直接燃烧技术的展望（1）生物质的种类繁杂，不同种类生物质之间外貌、组分、物性和燃烧性能千差万别，不可能找到一种统一的燃烧方式，以实现其资源化利用；（2）应根据不同种类生物质燃料的燃烧特性，开发不同类型的燃烧技术，并研制相应的燃烧设备，有利于提高生物质燃料的燃烧效率；（3）目前，关于生物质燃烧设备空气动力场的研究较少。因此，需要加强生物质燃烧设备空气动力场的理论分析和试验研究，为生物质燃烧设备的优化设计与高效运行提供科学的参考依据。

四、

存在的问题及解决方法生物质直接燃烧技术的展望（1）生物质的种类繁杂，不同种类生物ThankYou!2023/1/384ThankYou!2022/12/2084第四章生物质（直接）燃烧技术2023/1/385第四章生物质（直接）燃烧技术2022/12/201生物质直接燃烧技术生物质燃料与燃烧生物质直接燃烧技术简介主要内容存在的问题和解决方法生物质直接燃烧技术生物质燃料与燃烧生物质直接燃烧技术简介主要一、生物质直接燃烧技术简介生物质直接燃烧技术是生物质能源转化中相当古老的技术，人类对能源的最初利用就是木柴燃火开始的。我国古代人民在燧人氏和伏羲氏时代，就已经知道使用“钻木取火”的方法来获取能源了。《韩非子˙五蠹》曰：“燧人氏，钻木取火，以化腥臊”《河图挺佐辅》曰：“伏羲禅于伯牛，错木取火”《庄子˙外物》曰：“木与木相摩则然（燃）”从能量转换观点来看，生物质直燃是通过燃烧将化学能转化为热能加以利用，是最普通生物质能转换技术。2023/1/387一、生物质直接燃烧技术简介生物质直接燃烧技术是生物质能源转化生物质直接燃烧在生活中的应用有哪些呢？？？2023/1/388生物质直接燃烧在生活中的应用有哪些呢？？？2022/12/21.生物质能利用——直接燃烧我国农村生活用能结构虽然发生了一定的变化，但薪柴、秸秆等生物质仍占消费总能量的50%以上，是农村生活中的主要能源。热效率低于20%lossloss1.生物质能利用——直接燃烧我国农村生活用能结构虽然发生了1.生物质能利用——直接燃烧炕（连灶炕）是我国北方农村居民取暖的主要设施，热量一般来源于炊事用的柴灶，炕与灶相连，故称连灶炕。也有专为取暖供热的炕，如西北的煨炕、东北的地炕都是在炕内设一烧火的坑。炕：热效率20-30%连灶炕原图连灶炕原理图1.生物质能利用——直接燃烧炕（连灶炕）是我国北方农村居民2.生物质能利用—直接燃烧—发电现代生物质直燃发电技术诞生于丹麦。该国BWE公司率先研发秸秆等生物质直燃发电技术，并于1988年诞生了世界上第一座秸秆发电厂。该国秸秆发电技术现已走向世界，被联合国列为重点推广项目。在发达国家，目前生物质燃烧发电占可再生能源（不含水电）发电量的70%。2.生物质能利用—直接燃烧—发电现代生物质直燃发电技术诞生2.生物质能利用—直接燃烧—发电目前，我国生物质燃烧发电也具一定规模，主要集中在南方地区，许多糖厂利用甘蔗渣发电。例如，广东和广西两省共有小型发电机组300余台，总装机容量800MW，云南省也有一些甘蔗渣电厂。2.生物质能利用—直接燃烧—发电目前，我国生物质燃烧发电也2.生物质能利用—直接燃烧—发电秸秆直接燃烧发电垃圾直接燃烧发电2.生物质能利用—直接燃烧—发电秸秆直接燃烧发电热效率可达90%；生物质能净转化效率～40％2.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电2023/1/394热效率可达90%；生物质能净转化效率～40％2.生物质能2.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电每两吨秸秆的热值相当于一吨煤，平均含硫量只有3.8‰，远远低于煤1％的平均含硫量。

丹麦：已建立了130多家秸秆生物发电厂。秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量的24％以上。

1：1.4能源草秸秆2023/1/3952.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电每两吨秸秆的热值相当于2.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电2003年国家核准河北晋州、山东单县和江苏如东3个秸秆发电示范项目;2006年前，我国生物质发电总装机容量约为200万千瓦，其中：蔗渣发电约占170万千瓦以上;垃圾发电约占20万千瓦;其余为稻壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等;

不完全统计，截至2007年底，国家和省发改委已核准生物质发电项目87个，总装机容量达220万千瓦，分布在山东、吉林、江苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等地。以国能生物、凯迪电力、中国节能、韶能股份等为主的国内企业正加速兴建新的生物质发电项目，仅国能一家，截止2011年1月，已有40个生物质电厂得到审批，25个并网发电。2023/1/3962.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电2003年国家核准河2005年，我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在枣庄十里泉发电厂竣工投产:引进了丹麦BWE公司的技术设备，对1台14万千瓦机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术改造。十里泉电厂2.生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电生物质与煤混合燃烧效果最佳2023/1/3972005年，我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在枣庄十里泉发电厂2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电生活垃圾焚烧后，质量只有焚烧前的10%，体积最多只有1/4。西方发达国家大都建有垃圾发电厂，美国在20世纪80年代兴建了90座垃圾焚烧厂，90年代又建了近400座发电厂，垃圾焚烧率达40％；日本垃圾电站有131座。2023/1/3982.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电生活垃圾焚烧后，质量只2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电2023/1/3992.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电2022/12/2012.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电浦东御桥工业区：国内第一座日处理千吨以上的大型现代化生活垃圾发电厂，每天可处理120－150万城市居民产生的生活垃圾（约1000吨）。我国目前规模最大的垃圾焚烧厂——上海江桥生活垃圾焚烧厂，每天处理垃圾2000吨。截至2006年，我国已经建成有100多个日处理量在200吨以上的焚烧装置。2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电浦东御桥工业区：国内第2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超过3000座。日本东京MINATO垃圾焚烧发电厂上海御桥生活垃圾焚烧发电厂丹麦能滑雪的垃圾焚烧发电厂2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电目前全球有垃圾电站近1垃圾发电平均上网电价为0.54元／千瓦时，发电成本为0.5元／千瓦时。火力发电成本仅为0.2元／千瓦时，水力发电的运营成本仅为0.03元／千瓦时－0.05元／千瓦时。相比之下，垃圾发电成本是相当高的，没有任何竞争优势。

2.生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电垃圾发电平均上网电价为0.54元／千瓦时，发电成本为0.二、

生物质燃料与燃烧（一）生物质燃料特性

生物质燃料和煤炭在结构特性上的主要差别如下：燃料种类C/%O/%H/%S/%A/%V%密度/t·m-3生物质燃料38~5030~445~60.10~0.204~1465~700.47~0.64（木材）煤炭55~903~203~50.40~0.605~257~380.80~1.0二、生物质燃料与燃烧（一）生物质燃料特性燃料种类C/%O/典型生物质燃料和典型的烟煤、无烟煤的元素组成与工业分析成分组成有很大区别：二、

生物质燃料与燃烧燃料种类工业分析成分/%元素组成/%低位热值/kJ·kg-1水分灰分挥发分固定碳HCSNK2O豆秆5.103.1374.6517.125.8144.790.115.8516.3316160稻草4.9713.8665.1116.065.0638.320.110.6311.2813980玉米秆4.875.9371.4517.755.4542.170.120.7413.8015550麦秸4.398.9067.3619.355.3141.280.180.6520.4015370牛粪6.4632.4048.7212.525.4632.070.221.413.8411630烟煤8.8521.3738.4831.303.8157.420.460.9324300无烟煤8.0019.027.8565.132.6465.650.510.99244302023/1/3104典型生物质燃料和典型的烟煤、无烟煤的元素组成与工业分析成分组由上述表可知，生物质燃料与碳相比其差别如下：

含碳量较少，含固定碳少（热值低）

含氧量多，含水量多

挥发分含量多

密度小

含硫量低二、

生物质燃料与燃烧2023/1/3105由上述表可知，生物质燃料与碳相比其差别如下：二、生物质燃料（二）生物质燃料燃烧过程四个阶段：（１）预热干燥；（２）干燥阶段；（３）挥发分的析出、燃烧与焦炭形成（干馏，释放热，占70%）

；（４）残余焦炭燃烧。（二）生物质燃料燃烧过程四个阶段：二、

生物质燃料与燃烧（三）生物质燃烧的条件要充分的燃烧，必要“3要素”：一定的温度

合适的空气量及燃料的良好混合

足够的反应时间和空间2023/1/3107二、生物质燃料与燃烧（三）生物质燃烧的条件要充分的燃烧，必二、

生物质燃料与燃烧（四）燃烧过程特点生物质燃料密度小，结构比较松散，挥发分含量高。在生物质燃烧过程中，若空气供应不当。挥发分就会不被燃尽而排出不论生物质的来源于草本还是林木。其热解后的组成成分基本一致含水量高且多变，热值低，炉前热值变化快，燃烧组织困难挥发分高，且析出温度低、析出过程迅速，燃烧组织需与之适应生物质着火容易，在挥发分燃尽后，燃料剩余物为焦炭，气流运动会将炭粒带人烟道。且固定碳受到灰分包裹，燃烧较难，因此，在固定碳燃烧阶段，气流不宜太强碱金属和氯腐蚀问题突出燃烧设备的设计与运行方式的选择须从其燃烧特性出发！2023/1/3108二、生物质燃料与燃烧（四）燃烧过程特点生物质燃料密度小二、

生物质燃料与燃烧（五）影响燃烧的主要因素（1）反应温度反应温度直接影响反应速率，在考虑灰分熔化的前提下，尽量提高反应温度。（2）空气量空气太少，反应不完全，浪费燃料；太多，则带走热量，降低燃烧温度，影响燃烧稳定性。（3）反应时间足够的燃烧时间使燃烧彻底。（4）颗粒尺寸影响反应表面积，颗粒越小越好。（5）水分含量燃料中水分不超过65%。（6）气固混合搅动混合，使得灰分脱落，暴露出未燃的炭，保证燃烧的充分性。（7）灰分燃料中灰分含量越高，燃料的热值和燃烧温度越低。二、生物质燃料与燃烧（五）影响燃烧的主要因素（1）反应温度三、

生物质直接燃烧技术（一）直接燃烧技术特点

（1）生物质燃烧所释放出的CO2

大体相当于其生长时通过光合作用所吸收的CO2，可以认为是CO2零排放。（2）生物质燃烧产物用途广泛，灰渣可综合利用。例如，灰分中含有植物生长所必需的多种营养元素．可作为良好的农用肥料。（3）可实现生物质燃料与矿物质燃料混合燃烧，可减少运行成本，提高燃烧效率，又可降低SOx、NOx等有害气体排放。三、生物质直接燃烧技术（一）直接燃烧技术特点（1）生三、

生物质直接燃烧技术（二）燃烧技术分类

炉灶燃烧：操作简便，投资较省，但燃烧效率低，造成生物质资源严重浪费。锅炉燃烧：采用先进燃烧技术，燃烧效率高，适用于相对集中，生物质资源大规模利用。三、生物质直接燃烧技术（二）燃烧技术分类炉灶燃烧：操作简三、

生物质直接燃烧技术（1）炉灶燃烧旧式柴灶是用砖、土坯或石块垒成边框，把锅或罐架在上面，在边框一侧开口加柴。①旧式柴灶燃烧燃烧不充分，保温性差，热效率低（只有8~10％左右）、浪费燃料，且严重污染了环境。三、生物质直接燃烧技术（1）炉灶燃烧旧式柴灶是用砖、土坯或三、

生物质直接燃烧技术②省柴灶改善方法——增加炉篦并架砌烟囱，供给空气充分，延长燃烧时间——增大换热面积，改进烟道形状2023/1/3113三、生物质直接燃烧技术②省柴灶改善方法2022/12/2依据通风形式、挡火圈形状或燃烧室形状，省柴灶分类如下：2023/1/3114依据通风形式、挡火圈形状或燃烧室形状，省柴灶分类如下：202省柴灶节能原理：1）通过良好的燃烧室设计，保证了燃料完全燃烧；2）加强炉体保温，减少散热损失；3）延长了烟气在炉膛滞留时间和扰动，加强了热烟气与锅底的换热，有效地节约能源。省柴灶主要部件：1）炉箅2）炉胆上、下体3）加柴口4）出烟口省柴灶节能原理：1）通过良好的燃烧室设计，保证了燃料完全燃烧省柴灶特点：三、

生物质直接燃烧技术热能在灶内停留时间长，可得到充分利用，热效率高(可达20％～25％)；

没有熏烟，污染少；质量小，可拆装；多功能。节柴灶的灶桥可以调整，随着灶桥的调整可烧柴、烧锯灰和烧煤。2023/1/3116省柴灶特点：三、生物质直接燃烧技术热能在灶内停留时间长，三、

生物质直接燃烧技术（2）锅炉燃烧分类1）按照锅炉燃用生物质品种不同可分为：木材炉、薪柴炉、秸秆炉、垃圾焚烧炉等；2）按照锅炉燃烧方式不同又可分为流化床锅炉、层燃炉和悬浮燃烧炉。当生物质燃烧系统的功率大于100kW时，一般采用现代化的燃烧技术，适合于生物质大规模利用，主要应用于工业过程、区域供热、发电及热电联产等。此类系统一般都配备自动上料机构，而且对燃料进行预处理，以满足上料机构和不同燃烧技术的要求。三、生物质直接燃烧技术（2）锅炉燃烧分类当三、

生物质直接燃烧技术2023/1/3118三、生物质直接燃烧技术2022/12/2034三、

生物质直接燃烧技术1）层燃技术在层燃方式中，生物质平铺在炉排上形成一定厚度的燃料层，进行干燥、干馏、燃烧及还原过程。空气（一次配风）从下部通过燃料层为燃烧提供氧气，可燃气体与二次配风在炉排上方的空间充分混合燃烧。2023/1/3119三、生物质直接燃烧技术1）层燃技术在层燃方式中，生三、

生物质直接燃烧技术根据燃料与烟气流动的方向不同，可将层燃炉排分为顺流、逆流和叉流三类。较干燥燃料，带空气预热器含水量较多的燃料烟气从炉膛中间流出，综合了顺流和逆流的优点2023/1/3120三、生物质直接燃烧技术根据燃料与烟气流动的方向不同，可将层三、

生物质直接燃烧技术层燃技术种类较多，其中包括固定床、移动炉排、旋转炉排、振动炉排和下饲式等，可适于含水率较高、颗粒尺寸变化较大及灰分含量较高的生物质，具有较低投资和操作成本，一般额定功率小于20MW。2023/1/3121三、生物质直接燃烧技术层燃技术种类较多，三、

生物质直接燃烧技术2023/1/3122三、生物质直接燃烧技术2022/12/2038三、

生物质直接燃烧技术2023/1/3123三、生物质直接燃烧技术2022/12/2039三、

生物质直接燃烧技术2023/1/3124三、生物质直接燃烧技术2022/12/2040三、

生物质直接燃烧技术以链条炉和往复推饲炉排炉居多结构简单，原料预处理容易，投资和操作成本低炉膛高温难以避免受热面积灰、易结渣层燃炉特点：2023/1/3125三、生物质直接燃烧技术以链条炉和往复推饲炉排炉居多受热面三、

生物质直接燃烧技术2）流化床技术生物质燃料颗粒与空气在锅炉中沸腾状态下燃烧。分鼓泡流化床和循环流化床锅炉。高效低污染、传热传质强、燃料适应性好低温运行，热容量大，有害气体排放少技术成熟，已进入商业运行。未来发展方向2023/1/3126三、生物质直接燃烧技术2）流化床技术生物质燃料三、

生物质直接燃烧技术固体颗粒尺寸小于80mm，气流速度在1.0~2.5m/s之间，引起了料层的沸腾，由于流化作用，强化了传热过程，具有较高的传热系数。

但排出烟气中含尘浓度较高，增加了烟气净化系统的负担，排出飞灰中可燃物含量一般较高，固体不完全燃烧热损失大，降低了热效率；埋设在沸腾段的受热面磨损比较严重，低负荷运行时一般比较困难；相比层燃方式，鼓泡流化床的投资及运行费用高。三、生物质直接燃烧技术固体颗粒尺寸小于80三、

生物质直接燃烧技术循环流化床的流化速度为5~10m/s，在较高气流速度作用下，大量固体颗粒被携带出燃烧室，经高温旋风分离器分离后，返回到燃烧室继续燃烧。传热效果好，温度分配均匀，可使用更小的粒子（直径为0.2~0.4mm）。循环流化床燃烧技术与其他技术相比其燃料适应性更强，燃烧效率高，能达到95~99%，主要应用于超过30MW的系统。三、生物质直接燃烧技术循环流化床的流化速度循环流行化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。

国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用，并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展；

循环流化床：国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起，已有上百台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。循环流行化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染三、

生物质直接燃烧技术3）悬浮燃烧技术生物质悬浮燃烧技术与煤粉燃烧技术类似，几乎是大型锅炉的唯一燃烧方式。

在悬浮燃烧系统中，生物质（如锯末、刨花等）需要进行预处理，颗粒尺寸要求小于2mm，含水率不能超过15%。

粉碎至细粉的生物质与空气混合后一起切向喷入燃烧室内，形成涡流呈悬浮燃烧状态，增加了滞留时间。悬浮燃烧系统可以在较低的过剩空气条件下高效运行。采用分阶段配风以及良好的混合可以减少NOx的生成。

由于颗粒尺寸较小，高燃烧强度会导致炉墙表面温度较高，炉墙的耐火材料损坏速率较快。此外，悬浮燃烧系统需要辅助启动热源。三、生物质直接燃烧技术3）悬浮燃烧技术三、

生物质直接燃烧技术三、生物质直接燃烧技术直燃发电的两种不同燃烧方式比较燃烧方式主要优点主要缺点发展水平典型炉型示意图层燃结构简单,操作方便,磨损较小,投资与运行费用相对较低燃料分布不均匀,空气容易短路,燃烧温度高,燃烧效率低等丹麦BWE公司技术领先,国产化步伐加快流化床燃烧温度低,燃料适应广(高水分、低热值),燃烧效率高,环境污染小,负荷调节范围大燃料尺寸要求严格;生物质灰分含量少,需添加床料;床料烧结团聚;磨损、粘结和腐蚀;灰渣因掺杂床料难以利用;耗电量大,运行费用较高尚无国际通用示范技术,各研究机构各自推进

2023/1/3132直燃发电的两种不同燃烧方式比较燃烧方式主要优点主要缺点发展水生物质直接燃烧技术存在的问题

流化床锅炉对燃料颗粒尺寸要去严格，在燃料入炉前需要进行一系列预处理

对比重较小、结构松散、蓄热能力差的生物质，利用难度大

为了维持一定的床温，耗电量大，费用高

生物质燃料高含水量使锅炉排烟容积增大，效率降低

在处理垃圾方面技术不成熟三、

生物质直接燃烧技术2023/1/3133生物质直接燃烧技术存在的问题三、生物质直接燃烧技术2022特点：体积小，密度大，储运方便燃料致密，燃烧持续稳定、周期长，燃烧效率高燃烧后的灰渣及烟气中污染物含量小与常规生物质及煤差别大，燃烧设备需重新设计（包括：炉内空气动力场、温度场和浓度场分布、过量空气系数大小、受热面布置等）国内：规模不大，成本高，压制设备不成熟，使用范围狭窄国外：燃烧设备已定型，加工工艺合理、专业化、自动化程度高、热效率高、排烟污染小；已产业化，在加热、供暖、干燥、发电等多领域推广应用引进技术不合国情国外：林业废弃物；国内：秸秆类生物质成型燃料燃烧技术特点：生物质成型燃料燃烧技术*指未进行初投资分摊的净收益直接燃燃技术固体成型燃料数据来源：相关文献整理初投资不高，经济收益较好*指未进行初投资分摊的净收益直接燃燃技术固体成型燃料数据生物质的特点不利于长距离运输季节性、区域性生物质与煤混烧克服生物质原料供应波动影响，克服纯烧的缺点能够利用大型电厂的规模经济，热效率高低成本、低风险，污染物排放减少国外对秸秆类高碱金属生物质的掺混比例一般限制在10-20%（能量基）连续、稳定供应困难效率经济性

生物质与煤混烧技术生物质的特点连续、稳定供应困难效率经济性生物质与煤混烧技国内起步较晚，目前缺乏先进的技术与设备生物质与煤混烧难以计量和管理，导致政策支持不够生物质掺混比例低于80%（能量基）不享受政策优惠，按常规火电项目管理限制了我国生物质与煤混烧技术的发展

生物质与煤混烧技术国内限制了我国生物质与煤混烧技术的发展生物质与煤混烧技术秸秆颗粒与煤掺混燃烧秸秆颗粒与煤掺混燃烧颗粒燃料与煤按照一定比例掺混燃烧优势：秸秆燃烧排放的CO2与其生长吸收CO2相抵消，属无温室气体排放，与煤混烧可降低供热过程的CO2排放量；

利用了现有化石能源燃烧系统的巨额投资和基础设施，仅需对生物质燃料部分进行相对适度的投资；

生物质快速燃烧的特性可提高燃料整体上的燃烧速率，降低烟气中的可燃颗粒含量，促进煤的燃尽程度，提高燃料的利用效率；

颗粒燃料中含硫量较低，与煤混合燃烧可降低燃料整体的含硫量，减少烟气中SO2的含量，减低大气污染物的产生，对环境保护起到一定的作用；

颗粒燃料具有较高的挥发分，不易形成熔渣。在燃烧过程挥发分快速挥发并燃烧，从而提高燃烧温度。促进了煤中固体颗粒的燃烧，降低了炉渣中的含碳量，使固体不完全燃烧造成的热损失减低，从而提高了锅炉的热效率。三、

生物质直接燃烧技术颗粒燃料与煤按照一定比例掺混燃烧优势：三、生物质直接燃烧技直燃发电混烧发电固体成型生物质与煤混烧垃圾及污泥焚烧产业化发展迅速、资源供应面临压力、加快装备技术国产化、能源利用品位提高，但未“资源化”技术上可行、但缺乏政策支持、资源供应稍显灵活、效益有待评估技术尚不成熟、符合垃圾减量化要求、但环境污染是规模化发展障碍资源供给充足、符合目前农村用能习惯、成型机械不能高效经济、持续稳定运行，制约推广应用生物质燃烧技术比较直燃发电混烧发电固体成型生物质与煤混烧垃圾及污泥焚烧产业化发国外：欧美主要采用热电联产技术(CHP)，锅炉设计基本全部采用流化床技术。CHP工艺中发电效率在30%～40%，但是它有80%的潜力可控；丹麦政府已明令电力行业必须每年焚烧140万吨生物质；美国2010年生物质发电将达到13000MW装机容量；2002年日本提出计划2010年生物质能发电达330MW

。国内：主要集中在有稳定生物质原料来源的制糖厂和林木加工企业；最近几年发展迅猛。截至2007年底，国家和各省发改委已核准项目87个，总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。生物质燃烧发电概况国外：生物质燃烧发电概况我国生物质直燃发电项目列表（不完全统计）直燃发电发展迅速技术以引进为主我国生物质直燃发电项目列表（不完全统计）直燃发电发技秸秆直燃发电厂三大主机参数表

以下以2×1.2万千瓦秸秆直燃发电厂为例，采用净现值方法对系统经济性做一简单分析。所谓净现值(netpresentvalue，通常用NPV表示)是指项目寿命期内每年发生的现金流量，按一定的折现率将各年净现金流量折现到同一时点（通常是初期）的现值累加值。其表达式为：直燃发电数据来源：相关文献整理秸秆直燃发电厂三大主机参数表以下以2×1.2秸秆直燃电厂投资收益表*指未进行初投资分摊的净收益数据来源：相关文献整理直燃发电秸秆直燃电厂投资收益表*指未进行初投资分摊的净收益数据来源年净现值流图直燃发电投资回收期较长受秸秆价格波动影响大年净现值流图直燃发电投资回收期较长受秸秆价格波动影响大生物质与煤间接混烧发电示意图我国首台煤粉秸秆混燃发电机组于2005年12月16日在华电国际电力股份有限公司所属的十里泉发电厂成功投产。该公司在1台14万千瓦原燃煤锅炉（400吨/小时）基础上加装了两台从丹麦BWE公司进口的输入热负荷为3万千瓦的秸秆专用燃烧器，并对供风系统及相关控制系统进行了优化，同时增加了1套秸秆收购、储存、粉碎和输送设备。然而在实际运行过程中却面临着诸多困境：秸秆价格飞涨（由原100元/吨飚升到400元/吨）；不享受补贴电价；灰粉难以分离，对粮食生产造成一定影响。生物质与煤混烧发电生物质与煤间接混烧发电示意图我国首台煤粉秸秆混燃发电机组于2循环流化床垃圾焚烧利用系统流程图江苏盐城垃圾焚烧发电有限公司投资2.58亿人民币，采用国内循环流化床技术，建设规模为三台75t/h循环流化床垃圾焚烧锅炉和配置二台15MW抽凝式汽轮发电机组