2023生物质混合物料气化燃烧清洁供暖技术规范

GB/Txxxx-xxxx生物质混合物料气化燃烧清洁供暖技术规范1范围本标准规定了生物质气化燃烧清洁供暖的工程选址、工艺设备及系统、检验规则等技术要求。本标准适用于以农、林生物质资源为原料，气化燃烧清洁供暖系统。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。NY/T1878-2010生物质固体成型燃料技术条件DB21/T2786-2017生物质固体成型燃料技术条件DB13/T1175-2010生物质成型燃料SZJG51-2015生物质成型燃料及燃烧设备技术规范NY/T2907-2016生物质常压固定床气化炉技术条件DB41/T1449-2017河南省生物质气化设备技术条件GB50187工业企业总平面设计规范GB50014室外排水设计规范GB50016室内设计防火规范GB50201防洪标准TSG91-2021锅炉节能环保技术规程DB21/T3423-2021燃气工业锅炉运行技术规程DB41/T1826-2019燃气工业锅炉能效测试GB/T38942-2020压力管道规范公用管道GB50041锅炉房设计规范DB23/T2698-2020寒冷地区村镇秸秆直燃供暖技术规程DB21/T3482-2021村镇打捆秸秆直燃集中供暖技术规程CJJ/T34-2022城镇供热管网设计标准GB/T1576-2018工业锅炉水质GB13271锅炉大气污染物排放标准DB14/1929-2019锅炉大气污染物排放标准DB37/2374-2018锅炉大气污染物排放标准DB61/1226-2018锅炉大气污染物排放标准DB12/765-2018生物质成型燃料锅炉大气污染物排放标准GB5468锅炉烟尘测试方法GB/T16157固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法HJ836固定污染源废气低浓度颗粒物的测定重量法HJ/T56固定污染源排气中二氧化硫的测定碘量法HJ/T57固定污染源排气中二氧化硫的测定定电位电解法HJ629固定污染源废气二氧化硫的测定非分散红外吸收法HJ/T42固定污染源排气中氮氧化物的测定紫外分光光度法HJ/T43固定污染源排气中氮氧化物的测定盐酸萘乙二胺分光光度法HJ692固定污染源废气氮氧化物的测定非分散红外吸收法HJ693固定污染源废气氮氧化物的测定定电位电解法HJ543固定污染源废气汞的测定冷原子吸收分光光度法HJ917固定污染源废气气态汞的测定活性炭吸附/热裂解原子吸收分光光度法HJ/T398固定污染源排放烟气黑度的测定林格曼烟气黑度图法3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1生物质混合物料（biomassmixturefuel）以多种农业废弃物或林业废弃物为原料的燃料。3.2生物质成型燃料（biomasspelletfuel）以农作物秸秆和林业废弃物等为原料，经过机械加工成型，具有规则形状的燃料产品。3.3破碎率（brokenratio）生物质燃料中小于规定粒度部分的质量占测定质量的百分比。3.4生物质气化（biomassgasification）生物质气化是指生物质原料在高温下与气化剂（空气、氧气、水蒸气或其中混合气体）反应，产生的以CO、H2和CH4为主要成分的可燃气体的过程。3.5生物质气化设备（biomassgasificationequipment）将固体生物质燃料通过热化学转化生成可燃气体的装置，由上料装置、气化炉及配套辅机组成的单元气化机组。3.6额定产气量（ratedgasproduction）指气化炉在额定工况下单位时间内产生燃气的体积。3.7气化效率（gasificationefficiency）生物质原料气化时转入燃气中的有效热占气化原料化学热的百分比。3.8生物质气化燃烧（bio-gascombustion）指生物质燃料经气化炉气化后产生燃气，燃气在锅炉中燃烧的过程。3.9生物质燃气锅炉（biomassgasboiler）以生物质燃气为燃料的锅炉。3.10过量空气系数（excessaircoefficient）燃烧1kg燃料实际供给的空气体积与理论所需的空气体积之比。3.11锅炉热效率（boilerthermalefficiency）锅炉有效利用热量与输入热量的百分比。3.12烟囱高度（stackheight）从烟囱（或锅炉房）所在的地平面至烟囱出口的高度。3.13氧含量（O2content）燃料燃烧时，烟气中含有的多余的自由氧，通常以干基容积百分数来表示。3.14集中供热（centralizedheating）热源和散热设备分别设置，用热媒管道连接，由热源向多个热力入口或热用户供给热量的供热方式。4厂址选择4.1厂址选择应符合国家和本地区的工业布局、城乡总体规划及土地利用总体规划的要求。4.2厂址应选择在秸秆资源供应充足的地区，应根据原料、能源、辅助材料的供应半径、供热负荷集中度、建设基本条件、目标市场、社会与经济条件、环境保护等因素，经技术经济比较确定。4.3厂址应选在交通、供电、供水、通讯等外部条件适宜的区域。4.4应处于居民区的全年最小频率风向的上风向或侧风向，并应满足有关防护距离的要求。4.5厂址应具有工程建设需要的工程和水文地质条件。4.6厂址不应位于受洪涝威胁的地带，当厂址不可避免地位于受洪涝威胁的地带时，必须采取防洪、排涝的防护措施。防洪标准应符合现行国家标准《防洪标准》GB50201的有关规定。4.7分期建设的项目厂址应满足近期建设及远期规划的需要，留有发展余地。5工艺系统5.1工艺系统流程5.1.1生物质气化燃烧清洁供暖的工艺系统流程包括：生物质原料处理及输送系统、生物质气化系统、燃气燃烧系统、污染物后处理系统、供暖系统。5.1.2原料处理及输送系统将生物质原料破碎/成型后输送至生物质气化系统，生物质原料在气化炉中气化产生可燃气，可燃气经管道输送至燃气燃烧系统燃烧，产生的热量与冷水换热，热水通过管网输送供居民取暖。5.2生物质原料5.2.1产品分类5.2.1.1按形状分类生物质混合物料按形状分为：散料和成型燃料。其中，生物质成型燃料又可分为颗粒状、块状和棒状。5.2.1.2按原料来源分类生物质混合物料按原料来源可分为：农业废弃物（指农作物秸秆、花生壳、稻壳等）和林业废弃物（指采伐剩余物、木屑、板皮、加工边角余料等）。5.2.1.3符号生物质——S颗粒状——L块状——K棒状——B麦秆——MG玉米秸秆——YM玉米芯——YMX大豆秸秆——DD棉花秸秆——MH花生壳——HS稻壳——DK稻草――DC木屑——MX添加剂——T5.2.1.4生物质燃料命名方法例：SK16SK16——X60×Y30—T表示含有添加剂表示含有添加剂原料Y的比例为原料Y的比例为30%原料X的比例为原料X的比例为60%表示直径为16mm的块状生物质燃料表示直径为16mm的块状生物质燃料示例1：SL16——MG60×YM30表示：生物质颗粒状成型燃料，直径为16mm，原料成分包括60％麦秆和30％玉米秸秆。示例2：SK32——MH90-T表示：生物质块状成型燃料，截面尺寸为32mm×32mm，原料成分包括90％棉花秸秆和添加剂。5.2.2要求5.2.2.1燃料尺寸生物质成型燃料的外形尺寸应符合生物质固体成型燃料技术条件（NY/T1878-2010），见表1。表1对生物质固体成型基本性能要求项目颗粒状燃料棒（块）状燃料直径或横截面最大尺寸（D），mm≤25＞25长度，mm≤4D≤4D成型燃料密度，kg/m3≥1000≥800破碎率≤5生物质散料的外形尺寸、视密度应符合表2的规定。表2对生物质散料尺寸指标项目符号单位指标长度Lcm10～15视密度ρg/cm3≥1.005.2.2.2生物质混合物料成分及元素分析（a）添加剂为增加生物质成型燃料的性能，在生产时加入添加剂。各种添加剂要求无毒无害无异味，不产生二次污染。（b）生物质混合物料的工业、元素分析指标应满足表3规定的要求。表3生物质混合物料基本性质分析指标项目符号单位指标水分Mt%≤15灰分Ad%≤10挥发份Vd%≥63全硫St,d%≤0.20氯Clt,d%≤0.80氮Nt,d%≤0.30发热量QnetMJ/kg≥145.3气化机组5.3.1性能指标表4气化性能指标气化效率%燃气热值kJ/Nm3焦油含量mg/Nm3氧含量%一氧化碳含量%≥70≥4600≤200＜1＜205.3.2进料装置气化设备应有密闭的进料装置，进料装置应适用于气化工艺要求的不同原料。整机装配后，进料装置应转动灵活、平稳，不应有卡涩、碰撞现象。5.3.3气化炉气化炉使用的钢板材质，应按GB713-2014的规定选用。炉膛的砌筑及材料，应按GB50211-2014的规定选用。气化炉炉体的夹套承压能力应不小于0.2MPa。5.3.4炉排炉排的装配应满足图样要求，结构上应满足气化剂的均匀分布和灰渣、残炭的顺畅排输要求，材质应有足够的抗烧损、抗热变形能力。装配好的炉排应转动灵活，不应有卡、别、碰撞等现象。5.3.5燃气输送装置5.3.5.1生物质燃气通过管道向燃烧设备输送，管道上需安装开关阀、止回阀和阻火器以保证安全。5.3.5.2燃气排送机应密封良好，无烟气泄漏，其最大输气量应大于最大产气量，输气压力应大于制气系统的最大阻力、管路沿程阻力总和。5.4燃烧机组5.4.1额定蒸发量该标准规定的生物质燃气锅炉，额定蒸发量大于或等于1t/h。5.4.2燃烧器适用于生物质燃气燃烧的燃烧器，燃烧过程不应有回火或脱火现象。5.4.3过量空气系数额定蒸发量下，锅炉排烟处过量空气系数应不大于1.4，满足排烟氧含量小于6%。5.4.4锅炉热效率额定蒸发量下，锅炉热效率应大于80%。5.4.5排烟温度锅炉排烟温度设计应当综合考虑锅炉的安全性和经济性，并且在额定蒸发量下，锅炉排烟温度不高于170℃。5.4.6锅炉供回水温度额定蒸发量下，供水温度设定为60~75℃，回水温度设定为30~40℃。5.4.7燃气管道燃气管道的设计应符合GB/T38942-2020的规定。5.4.8噪音锅炉运行噪音应符合GB50041-2008的要求。5.5供暖5.5.1供暖面积应根据供暖面积选配适宜设备功率，参见表5。表5锅炉热功率与供暖面积对应表序号参考供暖面积S（m2）锅炉热功率（MW）15000＜S≤80000.728000＜S≤160001.4316000＜S≤320002.8432000＜S≤480004.2548000＜S≤800007680000＜S≤12000010.57120000＜S≤160000148160000＜S≤320000285.5.2供热管网5.5.2.1供热管网应符合CJJ/T34-2022的要求。5.5.2.2系统水质应符合GB/T1576-2018的要求。5.5.3工艺参数5.5.3.1供暖热负荷 Q=Fq 式中：Q—总热量，W；F—供热面积，m2；q—单位供暖面积热负荷，W/m2。5.5.3.2流量 G=0.86Q/∆t 式中：G—总流量，kg/h或m3/h；∆t—5.5.3.3供暖干管管径 d=18.8(G/u)1/2 式中：d—管道内径，mm；u—流速，m/s5.6污染物排放5.6.1污染物排放控制指标（a）颗粒物；（b）SO2；（c）NOX；（d）CO；（e）汞及其化合物；（f）烟气黑度。对于生物质燃烧炉烟气，应同时对排气中含氧量进行监测，实测的锅炉颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、汞及其化合物的排放浓度应按下式换算为基准氧含量为9%状态下的排放浓度，并以此作为排放是否达标的依据。 ρ基=ρ实式中：ρ基--大气污染物基准氧含量排放浓度，mg/m³；ρ实--实际的大气污染物排放浓度，mg/m³；O基--基准氧含量，%；O实--实测的氧含量，%。注：式中燃烧设备的基准氧含量，按表6的规定执行。表6基准氧含量锅炉类型基准氧含量（O2）/%生物质成型燃料炉95.6.2污染物排放限值本标准将生物质锅炉污染物排放划分为核心控制区、重点控制区和一般控制区，并分别执行不同的排放限值，具体限值见表7。表7生物质成型燃料锅炉大气污染物排放限值区域颗粒物SO2NOXCO汞及其化合物烟气黑度核心控制区535502000.05≤1重点控制区1050100200一般控制区20100150200其中：核心控制区：生态环境敏感度高的区域，包括各类自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的区域。重点控制区：人口密度大、环境容量较小、生态环境敏感度较高的区域。一般控制区：人口密度低、环境容量相对较大、生态环境敏感度相对较低的区域，即除核心控制区和重点控制区之外的其他区域。5.6.3烟囱高度烟囱按GB13271-2014中4.5燃煤锅炉的烟囱高度规定执行。6检验规则6.1性能6.1.1气化性能检验规则6.1.1.1测试现场环境要求和测试仪器环境温度:-20℃~40℃。环境湿度:≤85%。表8气化炉额定产气量测试仪器仪器设备名称测量范围精度数量秒表0h-24h0.1s1(个)温度计0℃-50℃0.1℃1(支)流量计0m3/h-1000m3/h±1%1(套)称0kg-30kg感量20g1(台)U型压力计0Pa-105Pa10Pa1(套)6.1.1.2试前准备工作（a）全面检查气化炉及辅机设备的运行状况是否符合试验要求，如不符合应排除；（b）应注意被试验气化炉的燃料、产气、除焦油、排生物质炭等与其他气化炉的燃料、产气、除焦油、排生物质炭等完全隔绝，以防止泄漏影响试验结果的准确性；（c）为全面检查试验用仪表是否正常工作、试验人员是否熟悉试验操作程序及试验人员之间相互配合程度，并确定合适的运行工况，可进行预备性试验；预备性试验的试验条件、试验内容和试验要求应与正式试验相同；如预备性试验能满足正式试验全部要求，经双方确认，可作为正式试验的一个工况。6.1.1.3测试要求（a）正式试验应在气化设备调整达到正常和热工况稳定后进行。热工况稳定时间应自冷态点火开始后不少于1h;（b）试验期间应保持运行稳定;（c）试验结束和开始时，气化炉内原料的位置应保持一致:如不一致，应进行修正:（d）两次试验效率之差应不大于4%;（e）两次试验所用时间一般不应小于2h，取两次试验效率的算术平均值为气化设备效率。6.1.1.4测试和计算6.1.1.4.1将流量计、压力表、燃气温度计安装在气化设备之后、燃烧器之前的直管路上。6.1.1.4.2测试开始时记录开始时刻(t1)和燃气流量计初始读数(f1)，同时测试燃气压力(P)、燃气温度(T)、环境温度(T0)和测试地大气压力(P0)。6.1.1.4.3测试结束时记录结束时刻(t2))、燃气流量计初始读数(f2)、生物质燃料耗量(B)和产炭量(M)。6.1.1.4.4单位时间内产气量按式(5)计算V=f式中:V－单位时间内产气量，m3/h;f2-f1－测试时间内的燃气产量，m3;t2-t1－测试时间，h。将V换算至标准状态下的V0按式(6)计算V0式中:V0－标准状态下单位时间内的产气量，m3/h;P－取样时大气压力，Pa:P0－取样时燃气压力，PaB-取样温度下的饱和水蒸气压力(查表)，Pa;T－取样时燃气的温度，℃;6.1.1.4.5单位时间内生物质燃料耗量按式(7)计算:Gd=式中:Gd－单位时间内生物质燃料耗量，kg/h;G－试验期内生物质燃料耗量，kg。6.1.1.4.6单位时间内产炭量按式(8)计算:Md式中:Md－单位时间内产炭量，kg/h;M－试验期内产炭量，kg6.1.1.4.7生物质燃料低位发热量(QDW)和产炭低位发热量(QDWJ)试按GB/T30727执行。6.1.1.4.8气化效率按式(9)计算:η=V0式中:η－气化炉的气化效率，%;QDW－生物质燃料的低位发热量，kJ/kg;QDWJ－生物质燃气的低位发热量，kJ/m36.1.1.4.9能量转换率按式(10)计算:η=V式中:η－气化炉的能量转换率，%;QDW－生物质燃料的低位发热量，kJ/kg;QDWJ－生物质燃气的低位发热量，kJ/m3;QDWT－产炭的低位发热量，kJ/kg。6.1.1.4.10气化效率或能量转换率测试重复两次，效率差值小于4%时，测试结果有效，否则重新测试。6.1.2燃烧性能检验规则6.1.2.1基本要求锅炉能效测试与评价包括锅炉产品能效测试、在用锅炉定期能效测试和锅炉系统能效评价，应当