发电厂动力与环保 第11章 生物质能发电技术与环保

生物质资源生物质能发电技术垃圾发电生物质发电对环境的影响与保护第十一章生物质能发电技术与环保第一节生物质资源定义：生物质能资源指源自动植物的、积累至一定量的有机类资源，不仅包括农作物、木材、海藻等农林水产资源，还包括纸浆废物、造纸黑液、酒精发酵残渣等工业有机废弃物，厨房垃圾、纸屑等一般城市垃圾以及污水处理厂剩余污泥等。分类：农作物秸秆、禽畜粪便和生活垃圾等。第二节生物质能发电技术直接燃烧发电技术生物质气化发电一、直接燃烧发电技术定义：生物质直接燃烧发电就是利用生物质代替煤炭直接燃烧产生热和水蒸气进行火力发电生物质直接燃烧主要分为炉灶燃烧和锅炉燃烧。生物质燃料锅炉的种类很多，按照锅炉燃用生物质品种的不同，可分为木材炉、薪柴炉、秸秆炉、垃圾焚烧炉等；按照锅炉燃烧方式的不同，可分为流化床锅炉、层燃炉等。传统的层燃烧技术传统的锅炉层燃技术是指生物质燃料铺在炉排上形成层状，与一次配风相混合，逐步地进行干燥、热解、燃烧及还原过程，可燃气体与二次配风在炉排上方的空间充分混合燃烧。这种锅炉又可分为炉排式和下饲式。流化床燃烧技术流化床燃烧是固体燃料颗粒在炉床内经气体流化后进行燃烧的技术。生物质流化床锅炉是大规模高效利用生物废料最有前途的技术之一。鼓泡流化床A.流化床的流化过程B.循环床技术的发展历程（1）采用绝热旋风筒分离器的第一代循环流化床锅炉。（2）采用水（汽）冷旋风筒分离器的第二代循环流化床锅炉（3）采用方形水冷分离器的第三代循环流化床锅炉C.悬浮燃烧技术D.生物质与煤混烧技术二、生物质气化发电生物质气来自生物质的气化、裂解或生物厌氧发酵的过程。生物质气化发电过程

（1）固气转化

（2）除杂、气体净化

（3）燃气发电生物质气化发电原理从燃气发电过程上分类，通常气化发电可分为内燃机发电系统、燃气轮机发电系统及燃气—蒸汽联合循环发电系统。在发电和投资规模上，将生物质气化发电系统分为小型、中型、大型三种气化发电技术的应用1.小型生物质气化发电系统一般指采用固定床气化设备、发电规模在200kW以下的气化发电系统。小型生物质气化发电系统主要集中在发展中国家。2.中型生物质气化发电系统一般指采用流化床气化工艺、发电规模在400~3000kW的气化发电系统。中型气化发电系统在发达国家应用较早，所以技术较成熟，但由于设备造价很高，发电成本居高不下，所以在发达国家应用极少。（1）中型气化发电系统的技术性能。气化工况对运行效果影响很大，所以中型生物质气化发电系统的运行控制是生物质气化发电技术的关键。（2）中型气化发电系统的经济性。气化发电系统的投资成本和经济效益是影响用户应用积极性的关键因素，规模小于200kW的气化发电系统国内目前采用固定床气化装置，总的经济效益较差。3.即使目前世界上最大的生物质气化发电系统，相对于常规能源系统，仍是非常小规模的，所以大型生物质气化发电系统只是相对的，考虑到生物质资源分散的特点，一般把大于3000kW，而且采用了联合循环发电方式的气化发电系统归入“大型”的行列，特别对于发展中国家3000kW以上的气化发电系统每天需生物质约100t，所以应用的客户已很少。第三节垃圾发电垃圾发电是把各种垃圾收集后，进行分类处理：一是对燃烧值较高的进行高温焚烧（也彻底消灭了病源性生物和腐蚀性有机物），在高温焚烧（产生的烟雾经过处理）中产生的热能转化为高温蒸汽，推动涡轮机转动，使发电机产生电能；二是对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理，最后干燥脱硫，产生一种气体叫甲烷（也叫沼气），再经燃烧，把热能转化为蒸汽，推动涡轮机转动，带动发电机产生电能。一、国内外发展现状焚烧发电作为一种处理生活垃圾的专用技术，大致经历了三个发展阶段，1874-1885年英国诺丁汉和美国纽约先后建造了处理生活垃圾的焚烧炉，20世纪初到60年代末是垃圾焚烧技术的发展阶段。20世纪70年代初到90年代中期，是生活垃圾焚烧技术快速发展时期，日本现有大小垃圾焚烧厂约1900座。2007年韩国全国43处大型生活废弃物焚烧设施运行所取得的成果，瑞士、比利时、丹麦、法国、卢森堡、瑞典、新加坡等国焚烧垃圾的比例都接近或超过填埋处理。我国垃圾发电起步比较晚。二、垃圾发电方式焚烧法垃圾发电一般垃圾的燃烧过程可分为干燥阶段（垃圾一般含水率都高于30%，着火困难，需加入辅助燃料燃烧，以提高炉温，改善干燥着火条件）、焚烧阶段，燃烬阶段几种常见的焚烧技术：气化焚烧法、流化床焚烧法、回转窑焚烧法、炉排型焚烧法垃圾焚烧发电工艺流程填埋法垃圾发电定义：通过垃圾填埋将生物转化过程中产生的大量气体（收集起来，就形成一种可以利用的新能源。填埋法垃圾发电系统组成部分：填埋气体收集系统、气体处理系统、气体发电系统发电方法：一是沼气在燃气锅炉中燃烧，由单一蒸汽轮机发电；二是沼气燃烧后在燃气轮机中发电，燃气轮机中排出的废气进余热锅炉产生蒸汽，再由蒸汽轮机发电存在的问题：渗透液泄露会污染地下水，积累的沼气有爆炸的危险第四节生物质发电对环境的影响和保护尽管生物质燃料本身具有低灰、低硫特性，但是在发电过程中或多或少对环境会产生一些不利影响。一、直接燃烧发电和混合发电技术产生的问题以国能生物发电集团有限公司上蔡生物质发电工程秸秆燃烧发电为例，运营期主要污染因素为：大气污染物、生产废水、固体废弃物、工程噪声等等二、生物质气化联合循环发电产生的环境问题目前，国内外在生物质气化方面仍然存在两大难题需要解决：一是气化过程中产出大量焦油无法处理，会排放一定量的化学污染物，造成光化学臭氧形成潜质和水体富营养化潜质的增大，给环境带来二次污染；二是可燃气净化技术不过关，可燃气体中仍然含有焦油、微尘和烟灰，在应用上受到严重制约。三、生物质发电的环境保护生物质发电对环境以及资源的影响相对较为严重，且影响方面较广，其中对不可再生资源、光化学烟雾、烟尘和灰尘的影响较大。由于工艺技术等原因，秸秆在直燃发电过程中会产生较多的烟尘，对此国家应积极制定相应的环境标准