PDF《我国生物质热解与混燃新技术分析及展望》

使设备 运行更加稳定,易于自动控制. (2) 流化床在热解过程中易造成磨损及送灰器阻 塞,笔者认为,对于磨损,使用耐磨损材料及增加保 护层是最简单有效的办法,另外,加强管理,定期检 查, 更换相关设备零件是必需的. 至于送灰器的阻塞, 一是由于流化风和回料风量不够,可能会造成炉内的 循环物料不足的情况,应提高其供风量及空气流速, 二是送灰器内循环灰结焦造成的堵塞,而若减少管道 的弯曲角度及弯曲角的数量;

缩短管道的长度,防止 温度减低引起的焦油流动性变差现象,可有效防止结 焦.另外,笔者还认为,可以适当减少燃烧后的灰渣 类物质在炉内的多次循环,在出口处用重力分选实施 分离,尽可能用沙粒取而代之,防止其过度的循环, 使一些物质在高温下变性,产生不利于工艺的杂质. 排出的高温灰渣可用于预热冷空气,提高过程的热效 率.最后,对于仍可能结焦的物质,可以在沙粒中添 加一些可以清除结焦类物质的固体催化剂,如白云石 等碳酸盐类矿物、以镍为代表的金属物质等,与沙粒 掺混,后在循环过程中,一定气氛下会与焦油有机反 应,最后使其变为小分子物质排出,起到了催化裂解 的作用, 效率一般在90%以上, 减低了送灰器的堵塞可 能,同时也不会干扰反应过程的进行,有效地减少了 停机维护及焦油清理的损失. (3) 排出的高温烟气及灰渣可用来加热水, 使其 蒸发,通过蒸汽发生器进入汽轮机做功,最后使发电 机发电供厂内使用或出售. 另外, 蒸汽也可冬天供暖, 实现热电联产,充分利用所有热量. 5.2 生物质真空热解技术 5.2.1 技术原理及其特点 真空热解液化技术,是指在一定的真空度下将生 物质迅速加热到500~600 ℃,将热解蒸汽迅速凝结成 液体,尽可能地减少二次裂解,从而得到以液体燃料为 主的技术. 真空热解液化技术的特点:体系内压力低;

热解蒸 汽停留时间短. 真空条件有利于热解反应的进行.体系压力低相 应地降低了热解产物的沸点,因而有利于热解产物分 子的蒸发,同时缩短了热解产物在反应区的停留时间, 可以降低二次裂解生成气体的概率,有利于液体产物 的生成. 生物质真空热解的反应器包括多层真空热解磨反 应器和熔盐加热真空热解反应等等. 5.2.2 一些技术设想 (1) 虽然生物质快速热解生成的大部分产品为液 体燃料,但仍有一部分气体产物的存在,虽然产量不 大,但是作为生物质工厂来说,这部分能量来源仍是 十分可观的. 利用这一点, 相信可以节约不少的成本. 例如,通过燃烧该热解后的生物质气体可用于生物质 热解的热量来源;

用于循环流化床热解技术环节中沙 子加热的热量来源;

加热水后产生蒸汽,用于厂内供 暖及发电;

另外,这部分气体的余热同样可用来加热 进入燃烧室的空气,达到节能环保的要求. (2) 另外笔者认为, 若产生的生物质热解气体数 量客观的话,可仿照炼铁行业高炉炉顶煤气的余压发 电技术,利用气体压力驱动汽轮机膨胀做功,带动发 电机发电的能量回收机组,回收原来在减压阀门中白 白浪费的能量用于发电.这种方式不会消耗燃料,也 不产生环境污染,经济效益明显增加.产生的电可并 入厂内用电系统,节约支出. 6. 生物质与煤混燃技术研究 6.1 技术介绍 生物质与煤混燃也是当前热解研究的一个重要的 方向.生物质与煤共燃可以降低硫氧化物、氮氧化物 及烟尘的含量,同时由于其混燃可在一般燃煤锅炉中 进行,不必要进行大的改动,因此其投资成本低,抗 风险能力强,不会对机组的安全稳定运行造成影响, 是生物质最经济的利用方式.该技术分为以下两种方 式:生物质与煤直接混燃、生物质与煤间接混燃. 但无论是生物质与煤的直接混燃还是间接混燃,都具 有以下的潜在效益: (1)降低温室气体排放:生物质被视为一种碳中 性的燃料,用生物质燃料代替化石燃料就会减少温室 气体的排放. (2)降低当地空气污染:除了二氧化碳,用生物 质燃料代替化石燃料就会减少二氧化硫、氮氧化物及 粉尘的排放. (3)确保能源安全:生物质混燃实际上是开发了 一种本土能源资源. 与核燃料不同, 不存在安全问题. 不需要特别的设备和防护措施. (4)开发生物质市场有益于改善农业结构、增加 工作岗位、改善基础构成等 6.2 生物质与煤直接混燃 即煤与生物质使用同一加料设备及燃烧器.生物 质与煤在给煤机的上游混合后送入磨煤机,按混燃要 求的速度分配至所有的粉煤燃烧器.但因多数生物质 含有大量纤维素并且容积密度非常小,会影响原有磨 煤系统的效率,容易产生加料系统堵塞问题.此外, 生物质和煤混燃时还应注意其混合流动特性,二者的 混合流动特性取决于生物质的形态. 6.3 生物质与煤间接混燃 先把生物质转化为清洁的燃料形态,然后引入燃 煤锅炉中燃烧. 一般分为:生物质气与煤混燃和生物质焦炭与煤 混燃两种方式.前者是将气化作为生物质燃料的一种 前期处理形式,气化后的气化产物通过热烟气管道进 入燃烧室,锅炉运行时可能存在一些风险.后者是将 生物质先热解,转化为高产率(60%~80%)的生物质 焦炭,然后再将生物质焦炭与煤共燃.由此可见,无 论哪种间接混燃的方法,都需对生物质有一个预处理 的过程,这一前期的过程使投资成本可能高于直接混 燃,而同时热解效率却也高于了直接混燃.所以,选 择运用哪一种方法,必须综合考虑到当地的生物质情 况,例如生物质种类,数量、热值等及企业的实际工 况、生产能力和经济能力,不可盲目选择. 6.4 生物质与煤直接混燃的实验研究 在循环流化床燃煤中掺入生物质的比例对燃烧效 率有着非常明显的影响.曾有人对煤与不同质量百分 比的稻草混合配对不同混燃工况下, 进行了实验研究. 结果发现,随着稻草质量百分比的增加,炉膛平均温 度呈上升趋势, 特别是在给料口的上方区域. 这说明, 掺入的稻草在降低着火温度的同时也提高了燃烧效 率.同时,稻草较煤具有更高的反应活性,所以稻草 很快即燃尽. 6.5 生物质与煤混燃技术对环境的影响 由于大部分生物质含硫量极少或不含硫(如木质 燃料的 S 含量约为 O.0l%~O.04%,谷壳为 O.05 %,花生壳为 O.02%),因此混燃能够有效降低........