生物質(zhì)燃料特性精選(九篇)

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第1篇：生物質(zhì)燃料特性范文

關(guān)鍵詞:生物質(zhì),成型燃料,熱水鍋爐,節(jié)能研究,經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

概述

能源是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的基本動(dòng)力[1],能源節(jié)約則是促進(jìn)能源發(fā)展的重點(diǎn)。生物質(zhì)能源具有來(lái)源廣泛,成本低廉、用能清潔等特點(diǎn),特別適合于擁有豐富生物質(zhì)資源的中國(guó),通過(guò)發(fā)展生物質(zhì)能源打造節(jié)能新亮點(diǎn)前景可觀。

我國(guó)從20世紀(jì)80年代引進(jìn)螺旋推進(jìn)式秸稈成型機(jī)以后[2],生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟,但是,相應(yīng)的專用生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備的發(fā)展相對(duì)滯后。為燃用生物質(zhì)成型燃料,出現(xiàn)盲目將原有的燃煤燃燒設(shè)備改為生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備的現(xiàn)象,致使鍋爐燃燒效率及熱效率較低,污染物排放超標(biāo)。燃燒設(shè)備成為生物質(zhì)能源發(fā)展鏈的薄弱環(huán)節(jié)。因此,根據(jù)生物質(zhì)成型燃料燃燒特性設(shè)計(jì)合理的生物質(zhì)成型燃料燃燒專用設(shè)備,對(duì)能源節(jié)約有著重要的意義。

生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐作為燃用生物質(zhì)燃料的主要設(shè)備之一,直接燃燒固體生物質(zhì)顆粒燃料,主要用于家庭、賓館、酒店、學(xué)校、醫(yī)院等場(chǎng)所的熱水、洗浴和取暖。由于燃料為生物質(zhì)燃料且結(jié)構(gòu)合理,此類鍋爐基本達(dá)到無(wú)煙化完全燃燒的效果,排放達(dá)到環(huán)保要求,具有較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

1、生物質(zhì)成型燃料

1.1生物質(zhì)成型燃料的元素特性

生物質(zhì)成型燃料是指通過(guò)生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等農(nóng)作物廢棄物加工成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料。

生物質(zhì)原料經(jīng)擠壓成型后,密度可達(dá)1.1~1.4噸/立方米,能量密度與中質(zhì)煤相當(dāng),而且便于運(yùn)輸和貯存。在壓縮過(guò)程中以物理變化為主,其元素組成及微觀結(jié)構(gòu)與原生物質(zhì)基本相同。各種生物質(zhì)成型燃料中碳含量集中在35%~42%,氫含量較低,為3.82% ~5%,而氮含量不到1%,硫的含量不到0.2%,因此,造成的污染程度極低。生物質(zhì)成型燃料的揮發(fā)分均在60% ～70%,因此在設(shè)計(jì)燃燒設(shè)備時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮揮發(fā)分的問題[3]。

1.2生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性

生物質(zhì)成型燃料經(jīng)高壓形成后,密度遠(yuǎn)大于原生物質(zhì),燃燒相對(duì)穩(wěn)定。雖然點(diǎn)火溫度有所升高,點(diǎn)火性能變差,但比煤的點(diǎn)火性能好。由于生物質(zhì)成型燃料是經(jīng)過(guò)高壓而形成的塊狀燃料,其結(jié)構(gòu)與組織特征就決定了揮發(fā)分的逸出速度與傳熱速度都大大降低,但與煤相比顯得更為容易[4,5]。因此,生物質(zhì)成型燃料的揮發(fā)分特性指數(shù)大于煤的,其燃燒特性指數(shù)較煤的大。燃燒速度適中,能夠使揮發(fā)分放出的熱量及時(shí)傳遞給受熱面,使排煙熱損失降低;同時(shí)揮發(fā)分燃燒所需的氧與外界擴(kuò)散的氧很好的匹配,燃燒波浪較小,減少了固體與排煙熱損失[6]。

2、生物質(zhì)成型燃料熱水爐

2.1 生物質(zhì)成型燃料熱水爐的結(jié)構(gòu)

目前我國(guó)擁有多種型號(hào)生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐,按燃料品種可分為木質(zhì)顆粒鍋爐和秸稈顆粒鍋爐,按應(yīng)用場(chǎng)合可分為家用型和商用型。下吸式固定雙層爐排熱水爐是應(yīng)用較廣的一種結(jié)構(gòu)形式,其充分考慮生物質(zhì)燃料燃燒特性,由爐門、爐排、爐膛、受熱面、風(fēng)室、降塵室、爐墻、排汽管、煙道、煙囪等主要部分組成,結(jié)構(gòu)布置如圖1所示[7]。

1.水冷爐排 2.上爐門 3.出灰口 4.爐膛 5.風(fēng)室 6.高溫氣流出口 7.降塵室 8.后置鍋筒

9.排污口10.進(jìn)水口 11.引風(fēng)機(jī) 12.煙囪13.排氣管14.對(duì)流受熱面15.出水口

圖1下吸式固定雙層爐排熱水爐示意圖

2.2 生物質(zhì)成型燃料熱水爐的工作過(guò)程

一定粒徑生物質(zhì)成型燃料經(jīng)上爐門加在爐排上,根據(jù)生物質(zhì)容易著火的燃料特性,片刻就會(huì)燃燒起來(lái),在引風(fēng)機(jī)引導(dǎo)下進(jìn)行下吸式燃燒;上爐排漏下的燃料屑和灰渣到下爐膛底部繼續(xù)燃燒并燃燼,然后經(jīng)出灰口排出;燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃?xì)怏w透過(guò)燃料層、灰渣層進(jìn)入下爐膛繼續(xù)燃燒,并與下爐排上燃料產(chǎn)生的煙氣一起經(jīng)出高溫氣流出口流向后面的降塵室和對(duì)流受熱面,在充分熱交換后進(jìn)入煙囪排向外界。

3、節(jié)能原理

由有關(guān)燃燒理論可知,保持燃料充分燃燒的必要條件為保持足夠的爐膛溫度,合適的空氣量及與燃料良好的混合、足夠的燃燒時(shí)間和空間。因此,本文將依據(jù)生物質(zhì)成型燃料本身的特性,結(jié)合燃燒理論,針對(duì)鍋爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能分析。

3.1 爐排及爐膛

生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐采用雙層爐排結(jié)構(gòu),即在手燒爐排一定高度另加一道水冷卻的鋼管式爐排,其成彎管直接插入上方鍋筒中,這種設(shè)計(jì)一方面增大了水冷爐排吸熱面積,另一方面加快了爐排與鍋筒內(nèi)回水的熱傳遞。

燃料燃燒采用下吸式燃燒方式。成型燃料由上爐門加在上爐排上進(jìn)行預(yù)熱、燃燒,由于風(fēng)機(jī)的引導(dǎo),新燃料不會(huì)直接遇到高溫過(guò)熱煙氣,延緩了揮發(fā)分的集中析出,從而避免了爐膛溫度的波動(dòng),使燃燒趨于穩(wěn)定;同時(shí),揮發(fā)分必須通過(guò)高溫氧化層,與空氣充分混合,在焦炭顆粒間隙中進(jìn)行著火燃燒;在完成一段燃燒過(guò)程后,上爐排形成的燃料屑和灰渣漏至下爐膛并繼續(xù)燃燒,直到燃燼。

采用雙層爐排,實(shí)現(xiàn)了秸稈成型燃料的分步燃燒,緩解秸稈燃燒速度,達(dá)到燃燒需氧與供氧的匹配,使秸稈成型燃料穩(wěn)定持續(xù)完全燃燒,在提高燃料利用率的同時(shí)起到了消煙除塵作用。

3.2 輻射受熱面

早期的部分生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐設(shè)計(jì)布置不夠合理,水冷爐排直接與水箱相連,使得爐膛溫度過(guò)高,特別是上爐膛,致使上爐門附近爐墻墻體過(guò)熱,增加了鍋爐的散熱損失。在不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)中,水箱被上下兩個(gè)鍋筒所代替,上鍋筒部分置于上爐膛上方,利用鍋筒里的水吸收燃料燃燒在上爐膛的熱量,從而增加輻射受熱面積,起到降低上爐膛溫度的目的,從而減少鍋爐的散熱損失,提高熱效率。

3.3 對(duì)流受熱面

生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐的對(duì)流受熱面分為兩個(gè)部分:降塵對(duì)流受熱面和降溫受熱面。對(duì)流受熱面極易發(fā)生以下現(xiàn)象:高溫?zé)煔馀c鍋筒中的水換熱不均,從而引起熱水部分出現(xiàn)沸騰,增加鍋爐運(yùn)行的不穩(wěn)定因素;受整體外形約束,煙道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)偏短,導(dǎo)致煙氣與鍋筒里的水換熱不夠充分,使得排煙溫度過(guò)高,增加了鍋爐的排煙熱損失。為避免上述問題出現(xiàn),降溫對(duì)流受熱面與降塵對(duì)流受熱面常常采取分開布置;降溫?fù)Q熱面置于上鍋筒內(nèi),采用煙管并聯(lián)設(shè)計(jì),增加煙氣與鍋筒中水的熱交換,降低排煙溫度,提高燃燒效率;降塵則利用鍋爐后部的下鍋筒及管路引起的煙氣通道面積的變化達(dá)到效果。

3.4 爐門設(shè)計(jì)

目前應(yīng)用較多的爐門設(shè)計(jì)為雙爐門。上爐門常開,作為投燃料與供應(yīng)空氣之用;下爐門用于清除灰渣及供給少量空氣,正常運(yùn)行時(shí)微開,在清渣時(shí)打開;一方面保證了燃燒所需條件,另一方面減少了由于爐門多而造成的散熱損失。

4、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

4.1 技術(shù)評(píng)價(jià)

研究對(duì)象為生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐,本文采用與目前應(yīng)用最廣的燃煤鍋爐相比較的方法,來(lái)分析它們各自的優(yōu)劣。評(píng)價(jià)針對(duì)鍋爐的節(jié)能環(huán)保性能,主要指標(biāo)有熱效率、燃燒效率、出水量和污染物的排放量(主要是排煙處的NOx、CO、SO2和灰塵的含量),并與國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)比較。

生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐的性能指標(biāo)比較如表1所示[8,9]。

從表1中的數(shù)據(jù)對(duì)比可知,生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在性能上具有一定優(yōu)勢(shì)。節(jié)能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統(tǒng)燃煤鍋爐,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);廢氣排放方面,煙中NOx、CO、S O2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合使用清潔能源的要求。

4.2 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)以設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用為指標(biāo),將生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐、燃油鍋爐、天燃?xì)忮仩t、電鍋爐、空氣源熱水器進(jìn)行比較。各熱水設(shè)備的效率及相應(yīng)熱源(燃料)熱值、單價(jià)詳見表2。

運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算公式如下:

(1)

以加熱1t水為基準(zhǔn),溫度從20℃升至90℃(溫升70℃),此時(shí)需要熱量70000kcal。根據(jù)式(1)求得各設(shè)備在此負(fù)荷下的運(yùn)行費(fèi)用列于表2,可知生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在運(yùn)行費(fèi)用上相對(duì)較低,但是就目前而言,其固定資產(chǎn)投入費(fèi)較同類型的其它鍋爐設(shè)備要高。不過(guò)隨著化石能源價(jià)格的上漲和國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求的提高,生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在經(jīng)濟(jì)效益上將會(huì)越來(lái)越具有優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在技術(shù)上是可行的,經(jīng)濟(jì)上是合理的。該鍋爐用生物質(zhì)成型塊做燃料,一方面為生物質(zhì)廢料找到了有效的利用途徑,節(jié)約化石能源,另一方面染物排放量低于同類型的燃煤鍋爐,因此該鍋爐具有良好的社會(huì)和環(huán)保效益。

5、結(jié)論

(1)生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐依據(jù)生物質(zhì)成型燃料本身的特性,結(jié)合燃燒理論,在爐排及爐膛、輻射與對(duì)流受熱面、爐門等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分挖掘節(jié)能潛力。鍋爐燃燒效率可達(dá)94.84%,熱效率為78.2%~81.25%。

(2)生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在技術(shù)性能上具有一定優(yōu)勢(shì)。節(jié)能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統(tǒng)燃煤鍋爐,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);廢氣排放方面,煙中NOx、CO、SO2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合清潔能源的要求。

(3)生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐在運(yùn)行費(fèi)用上較其它類型設(shè)備要低,盡管目前其固定資產(chǎn)投入費(fèi)相對(duì)較高。隨著節(jié)能環(huán)保要求的提高,此類鍋爐在經(jīng)濟(jì)效益上將會(huì)越來(lái)越具有優(yōu)勢(shì)。

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第2篇：生物質(zhì)燃料特性范文

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)電廠；輸送系統(tǒng)；設(shè)備選型

前言

勉縣凱迪生物質(zhì)電廠1×30MW機(jī)組工程是利用當(dāng)?shù)亓謽I(yè)廢棄物、農(nóng)作物秸稈和稻殼等燃料發(fā)電的項(xiàng)目，電廠性質(zhì)為可再生能源項(xiàng)目。本工程一次建設(shè)1×30MW高溫超高壓供熱機(jī)組。對(duì)于生物質(zhì)電廠來(lái)說(shuō)，其燃料系統(tǒng)的性能優(yōu)劣直接影響到機(jī)組運(yùn)行的安全和經(jīng)濟(jì)性，本文就其燃料輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行介紹和總結(jié)。

1 燃料設(shè)計(jì)資料

1.1 燃料分析資料

本項(xiàng)目燃料分析資料見下表：

檢測(cè)項(xiàng)目 符號(hào) 單位 設(shè)計(jì)燃料 校核燃料

固定碳 Fcar % 11.2 11.2

收到基水分 Mar % 28.69 40.8

收到基灰分 Aar % 7.3 3.408

收到基揮發(fā)分 Var % 52.81 45

可燃硫 St，ar % 0.052 0.048

收到基低位發(fā)熱量 Qnet，ar MJ/kg 10.69 9.55

1.2 燃料消耗量

燃料消耗量見下表：

燃料 小時(shí)耗量（t/h） 日耗量（t/d） 年耗量（104t/a）

設(shè)計(jì)燃料 30.228 665.016 24.18

校核燃料 33.945 746.79 27.156

注：日運(yùn)行小時(shí)數(shù)按22小時(shí)計(jì)，年運(yùn)行小時(shí)數(shù)按8000小時(shí)計(jì)。

2 燃料系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本項(xiàng)目燃料系統(tǒng)設(shè)有四個(gè)干料棚，干料棚內(nèi)的燃料通過(guò)組合式給料機(jī)或螺旋給料機(jī)送到皮帶機(jī)上，然后通過(guò)皮帶直接輸送至鍋爐。由于爐前料倉(cāng)存在堵料、蓬料的風(fēng)險(xiǎn)，為了保證鍋爐的運(yùn)行穩(wěn)定性，本項(xiàng)目采用的是物料通過(guò)皮帶直接輸送至鍋爐的方案。

2.1 卸料系統(tǒng)

燃料全部通過(guò)汽車運(yùn)輸進(jìn)廠，進(jìn)廠燃料分為兩大類，一類為整包料，主要是玉米、小麥秸稈等軟質(zhì)秸稈燃料；另一類燃料為成品料，主要是破碎好的林木廢棄物等其它硬質(zhì)秸稈。

對(duì)于軟質(zhì)秸稈，考慮采用整包進(jìn)廠，大部分物料采用橋式抓斗起重機(jī)或移動(dòng)卸料設(shè)備卸至破碎機(jī)料斗內(nèi)經(jīng)破碎直接輸送至鍋爐進(jìn)行燃燒，這樣可以減少倒運(yùn)環(huán)節(jié)，降低運(yùn)行成本，超過(guò)破碎機(jī)破碎能力部分整包料堆放在燃料棚內(nèi)。

對(duì)于硬質(zhì)秸稈，部分成品料直接由自卸汽車卸到干料棚內(nèi)，通過(guò)給料機(jī)、帶式輸送機(jī)直接輸送至鍋爐進(jìn)行燃燒。對(duì)于不是采用自卸汽車進(jìn)廠的成品料，可以采用移動(dòng)機(jī)械進(jìn)行卸料，輔助以人工清掃車廂的殘料的卸料方式。

2.2 給料設(shè)備

除鍋爐燃燒外，生物質(zhì)發(fā)電的另一個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)就是給料系統(tǒng)。由于生物質(zhì)燃料供應(yīng)的多樣性，不同種類燃料的分份、比重、外形都有較大的不同：即使是同種燃料，其物理性質(zhì)受外界的影響會(huì)很大；另外燃料供應(yīng)的季節(jié)性也較強(qiáng)，不同時(shí)間段內(nèi)可能將燃用不同的燃料。因此，給料系統(tǒng)在方案設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮以上因素的影響。

目前，用于生物質(zhì)電廠給料設(shè)備主要包括以下幾個(gè)方面：板式給料機(jī)，活底料倉(cāng)給料機(jī)，無(wú)軸螺旋給料機(jī)，有軸螺旋給料機(jī)。

板式給料機(jī)，一般安裝在汽車卸車溝中，為滿足來(lái)料變化的要求，啟動(dòng)平穩(wěn)，對(duì)破碎后的燃料給料能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是造價(jià)偏高，帶負(fù)荷啟動(dòng)能力差。

活底料倉(cāng)給料機(jī)，適用于破碎后硬質(zhì)燃料，對(duì)于粒度≤50mm的燃料輸送效果較好，但是存在給料不均勻，出力不穩(wěn)定的問題。

無(wú)軸螺旋給料機(jī)適用于纏繞性不強(qiáng)、物料粒度大的燃料，由于本項(xiàng)目設(shè)計(jì)燃料有小麥秸稈類軟秸稈，同時(shí)螺旋體剛性不夠，易斷裂損壞。由于此類設(shè)備存在問題較多，目前在新建電廠中此類給料設(shè)備基本已經(jīng)不再應(yīng)用。

有軸螺旋給料機(jī)是目前使用最多最普遍的生物質(zhì)燃料給料設(shè)備，應(yīng)用非常廣泛。針對(duì)本項(xiàng)目，由于主要燃料為包含樹皮、林業(yè)丟棄物以及小麥玉米秸稈等，種類各異，軟硬質(zhì)秸稈均有，所以本工程破碎后的燃料采用有軸螺旋給料機(jī)。

2.3 破碎設(shè)備

目前在國(guó)內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目中，不同規(guī)格不同出力的破碎機(jī)產(chǎn)品比較多，使用效果是各不一樣，價(jià)格差別很大，主要是兩類產(chǎn)品。

第一類，小出力的破碎機(jī)，這種設(shè)備以國(guó)產(chǎn)為主，設(shè)備性能較好，產(chǎn)品比較成熟，缺點(diǎn)是刀具易鈍化，基本每天要求磨刀幾次，不適宜長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

第二類，大出力的破碎設(shè)備，這類產(chǎn)品國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上廠家較少。

在進(jìn)口破碎機(jī)產(chǎn)品上，在中國(guó)市場(chǎng)上在生物質(zhì)發(fā)電領(lǐng)域有應(yīng)用業(yè)績(jī)目前有2家，一個(gè)是丹麥的M&J破碎機(jī)，一個(gè)是美國(guó)的威猛破碎機(jī)，此類產(chǎn)品的特點(diǎn)是價(jià)格昂貴，產(chǎn)品性能好，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

針對(duì)該項(xiàng)目，根據(jù)選定的燃料技術(shù)方案，在本工程中，廠內(nèi)破碎設(shè)備使用進(jìn)口破碎機(jī)作主要破碎機(jī)型；廠外使用國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)作為補(bǔ)充備用。這樣能保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，又節(jié)約了工程投資。

2.4 輸送設(shè)備

根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)大部分的生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研和收資，燃料輸送系統(tǒng)一般都能滿足使用要求，輸送設(shè)備主要包括以下幾種：普通帶式輸送機(jī)、大傾角帶式輸送機(jī)、擋邊帶式輸送機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、管狀帶式輸送機(jī)等。

目前國(guó)內(nèi)采用普通帶式輸送機(jī)的生物質(zhì)電廠用的較多；管帶機(jī)在節(jié)約占地、密封輸送等方面有一定的優(yōu)勢(shì)，但由于在給料段和卸料段需要一定的展開距離，本項(xiàng)目輸送系統(tǒng)距離較短，管帶機(jī)無(wú)優(yōu)勢(shì)；鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)只能整包上料，不應(yīng)用于燃用多種燃料的電廠。大傾角帶式輸送機(jī)一般適用于場(chǎng)地受限的情況。針對(duì)本項(xiàng)目的具體特點(diǎn)，輸送設(shè)備采用普通帶式輸送機(jī)，通過(guò)加大一級(jí)帶寬和降低帶速，來(lái)防止運(yùn)行過(guò)程中撒料現(xiàn)象的發(fā)生。

2.5 其它輔助設(shè)備的選型

燃料系統(tǒng)其它輔助設(shè)備主要包括汽車衡、計(jì)量裝置、噴霧抑塵設(shè)備、除鐵器等，都是廠用設(shè)備，是比較成熟的產(chǎn)品。由于目前還沒有適合生物質(zhì)電廠的采樣設(shè)備，目前投產(chǎn)的生物質(zhì)電廠均采用人工采樣，因此本項(xiàng)目也按人工采樣考慮。

3 總結(jié)

生物質(zhì)發(fā)電工程中燃料輸送系統(tǒng)是一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)，由于煤與秸稈在物理特性方面有很大差異；每個(gè)生物質(zhì)電廠受地域影響，導(dǎo)致燃料特性差異較大；受氣候的影響，燃料的處理和儲(chǔ)存工藝差異較大；受燃料收集影響，導(dǎo)致實(shí)際燃料和設(shè)計(jì)燃料的差異較大，多方面的原因?qū)е氯剂陷斔拖到y(tǒng)的設(shè)計(jì)方案多樣化。本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)，考察和調(diào)研了國(guó)內(nèi)眾多的生物質(zhì)電廠及燃料設(shè)備制造廠家，進(jìn)行了多次技術(shù)交流。在以后進(jìn)行生物質(zhì)電廠設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目的具體特點(diǎn)和燃料特性來(lái)選擇合適的相關(guān)設(shè)備，從而保證燃料輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

第3篇：生物質(zhì)燃料特性范文

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)燃料；全過(guò)程質(zhì)量管理；管理模型；動(dòng)態(tài)管控

中國(guó)生物質(zhì)直燃發(fā)電行業(yè)只有十多年的發(fā)展歷史，生物質(zhì)燃料質(zhì)量管理從早期的粗放式管理到現(xiàn)階段的相對(duì)專業(yè)化，大多數(shù)電廠也僅是在燃料進(jìn)廠質(zhì)量驗(yàn)收上改進(jìn)管理方式。由于生物質(zhì)燃料市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，降價(jià)空間有限，企業(yè)要獲得可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，必須創(chuàng)新管理模式，向質(zhì)量要效益。

1生物質(zhì)燃料全過(guò)程質(zhì)量管理模型

從生物質(zhì)電廠實(shí)際運(yùn)營(yíng)來(lái)看，燃料質(zhì)量不僅僅影響著采購(gòu)實(shí)際成本，還直接關(guān)系到機(jī)組設(shè)備安全、運(yùn)行燃燒經(jīng)濟(jì)性、上下游加工模式、供應(yīng)商隊(duì)伍管理等方面。要提高生物質(zhì)燃料質(zhì)量，以往主要把管理重心放在燃料進(jìn)廠質(zhì)量驗(yàn)收上的質(zhì)量管理模式已經(jīng)不能夠適應(yīng)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的要求，必須按照系統(tǒng)管理的思維，建立從廠外到廠內(nèi)，涉及源頭和入廠質(zhì)量管理、質(zhì)量與價(jià)格激勵(lì)、質(zhì)量與調(diào)度管理、供應(yīng)商評(píng)價(jià)應(yīng)用等方面的系統(tǒng)的全過(guò)程燃料質(zhì)量管理體系，以促進(jìn)燃料質(zhì)量進(jìn)入持續(xù)改善的良性循環(huán)，不斷提升企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。本節(jié)在深入研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合本公司實(shí)踐，提出了構(gòu)建包括廠外質(zhì)量過(guò)程動(dòng)態(tài)管控模式、進(jìn)廠質(zhì)量驗(yàn)收和采制化管理制度體系、供貨質(zhì)量約束與激勵(lì)合同機(jī)制、以結(jié)果為導(dǎo)向的供應(yīng)商綜合評(píng)價(jià)和應(yīng)用機(jī)制四個(gè)管理模塊組成的全過(guò)程燃料質(zhì)量管理模型，如圖1所示。

2建立廠外質(zhì)量過(guò)程動(dòng)態(tài)管控模式

由于生物質(zhì)燃料資源具體很強(qiáng)的地域性，主要燃料來(lái)源受周邊資源限制，如果按舊的質(zhì)量管理模式，燃料進(jìn)廠才檢驗(yàn)把關(guān)，燃料的質(zhì)量情況已成事實(shí)無(wú)法改變，僅是扣罰于事無(wú)補(bǔ)。要進(jìn)一步提高燃料質(zhì)量，必須關(guān)口前移，在燃料進(jìn)廠前就要開始介入對(duì)源頭質(zhì)量進(jìn)行管控。生物質(zhì)燃料品種眾多，應(yīng)根據(jù)不同燃料的本身特性、收集條件、加工處理環(huán)節(jié)等具體情況，因地制宜，分類施策，對(duì)不同品種的燃料供應(yīng)商的場(chǎng)地設(shè)施、設(shè)備要求提出具體要求，符合硬件設(shè)施和管理?xiàng)l件才批準(zhǔn)供貨。而且日常生產(chǎn)過(guò)程中還要保持動(dòng)態(tài)管理，每月不定期對(duì)供應(yīng)商加工場(chǎng)地、加工過(guò)程、質(zhì)量效果進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量效果不佳的及時(shí)分析問題，補(bǔ)充提出改進(jìn)措施和整改要求，對(duì)好的措施方法進(jìn)行普及推廣，對(duì)不按要求執(zhí)行的供應(yīng)商作暫停供貨處理。通過(guò)建立廠外質(zhì)量過(guò)程動(dòng)態(tài)管控，可以及早發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，提前把問題在廠外解決，而且利于幫助供應(yīng)商提高過(guò)程質(zhì)量管理水平。

2.1完善進(jìn)廠質(zhì)量驗(yàn)收和采制化管理制度體系

嚴(yán)格規(guī)范，建立公平公正的質(zhì)量驗(yàn)收和采制化管理體系是企業(yè)與供應(yīng)商順利合作的基礎(chǔ)，也是企業(yè)樹立良好經(jīng)營(yíng)信譽(yù)的制度保證。生物質(zhì)電廠應(yīng)建立和完善包括質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、采制化管理標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)結(jié)果快速反饋和申訴復(fù)核機(jī)制、監(jiān)督和廉政機(jī)制等質(zhì)量驗(yàn)收和采制化管理制度相關(guān)體系，保證燃料質(zhì)量驗(yàn)收和采制化結(jié)果公平公正、真實(shí)可信，以便以此為依據(jù)開展合同結(jié)算、質(zhì)量考核與激勵(lì)、供應(yīng)商評(píng)價(jià)等相關(guān)質(zhì)量管理工作，促進(jìn)燃料供應(yīng)商不斷改進(jìn)供貨質(zhì)量。采制化結(jié)果最終反映燃料質(zhì)量情況，是供需雙方合同公平結(jié)算的依據(jù)。為了做到燃料采制化結(jié)果公平可信，可通過(guò)招標(biāo)方式聘請(qǐng)有檢驗(yàn)資質(zhì)、信譽(yù)好的第三方檢測(cè)單位來(lái)負(fù)責(zé)燃料的采制化工作，并明確采制化的程序。應(yīng)建立采制化結(jié)果的快速反饋和申訴機(jī)制，必要時(shí)可將留存樣品送當(dāng)?shù)卣畽z驗(yàn)機(jī)構(gòu)化驗(yàn)，以示公平公正。同時(shí)，要建立和完善對(duì)燃料驗(yàn)收和采制化工作的監(jiān)督機(jī)制，包括對(duì)工作程序的監(jiān)督、各工作環(huán)節(jié)獨(dú)立和制衡以及工作人員廉政監(jiān)督，暢通投訴渠道，嚴(yán)格執(zhí)紀(jì)問責(zé)機(jī)制。通過(guò)建立系統(tǒng)性的監(jiān)督機(jī)制，創(chuàng)造廉潔和公平公正的燃料經(jīng)營(yíng)環(huán)境。

2.2建立供貨質(zhì)量約束與激勵(lì)合同機(jī)制

建立燃料質(zhì)量與結(jié)算價(jià)格的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，明確每個(gè)燃料品種的質(zhì)量指標(biāo)基準(zhǔn)和對(duì)應(yīng)價(jià)格，量化質(zhì)量指標(biāo)與結(jié)算價(jià)格浮動(dòng)的計(jì)算方式，并界定清晰燃料規(guī)格、雜質(zhì)的扣罰標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施過(guò)程還應(yīng)根據(jù)每個(gè)品種的具體特性和實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使指標(biāo)和獎(jiǎng)罰力度更加合理。通過(guò)建立質(zhì)量與結(jié)算價(jià)格聯(lián)運(yùn)機(jī)制，使燃料質(zhì)量的優(yōu)劣直接體現(xiàn)在結(jié)算價(jià)格上，促進(jìn)質(zhì)量不斷提高。建立合同履行過(guò)程質(zhì)量動(dòng)態(tài)管理機(jī)制，做好每日動(dòng)態(tài)連續(xù)的質(zhì)量過(guò)程管理，將每個(gè)供應(yīng)商當(dāng)期的供貨質(zhì)量情況與下期的進(jìn)廠調(diào)度安排掛鉤，質(zhì)量不合格率超過(guò)限定標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)減相應(yīng)供應(yīng)商的進(jìn)廠調(diào)度計(jì)劃，有重大質(zhì)量問題的暫停安排調(diào)度計(jì)劃，整改完畢后才恢復(fù)調(diào)度安排。同時(shí)根據(jù)質(zhì)量情況排序，將核減的調(diào)度量按比例優(yōu)先調(diào)增給供貨質(zhì)量?jī)?yōu)良的供應(yīng)商。通過(guò)加強(qiáng)質(zhì)量過(guò)程動(dòng)態(tài)管理，提高供應(yīng)商改善質(zhì)量的積極性。

2.3建立以結(jié)果為導(dǎo)向的供應(yīng)商綜合評(píng)價(jià)和應(yīng)用機(jī)制

由于生物質(zhì)燃料存在區(qū)域性的資源特性，對(duì)燃料供應(yīng)商隊(duì)伍的培育和管理將直接影響到燃料保障能力和供貨質(zhì)量。通過(guò)建立以結(jié)果為導(dǎo)向的供應(yīng)商綜合評(píng)價(jià)和應(yīng)用機(jī)制，對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行優(yōu)勝劣汰，培育一支信譽(yù)度高、履約能力強(qiáng)的供應(yīng)商隊(duì)伍，促進(jìn)整體供貨質(zhì)量提高。每份合同結(jié)束后對(duì)供應(yīng)商的整體履約行為進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，突出考評(píng)供貨質(zhì)量、合格供貨數(shù)量完成率、供應(yīng)商場(chǎng)地和設(shè)備設(shè)施投入、有無(wú)重大違約行為等關(guān)鍵履約指標(biāo)，根據(jù)合同履約綜合考評(píng)情況，確定供應(yīng)商分類評(píng)價(jià)等級(jí)，并應(yīng)用到下一期的采購(gòu)參與資格、合同簽訂供貨量分配、日常調(diào)度優(yōu)先權(quán)上。通過(guò)以結(jié)果為導(dǎo)向的評(píng)價(jià)和應(yīng)用機(jī)制，促進(jìn)供應(yīng)商提升管理，持續(xù)改進(jìn)供貨質(zhì)量水平。

3實(shí)踐應(yīng)用情況

廣東粵電湛江生物質(zhì)發(fā)電有限公司是目前國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大的生物質(zhì)項(xiàng)目，年消耗利用生物質(zhì)農(nóng)林剩余物約100萬(wàn)噸，燃料品種多、資源收集廣。在項(xiàng)目投運(yùn)早期，雜腐率高、砂石雜質(zhì)多、人為摻雜等燃料質(zhì)量問題頻發(fā)，既有燃料收集自然條件方面的因素，也有供應(yīng)商管理不到位的因素，不僅直接影響燃燒經(jīng)濟(jì)性，還造成破碎設(shè)備、給料系統(tǒng)、排渣設(shè)備損壞和鍋爐磨損，嚴(yán)重影響發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)近幾年的不斷摸索嘗試，針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的問題對(duì)癥下藥，在管理上逐步形成了對(duì)燃料質(zhì)量進(jìn)行全過(guò)程管控的質(zhì)量體系，大大提高了進(jìn)廠燃料質(zhì)量水平。以雜質(zhì)較多的樹頭為例，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，自然條件下砍伐開挖的樹頭含泥率為40%左右。樹頭加工過(guò)程包括采挖、晾曬、搬運(yùn)、破碎、濾泥、裝車等環(huán)節(jié)，為降低加工成本壓縮中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，一般在采挖現(xiàn)場(chǎng)破碎加工，實(shí)際除泥效果較差。由于除泥效果不理想，進(jìn)廠后灰分扣罰較重，市場(chǎng)從業(yè)者普遍大幅虧損，基本放棄繼續(xù)從事加工樹頭的意愿，導(dǎo)致這一資源品種的收集量大幅減少，造成企業(yè)和供應(yīng)商雙輸局面。為了解決這一問題，廣東粵電湛江生物質(zhì)發(fā)電有限公司組織分析初步原因后，深入加工源頭開展近三個(gè)月的深入調(diào)查和試驗(yàn)工作，通過(guò)對(duì)比各個(gè)環(huán)節(jié)加工方式、不同設(shè)備除泥效果、實(shí)際成本、化驗(yàn)灰分?jǐn)?shù)據(jù)等，找到了改進(jìn)質(zhì)量的辦法，制定了《碎樹頭質(zhì)量控制措施》，要求供應(yīng)商采取破碎前夾根、敲打初級(jí)除泥預(yù)處理、破碎設(shè)備加裝篩網(wǎng)等除泥措施，并重新調(diào)整熱值、灰分扣罰標(biāo)準(zhǔn)并細(xì)化采樣方式，使得管理更加客觀合理。經(jīng)過(guò)加強(qiáng)廠外、廠內(nèi)質(zhì)量過(guò)程管理，大幅提高了碎樹頭質(zhì)量和采購(gòu)量。通過(guò)建立和實(shí)施全過(guò)程燃料質(zhì)量管理模型，廣東粵電湛江生物質(zhì)發(fā)電有限公司近年來(lái)生物質(zhì)燃料雜質(zhì)大幅減少，燃料質(zhì)量不斷得到提升。其中，單位上網(wǎng)電量灰渣數(shù)量由2018年的160g/kWh下降至2019年的128.3g/kWh，全年累計(jì)上網(wǎng)電量6.83億千瓦時(shí)，按上網(wǎng)電量折算，累計(jì)減少燃料雜質(zhì)21656t，全年節(jié)約燃料成本約597.7萬(wàn)元，有效減少了燃料雜質(zhì)，降低了料耗，提高了效益。同時(shí)，燃料雜質(zhì)減少降低了給料系統(tǒng)故障率和鍋爐受熱面磨損，提高了設(shè)備可靠性，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性提升，全年機(jī)組平均負(fù)荷率98.53%，同比升高3.92%。此外，供應(yīng)商隊(duì)伍管理更加規(guī)范，供貨質(zhì)量水平得到全面提升。

第4篇：生物質(zhì)燃料特性范文

1生物質(zhì)混燃技術(shù)分類和國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

從混燃技術(shù)上可分為：（1）直接混合燃燒：經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)直接輸入鍋爐系統(tǒng)燃燒；（2）間接混合燃燒：將生物質(zhì)氣化后的燃?xì)廨斎脲仩t系統(tǒng)燃燒；（3）并聯(lián)燃燒：生物質(zhì)在與傳統(tǒng)鍋爐并聯(lián)的獨(dú)立鍋爐中燃燒，將所產(chǎn)蒸汽供給發(fā)電機(jī)組.根據(jù)混合點(diǎn)位置不同，直接混合燃燒又可分為共磨方案（在磨煤機(jī)前混合）、共管方案（在磨煤機(jī)后煤粉管道內(nèi)混合）和獨(dú)立噴燃方案（在鍋爐燃燒室混合）.獨(dú)立噴燃方案將成為未來(lái)發(fā)展方向[2].從生物質(zhì)形態(tài)上可分為直接破碎混燃和成型顆粒混燃.

歐洲及北美等發(fā)達(dá)國(guó)家從上世紀(jì)90年代開始進(jìn)行了多種混燃技術(shù)的示范工程，取得了一系列重要的成果.截至目前，國(guó)內(nèi)未見在煤粉爐中使用獨(dú)立噴燃方案燃用生物質(zhì)成型燃料的實(shí)際工程實(shí)例報(bào)道.

2生物質(zhì)混燃技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)分析

受散狀生物質(zhì)收集半徑所限，常規(guī)秸稈類生物質(zhì)無(wú)法遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，在一定程度上限制了生物質(zhì)混燃電站的生物質(zhì)供應(yīng)鏈，而蓬勃發(fā)展的生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)將會(huì)使生物質(zhì)混燃技術(shù)進(jìn)入全新的發(fā)展階段.先進(jìn)的生物質(zhì)顆粒成型燃料的加工能耗約為70 kWh·t-1 [5]，約僅占其熱值的2%左右.由于成型后燃料密度大（800～1 400 kg·m-3），且水分低（<15%），生物質(zhì)燃料的能量密度得到大幅度提高，對(duì)長(zhǎng)期儲(chǔ)存及遠(yuǎn)距離運(yùn)輸十分有利，使生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目不再受秸稈收集半徑的制約，真正實(shí)現(xiàn)全行業(yè)規(guī)模化應(yīng)用.以下以獨(dú)立噴燃方案為例，對(duì)混燃技術(shù)相關(guān)設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行分析.

2.1生物質(zhì)成型燃料的儲(chǔ)存運(yùn)輸處理系統(tǒng)配置要求

入廠原料采用生物質(zhì)成型顆粒燃料的混燃技術(shù)，一般要求顆粒粒徑在10 mm左右.此模式能克服傳統(tǒng)生物質(zhì)易堵塞特性.歐洲實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，生物質(zhì)顆?？纱娣庞诜忾]式料場(chǎng)，通過(guò)刮板機(jī)上料；也可在電廠內(nèi)存放于大型筒倉(cāng)之中，通過(guò)皮帶輸運(yùn).為了釋放長(zhǎng)期存儲(chǔ)可能產(chǎn)生的熱量，筒倉(cāng)通常需要設(shè)置螺旋給料、斗提等自循環(huán)系統(tǒng)，并配有可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè)裝置及爆破門，以進(jìn)一步提高安全性.由于生物質(zhì)成型燃料的加工過(guò)程已經(jīng)完成了纖維破碎，因此可經(jīng)倉(cāng)儲(chǔ)、輸送過(guò)程后直接進(jìn)入后續(xù)的制粉工藝.

2.2粉碎設(shè)備

生物質(zhì)混燃共磨方案使用電站原有的磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)磨制生物質(zhì)燃料有一定的局限性，運(yùn)行期間需要關(guān)注磨煤機(jī)電流、石子煤量、出口風(fēng)溫等特性指標(biāo)，需嚴(yán)格控制較低的混燃比例，以免造成生物質(zhì)燃料阻塞磨煤機(jī)，引起磨煤機(jī)故障.另外，需要嚴(yán)格關(guān)注送粉管道揮發(fā)分濃度，避免出現(xiàn)爆燃事故.該系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，但可靠性稍差.

共管及獨(dú)立噴燃方案需要單獨(dú)配置生物質(zhì)粉碎設(shè)備.經(jīng)國(guó)內(nèi)外調(diào)研，粉碎終點(diǎn)粒度控制在3 mm以下較佳[1]，可在約1 000℃的爐膛內(nèi)充分燃燼.目前主要有兩種類型設(shè)備可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用.

（1） 錘片粉碎機(jī)（Hammer Mill）

如圖1所示，此類設(shè)備非常適合粉碎處理秸稈、木材等生物質(zhì)類物料，技術(shù)成熟可靠[6].通常為臥式結(jié)構(gòu)，錘片在機(jī)內(nèi)高速飛轉(zhuǎn)，將物料錘碎至需要的過(guò)篩尺寸.國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用于飼料及食品行業(yè)，國(guó)產(chǎn)設(shè)備單機(jī)最大生產(chǎn)能力約5～10 t·h-1.近期，隨著生物質(zhì)成型燃料加工行業(yè)的興起，也有個(gè)別廠家能夠設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力20 t·h-1以上的產(chǎn)品，但目前尚無(wú)實(shí)際運(yùn)行業(yè)績(jī)支撐.國(guó)外設(shè)備經(jīng)驗(yàn)較豐富，如瑞典BRUKS公司的最大型號(hào)單機(jī)額定功率500 kW，配有470塊錘片，轉(zhuǎn)子直徑1 600 mm，錘片末端線速度達(dá)78 m·s-1，濾網(wǎng)面積可達(dá)8 m2，設(shè)備價(jià)格高達(dá)300萬(wàn)元.

圖1錘片粉碎機(jī)

Fig.1

Hammer mill

（2） 雷蒙磨粉機(jī)（Raymond Mill）

如圖2所示，此類設(shè)備歷史悠久，在國(guó)內(nèi)外礦產(chǎn)品粉體加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[7] .該設(shè)備為立式結(jié)構(gòu)，工作原理為：旋轉(zhuǎn)磨輥在離心力作用下緊滾壓在磨環(huán)上，將物料碾壓破碎成粉；內(nèi)置旋轉(zhuǎn)鏟刀防止物料堆積；磨內(nèi)通風(fēng)把成粉的物料吹起，達(dá)不到粒度要求的物料被分析機(jī)阻擋后重回到磨腔繼續(xù)研磨；達(dá)到粒度要求的物料則可通過(guò)旋轉(zhuǎn)分析機(jī)后進(jìn)旋風(fēng)分離器分離收集.國(guó)內(nèi)一些制造廠對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，成品粒度更小，比功耗更低，但在生物質(zhì)領(lǐng)域的適應(yīng)性尚不明確.國(guó)內(nèi)設(shè)備供應(yīng)商維科重工曾配合筆者單位進(jìn)行了生物質(zhì)成型顆粒燃料的試磨試驗(yàn)，可以預(yù)期185 kW最大型號(hào)設(shè)備單機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)20～40 t·h-1，成品粒度在0.5 mm以下.

圖2雷蒙磨粉機(jī)

Fig.2

Raymond mill

2.3燃燒器要求及氣力輸送配置

生物質(zhì)燃料收到基含有約70%的揮發(fā)分，極易點(diǎn)燃及燃燼.國(guó)外一些公司開發(fā)了先進(jìn)復(fù)雜的生物質(zhì)專用燃燒器，但在筆 者調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)十里泉電廠混燃示范項(xiàng)目實(shí)踐中丹麥進(jìn)口燃燒器的故障率較高，電廠已將其改造為簡(jiǎn)單的鋼管燃燒器，且運(yùn)行效果佳.燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵是將一次風(fēng)量與燃料量相匹配，經(jīng)初步計(jì)算四角切圓煤粉爐中獨(dú)立噴燃方案，配10 t·h-1的生物質(zhì)燃燒器推薦配一次風(fēng)量為4 000 Nm3·h-1.合理地選擇一次風(fēng)速，并將其作為輸送介質(zhì)將生物質(zhì)粉末吹送入燃燒器時(shí)宜選擇稀相壓送式裝置，這在氣力輸送行業(yè)有豐富的經(jīng)驗(yàn)，在此不再贅述[8].

2.4混燃對(duì)鍋爐受熱面的影響

堿金屬氯化物（KCl等）的低溫沉積腐蝕問題一直是困擾生物質(zhì)直燃領(lǐng)域的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，直接燃燒產(chǎn)生KCl等物質(zhì)在含Cr合金鋼受熱面上發(fā)生沉積而導(dǎo)致嚴(yán)重的氯腐蝕問題.堿金屬氯化物的高溫腐蝕，直接限制了熱力工質(zhì)參數(shù)的進(jìn)一步提高，導(dǎo)致目前生物質(zhì)直燃電站的熱電轉(zhuǎn)換效率偏低.但在混燃技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試均表明，燃煤中含量較高的S元素及Al，Si，F(xiàn)e類灰成分，將會(huì)使K等堿金屬形成高熔點(diǎn)化合物，Cl元素則以超低濃度氣相HCl的形式隨煙氣排放，因此混燃時(shí)的腐蝕速率比直燃技術(shù)低很多數(shù)量級(jí)[9].控制混燃熱量比在15%以下（質(zhì)量比<20%）時(shí)，傳統(tǒng)鍋爐并不需要做特別的改進(jìn)，對(duì)鍋爐運(yùn)行可靠性不會(huì)造成影響.

2.5環(huán)境影響分析

生物質(zhì)低灰低硫高揮發(fā)分的特性，宜與燃煤形成互補(bǔ)效應(yīng).大量研究表明，在傳統(tǒng)電站中混燃少量的生物質(zhì)后，單位供電量下的SO2，NOx，粉塵等污染物排放強(qiáng)度均可降低，且不會(huì)對(duì)原配置的環(huán)保設(shè)備造成負(fù)面影響，特別適宜在一些受污染物排放總量減排政策制約的電站中推廣使用.值得關(guān)注的是，對(duì)于某些秸稈類生物質(zhì)內(nèi)的高堿金屬，燃燒煙氣可能有促使釩基SCR催化劑中毒的風(fēng)險(xiǎn)[10]，尚需進(jìn)一步研究其機(jī)理后，對(duì)不同生物質(zhì)的混燃比進(jìn)行限制.

由于生物質(zhì)內(nèi)C元素在自然界中是循環(huán)利用的，同直燃技術(shù)一樣，混燃技術(shù)中由生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的CO2可不視為溫室氣體排放.年消耗約15萬(wàn)t生物質(zhì)（收到基碳含量按40%計(jì)）的混燃技術(shù)項(xiàng)目，可因少用煤炭而折算的CO2減排50萬(wàn)t以上.如果未來(lái)實(shí)施全球碳排放交易，由此產(chǎn)生的收益將達(dá)到1億元人民幣數(shù)量級(jí)（參考?xì)W洲目前碳排放交易經(jīng)驗(yàn)，每噸CO2的減排補(bǔ)貼為25歐元）[11].

2.6混燃比計(jì)量與檢測(cè)設(shè)備

混燃比是衡量混燃電廠供電中的可再生能源份額的重要指標(biāo).混燃比計(jì)量可分為兩種方式：

（1） 燃料側(cè)計(jì)量：實(shí)際應(yīng)用中，綠色電力份額可轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)混燃熱量比考慮，可由入廠原料汽車衡裝置，或者皮帶及給料機(jī)上設(shè)置的重力式傳感器計(jì)量混燃的生物質(zhì)重量，之后再綜合入爐煤重量及生物質(zhì)與煤的熱值實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換取得.但對(duì)多種生物質(zhì)燃料的取樣分析過(guò)程繁瑣，數(shù)據(jù)精度不高，且過(guò)程中存在大量的人為因素，有以虛假信息換取巨額綠電補(bǔ)貼的可能性.

（2） 煙氣側(cè)計(jì)量：其原理同考古領(lǐng)域常見的14C斷代法基本相同，已經(jīng)拓展至環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域[12-13].C元素中放射性同位素14C的半衰期為5 730 a，其化學(xué)性質(zhì)與常見的12C相同，且大氣環(huán)境及生物質(zhì)燃料中的14C/12C比例基本穩(wěn)定在10-12數(shù)量級(jí).由于化石燃料形成年代距今達(dá)上億年之久，基本檢測(cè)不到14C，因此可通過(guò)測(cè)量混燃鍋爐排煙中的14C/12C比例精確計(jì)量電站的混燃比率（生物基的百分含量）.目前的先進(jìn)加速器質(zhì)譜AMS技術(shù)測(cè)量同位素比值的靈敏度可達(dá)10-15至10-16，可對(duì)混燃比作出非常準(zhǔn)確的判斷.歐美多國(guó)已經(jīng)制定了針對(duì)燃料的生物基份額的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，如ASTM D6866、CEN 15591/15747等，并在積極開發(fā)14C同位素同步在線監(jiān)測(cè)技術(shù).我國(guó)尚未開展此方面的研究工作.

3當(dāng)前面臨的主要矛盾及建議

生物質(zhì)直燃發(fā)電的單位造價(jià)在萬(wàn)元·kW-1數(shù)量級(jí)，而混燃改造的投資低得多，采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備的混燃系統(tǒng)投資僅在百元·kW-1數(shù)量級(jí)，且混燃技術(shù)的燃料熱電轉(zhuǎn)化效率明顯優(yōu)于直燃技術(shù)，是一種生物質(zhì)能利用的有效方式.

生物質(zhì)混燃在發(fā)電技術(shù)層面的問題已經(jīng)明晰落實(shí)，但受國(guó)內(nèi)監(jiān)管體系制約，電網(wǎng)公司很難核實(shí)混燃電站實(shí)際運(yùn)行中的生物質(zhì)消耗量，可再生能源補(bǔ)貼量因此很難確定.混燃計(jì)量檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為綠電價(jià)格補(bǔ)貼政策無(wú)法拓展到生物質(zhì)混燃領(lǐng)域的主要瓶頸因素，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)性較好的混燃技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用.

按照2006年頒布的《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》中有關(guān)“發(fā)電消耗熱量中常規(guī)能源超過(guò)20%的混燃發(fā)電項(xiàng)目，視同常規(guī)能源發(fā)電項(xiàng)目，執(zhí)行當(dāng)?shù)厝济弘姀S的標(biāo)桿電價(jià)，不享受補(bǔ)貼電價(jià)”的規(guī)定，也就是說(shuō)生物質(zhì)在燃料比例中要大于80%才能享受補(bǔ)貼，而目前的混燃比例一般在20%以下，所以生物質(zhì)混燃項(xiàng)目并不能享有與直燃電廠等效的電價(jià)補(bǔ)貼[14].從目前市場(chǎng)現(xiàn)狀來(lái)看，單位熱值的生物質(zhì)燃料價(jià)格仍高于對(duì)應(yīng)的煤價(jià)，如無(wú)電價(jià)補(bǔ)貼等刺激性政策，火力發(fā)電廠更加愿意燃用煤，這是目前我國(guó)生物質(zhì)混燃技術(shù)無(wú)法規(guī)模推廣應(yīng)用的一個(gè)主要原因.

建議盡快開發(fā)監(jiān)測(cè)生物質(zhì)使用量的客觀評(píng)價(jià)體系和煙氣側(cè)14C同步在線檢測(cè)技術(shù)，政策上盡快完善燃料側(cè)監(jiān)管體系和制度，引領(lǐng)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展.

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第5篇：生物質(zhì)燃料特性范文

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；含氧燃料；燃燒過(guò)程；排放

中圖分類號(hào)：TK464文獻(xiàn)標(biāo)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文獻(xiàn)標(biāo)DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2013.01.06

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展和汽車保有量的高速增長(zhǎng)，能源需求和環(huán)境保護(hù)問題的雙重壓力日益增加，因而迫切需要發(fā)展可以替代的燃料，其中含氧燃料的研究和應(yīng)用是關(guān)鍵[1-4]。含氧燃料通常是指分子結(jié)構(gòu)中含有氧元素的醇類、醚類、酯類等可以在內(nèi)燃機(jī)中單獨(dú)作為燃料或以添加劑的形式與汽油、柴油混合使用的含能物質(zhì)。目前，在眾多的柴油機(jī)代用燃料中，生物柴油、乙醇柴油等弱含氧燃料以良好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放特性而大受歡迎，同時(shí)具有無(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造而能直接應(yīng)用等優(yōu)勢(shì)，使其倍受各國(guó)青睞[5-6]。

針對(duì)醇類、醚類、酯類等含氧燃料各自與普通柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)上的比對(duì)應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外做了大量研究工作，并已得到了各類燃料的燃燒與排放特性差異及機(jī)理性的解釋，含羥基的燃料主要為短碳鏈物質(zhì)，而酯類則以長(zhǎng)碳鏈為代表。本文在同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒這些含氧燃料和普通柴油的燃燒分析和排放性能測(cè)試，研究低含氧量不同含氧屬性（羥基和酯基）帶來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能差異，協(xié)調(diào)這類弱含氧燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)上的運(yùn)用。

1 試驗(yàn)裝置及方法

在不改變柴油機(jī)結(jié)構(gòu)形式和供油提前角，僅微調(diào)供油量實(shí)現(xiàn)原機(jī)功率的基礎(chǔ)上，進(jìn)行柴油機(jī)分別燃用生物柴油、乙醇柴油、微乳化生物柴油和普通柴油4種燃料的燃燒過(guò)程和排放特性試驗(yàn)研究，分析含氧燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用特點(diǎn)。

試驗(yàn)樣機(jī)為YZ4DB3，主要技術(shù)參數(shù)以及試驗(yàn)設(shè)備見表1和表2。試驗(yàn)測(cè)量了柴油機(jī)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速不同負(fù)荷工況下燃用4種燃料時(shí)的缸內(nèi)燃燒壓力、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放特性。

試驗(yàn)的基礎(chǔ)燃料是0#柴油。生物柴油（Biodiesel）是由餐飲廢油經(jīng)酯交換工藝制備而成的。微乳化生物柴油（Micro Emulsion-Biodiesel ， MB）按照柴油表面活性劑水的質(zhì)量比為15∶2∶1配制而成。乙醇柴油（E20）是以正丁醇為助溶劑（體積比5%），柴油中摻混20%（體積比）乙醇的調(diào)合燃料。試驗(yàn)用柴油與各含氧燃料的理化特性見表3。

2 燃燒過(guò)程分析

圖1為在n=2 900 r/min，pme=0.77 MPa工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用4種燃料的缸內(nèi)壓力示功圖、瞬時(shí)放熱率和缸內(nèi)溫度等曲線圖。從圖1（a）可以看出，與燃用柴油相比，3種含氧燃料中生物柴油的缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力略低，而MB和E20兩者的缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力均大于柴油。從圖1（b）瞬時(shí)放熱率曲線可以看出，與燃用柴油相比，長(zhǎng)鏈的酯基燃料――生物柴油較高的十六烷值使著火時(shí)刻提前約2°CA，滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣量較少，且酯類燃料較高的粘度限制了缸內(nèi)混合氣的形成速度，后續(xù)燃燒延緩，放熱率峰值略有降低。

發(fā)動(dòng)機(jī)燃用E20和MB時(shí)，兩者的放熱時(shí)刻明顯較柴油和生物柴油滯后，但兩者的放熱率峰值和最大爆發(fā)壓力都比柴油高。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因在于短鏈醇和水的加入使燃料的十六烷值降低，著火延遲期相對(duì)延長(zhǎng)；低沸點(diǎn)的乙醇以及微乳化的水這兩者微爆引起二次霧化現(xiàn)象[7-8]，使滯燃期內(nèi)燃料和空氣混合比較充分；此外乙醇和微乳化油都是含氧燃料，氧的助燃作用又促使混合氣燃燒速度加快，燃燒放熱過(guò)程更加集中。良好的霧化性能又加速了擴(kuò)散燃燒的進(jìn)度，使燃燒終點(diǎn)提前，故而E20和MB的燃燒持續(xù)期縮短。

從燃料化學(xué)的角度，燃料中氧或者水只對(duì)燃燒過(guò)程起到調(diào)節(jié)作用，并不能增加燃料氧化釋放出來(lái)的熱量。因此，隨燃料進(jìn)入整個(gè)燃燒反應(yīng)系統(tǒng)的氧或者水，隨著反應(yīng)容器內(nèi)溫度的升高，吸收一部分熱量使其內(nèi)能提高，因而3種含氧燃料的缸內(nèi)工質(zhì)平均溫度都比柴油有不同程度的降低，如圖1（c）所示。與燃用柴油相比，生物柴油盡管在進(jìn)入氣缸后最先著火，但在初期放熱結(jié)束之后因其粘度較高，油氣混合的速度比柴油燃料低，因此燃燒放熱速度下降，缸內(nèi)燃燒溫度降低。MB因燃料中含有水，其缸內(nèi)溫度比生物柴油略有降低。而E20因汽化吸熱和低熱值等因素，其缸內(nèi)溫度最低。

圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)在n=2 900 r/min轉(zhuǎn)速下各個(gè)負(fù)荷工況下（各個(gè)目標(biāo)工況一致）有效熱效率的對(duì)比。從圖中可看出，3種含氧燃料的有效熱效率都比柴油高。在n=2 900 r/min、pme=0.77 MPa工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用生物柴油、MB和E20的有效熱效率分別比柴油高出4.1%、8.7%和15.7%。生物柴油中氧的存在提高了混合氣中的氧氣氛，致使燃燒過(guò)程進(jìn)行完全。而柴油中乙醇以及微乳化油中水的加入，與前文圖1（b）中瞬時(shí)放熱率解釋一致，較長(zhǎng)的著火延遲期、沸騰汽化帶來(lái)的良好霧化性能和燃料自供氧的助燃作用，在這三者的綜合效應(yīng)下，使缸內(nèi)燃燒放熱過(guò)程相對(duì)集中、等容度高，熱量轉(zhuǎn)換為功的效率高。因此，MB和E20的熱效率進(jìn)一步上升。酯基或羥基物質(zhì)用作燃油后，發(fā)動(dòng)機(jī)有效熱效率有不同程度的提高，燃料放熱節(jié)奏的改變是主因，而含氧屬性只能是其中輔助的因素。

3 排放特性分析

3.1 NOx排放

由Zeldovich NO形成的熱力學(xué)機(jī)理可知，影響NOx生成的最主要的因素有3個(gè)：（1）溫度。（2）過(guò)量空氣系數(shù)（φa大，則造成富氧環(huán)境，有利于NOx生成）。

（3）反應(yīng)在高溫中的停留時(shí)間。圖3是在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)燃用不同含氧燃料的NOx排放。在中低負(fù)荷工況下，生物柴油、E20以及MB對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放影響不大，而在高負(fù)荷工況下，較高的燃燒溫度對(duì)NOx的生成影響起著決定的作用，各含氧燃料的 NOx排放有一定程度的上升。在最大負(fù)荷工況點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用生物柴油和MB時(shí)的NOx排放分別增加了11.1%和9.3%，這主要是由于缸內(nèi)可燃混合氣中參與化學(xué)反應(yīng)的活性氧量上升，更易形成NOx排放。而發(fā)動(dòng)機(jī)燃用E20時(shí)的NOx排放相對(duì)增加量較少，為7.2%。從缸內(nèi)工質(zhì)的平均溫度圖1（c）可以看出，由于乙醇汽化吸收熱量且高含氧低熱值乙醇進(jìn)入氣缸使燃料質(zhì)量增多，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用E20時(shí)缸內(nèi)溫度最低，因而其NOx排放在這3個(gè)含氧燃料中最低。由此可見，在較高的缸內(nèi)溫度下，由酯基或羥基提供的更多的氧成為NOx快速增長(zhǎng)的主要要素。

3.2 CO排放

在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用4種燃料的CO排放如圖4所示。CO是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，主要受燃燒溫度和氧濃度大小的影響。在各負(fù)荷工況下，生物柴油的CO排放比普通柴油的CO排放要低，主要是由于燃料中的氧的存在增加了混合氣中氧氛圍，改善了燃燒過(guò)程；燃料中加入水的MB，其CO排放性能介于二者之間，因?yàn)樗钠鼰嵩谝欢ǔ潭壬辖档土烁變?nèi)燃燒溫度，使CO排放相對(duì)于生物柴油略有上升，但和柴油的CO排放差別不大。在10%負(fù)荷工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用乙醇柴油的CO排放為普通柴油的1.5倍，而在全負(fù)荷下，兩者大致相當(dāng)。原因主要有：在低負(fù)荷時(shí)缸內(nèi)溫度較低，加之乙醇較高的汽化潛熱進(jìn)一步降低了缸內(nèi)燃燒溫度，CO進(jìn)一步氧化的進(jìn)程被抑制；而在高負(fù)荷下，缸內(nèi)溫度相對(duì)較高，乙醇汽化使缸內(nèi)溫度降低的作用弱化且燃料自供的氧又能促進(jìn)燃料燃燒，因而CO排放下降。

E20在高低負(fù)荷下CO排放的顯著差異，說(shuō)明了燃料含氧屬性不能被無(wú)限放大，此時(shí)醇的另外特性（汽化吸熱）成為顯性要素。生物柴油、MB和普通柴油這三者燃料主體的碳鏈長(zhǎng)度接近，此時(shí)CO排放規(guī)律可由含氧屬性來(lái)解釋。

3.3 HC排放

圖5為發(fā)動(dòng)機(jī)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下燃用4種燃料的HC排放。由圖可看出，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用生物柴油和MB時(shí)HC排放比柴油降低幅度較大，因?yàn)樯锊裼褪呛跞剂希黾恿嘶旌蠚庵械难醴諊?，使燃燒更完全；再者生物柴油相?duì)的不易揮發(fā)性以及高十六烷值使著火延遲期縮短，混合氣形成階段由于時(shí)間尺度縮短而使著火稀限區(qū)域減少。與生物柴油相比，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用MB，因燃料含水降低了缸內(nèi)溫度限制了燃燒，而使HC略有增高。而發(fā)動(dòng)機(jī)燃用E20時(shí)，在中低負(fù)荷下，由于缸內(nèi)燃燒溫度原本較低，具有較高汽化潛熱的乙醇進(jìn)缸后吸熱汽化使缸內(nèi)溫度進(jìn)一步降低，加之乙醇沸騰汽化會(huì)形成更多的著火稀限區(qū)域，因而HC排放增加，達(dá)到普通柴油的1.7倍；而在高負(fù)荷下，發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)溫度較高，乙醇的汽化吸熱造成的缸內(nèi)溫度降低效應(yīng)變?nèi)?，此時(shí)HC排放比發(fā)動(dòng)機(jī)燃用柴油時(shí)還低，與另兩種含氧燃料的HC排放相接近?？梢姡u基的短碳鏈的易揮發(fā)性是造成HC排放增多的主要根源。

3.4 碳煙

圖6為標(biāo)定功率轉(zhuǎn)速工況下4種燃料的由光吸收系數(shù)表示的碳煙排放對(duì)比。碳煙的形成主要是由于燃燒室內(nèi)局部混合氣過(guò)濃引起的不完全燃燒。由圖6可以明顯看出各種混合燃料的煙度排放低于柴油的煙度值。生物柴油以及E20為含氧燃料，其氧原子在燃燒過(guò)程中可以助燃，因而碳煙排放會(huì)大幅度下降。

MB碳煙排放較低的機(jī)理在于MB燃燒時(shí)混合氣均勻度提高，此外混合燃料中含氧，減緩了局部缺氧現(xiàn)象。加之，燃燒過(guò)程中形成的C會(huì)與水蒸氣發(fā)生水煤氣反應(yīng)以及OH自由基對(duì)活性碳原子的消耗，均會(huì)使煙度值降低，其機(jī)理見式（1）和式（2）[9-10]。

H2O+CCO+H2 ，

2Cn+2OHC2n-1+2CO+H2.

在柴油中添加乙醇后，含氧量上升，此外乙醇的沸騰汽化使混合氣均勻度提高，促使燃油液滴與空氣混合充分，碳煙排放下降，最大負(fù)荷工況下降幅達(dá)到47%?？傮w而言，長(zhǎng)鏈酯基結(jié)構(gòu)的燃料消煙效果比短鏈醇基結(jié)構(gòu)燃料更明顯。

4 結(jié)論

（1）在標(biāo)定點(diǎn)工況下，與以柴油作為發(fā)動(dòng)機(jī)工作的燃料相比較，生物柴油著火時(shí)刻約提前2°CA，著火延遲期縮短，放熱率峰值和最大爆發(fā)壓力都略低于柴油；而MB和E20開始放熱時(shí)刻相對(duì)滯后，但放熱過(guò)程更集中，放熱率峰值和最大爆發(fā)壓力都較發(fā)動(dòng)機(jī)燃用柴油時(shí)升高。

（2）在大負(fù)荷工況下，與柴油相比，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用3種含氧燃料總體表現(xiàn)為NOx排放增加，而表征不完全燃燒產(chǎn)物的HC、CO和煙度等均有不同程度的下降。生物柴油和柴油的燃料結(jié)構(gòu)相似，其對(duì)排放的影響都可以從燃料結(jié)構(gòu)中含氧和十六烷值來(lái)解釋；加入水的MB使缸內(nèi)溫度略有降低，其排放性能與生物柴油相近；但考慮到E20的汽化吸熱和易揮發(fā)性，在中低負(fù)荷時(shí)HC和CO排放明顯較高。

（3）含氧的酯類及醇類的加入同時(shí)也帶來(lái)了燃料特性（含氧量、沸點(diǎn)、汽化潛熱、粘度和CN值等）等其它方面的改變，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒及排放性能產(chǎn)生很大的影響。因此，需要依據(jù)酯或醇的燃料屬性，優(yōu)化添加比例，使現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)能夠滿足相應(yīng)的排放法規(guī)。

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第6篇：生物質(zhì)燃料特性范文

河南省建設(shè)生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)的重要性和緊迫性

全球每年生物質(zhì)的總量大約在1.7×1011 噸，估計(jì)現(xiàn)在只有6.0×109 噸生物質(zhì)（約占總量的3.5%）被人類利用。按照能源當(dāng)量計(jì)算，生物質(zhì)能僅次于煤炭、石油、天然氣，位列第四，占世界一次能源消耗的14%，是國(guó)際社會(huì)公認(rèn)的能夠緩解能源危機(jī)的有效資源和最佳替代方式，是最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?。目前，生物質(zhì)能化利用的主要方向包括：生物液體燃料、生物燃?xì)?、生物質(zhì)成型燃料、生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)化工等方向。生物質(zhì)能產(chǎn)品既有熱與電，又有固、液、氣三態(tài)的多種能源產(chǎn)品，以及生物化工原料等眾多的生物基產(chǎn)品，這些特質(zhì)與功能是其他所有物理態(tài)清潔能源所不具備的。

據(jù)國(guó)際能源署統(tǒng)計(jì)，在所有可再生能源中，生物質(zhì)能源的比例已經(jīng)占到了77%，其中生物質(zhì)發(fā)電、液體生物燃料和沼氣分別占生物質(zhì)能源利用總量35%、31%和31%。

很多國(guó)家成立專門的生物質(zhì)能管理機(jī)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)相關(guān)政策的制定以及部門的協(xié)調(diào)事宜，如巴西“生物質(zhì)能委員會(huì)”，印度“國(guó)家生物燃料發(fā)展委員會(huì)”，美國(guó)“生物質(zhì)能管理辦公室”等。

很多國(guó)家都制定了關(guān)于生物質(zhì)能發(fā)展的長(zhǎng)期規(guī)劃，確定了具體的發(fā)展目標(biāo)，如美國(guó)“能源農(nóng)場(chǎng)計(jì)劃”，巴西燃料乙醇和生物柴油計(jì)劃，法國(guó)生物質(zhì)發(fā)展計(jì)劃，日本“新陽(yáng)光計(jì)劃”，印度“綠色能源”工程等。各國(guó)都采取了積極務(wù)實(shí)的生物質(zhì)能源發(fā)展政策與措施，如歐盟主要采取了高價(jià)收購(gòu)、投資補(bǔ)貼、減免稅費(fèi)以及配額制度等。美國(guó)主要采取了擔(dān)保貸款、補(bǔ)助資金和減免稅費(fèi)等。

2011年，最具代表性的生物燃料――燃料乙醇全球產(chǎn)量達(dá)到了7 000萬(wàn)噸，美國(guó)燃料乙醇產(chǎn)量達(dá)到4 170萬(wàn)噸。近期美國(guó)已把生物質(zhì)能的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向第二代先進(jìn)生物燃料，《能源獨(dú)立與安全法》（EISA）強(qiáng)制要求2022年生物燃料用量達(dá)到1.1億噸，其中先進(jìn)生物燃料為6 358.8萬(wàn)噸。第二代生物燃料指“壽命周期內(nèi)溫室氣體排放比參考基準(zhǔn)減少50%以上的、玉米乙醇以外的可再生燃料”，主要包括纖維乙醇、沼氣、微藻生物柴油等。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，美國(guó)政府采用了投資補(bǔ)助和運(yùn)行補(bǔ)貼（每加侖1.01美元，約合2 123元/噸，按匯率6.3計(jì)算）等方式大力鼓勵(lì)先進(jìn)生物燃料相關(guān)的研發(fā)、中試、示范和商業(yè)化項(xiàng)目建設(shè)，已建試驗(yàn)、示范裝置45套，預(yù)計(jì)2～3年內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

生物質(zhì)成型燃料方面，歐美的發(fā)展最為發(fā)達(dá)，其主要以木質(zhì)生物質(zhì)為原料生產(chǎn)顆粒燃料，其成型燃料技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)基本成熟，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也比較完善，形成了從原料收集、儲(chǔ)藏、預(yù)處理到成型燃料生產(chǎn)、配送和應(yīng)用的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。截至2010年，德國(guó)、瑞典、加拿大、美國(guó)、奧地利、芬蘭、意大利、波蘭、丹麥和俄羅斯等歐美國(guó)家的生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)量達(dá)到了1 000萬(wàn)噸以上。

美國(guó)POET公司、美國(guó)杜邦公司、意大利M&G公司、西班牙Abengoa公司等將于2014年前運(yùn)行5萬(wàn)噸以上規(guī)模的纖維乙醇廠。

生物質(zhì)精細(xì)化工產(chǎn)品目前已達(dá)1 100多種，如乙二醇、乳酸、丁二酸、丁醇、2，3-丁二醇、乙酰丙酸、木糖醇、檸檬酸、山梨醇等。據(jù)分析，從生物質(zhì)制取的化學(xué)品現(xiàn)已占化學(xué)品總銷售額10%以上，并以每年7%～8%的速率增長(zhǎng)。美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)預(yù)測(cè)，到2020年，將有50%的有機(jī)化學(xué)品和材料產(chǎn)自生物質(zhì)原料。殼牌公司認(rèn)為，世界植物生物質(zhì)的應(yīng)用規(guī)模在2060年將超過(guò)石油。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)生物質(zhì)能化開發(fā)利用將向原料多元化、產(chǎn)品多樣化、利用高值化、生產(chǎn)清潔化方向轉(zhuǎn)變，纖維乙醇生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降，與糧食乙醇相比將具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，成為液體生物燃料的主流產(chǎn)品;大中型沼氣是極具潛力的新興生物能源方向;以纖維素糖為平臺(tái)的生物化工產(chǎn)業(yè)的興起，將減少對(duì)化石資源的依賴，促進(jìn)綠色發(fā)展。遠(yuǎn)期生物質(zhì)快速熱解制生物燃料和微藻生物燃料也將有較大的發(fā)展空間。

總體上看，我國(guó)以燃料乙醇為代表的生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本達(dá)到世界先進(jìn)水平，推廣使用技術(shù)成熟可靠、安全可行。在法律、政策、規(guī)劃、試點(diǎn)等方面開展了創(chuàng)造性的工作，為今后的工作打下了基礎(chǔ)。

河南生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)

作為農(nóng)業(yè)大省，河南生物質(zhì)資源非常豐富。僅農(nóng)業(yè)剩余物的干重量每年為7 000萬(wàn)噸，占全國(guó)1/10。林業(yè)剩余物資源量每年為2 000多萬(wàn)噸，其中生態(tài)能源林近期規(guī)劃500多萬(wàn)畝，遠(yuǎn)景規(guī)劃1 200萬(wàn)畝。

河南省生物質(zhì)能化開發(fā)利用起步較早，2004年即在全國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了乙醇汽油全覆蓋，成功創(chuàng)造了乙醇汽油推廣的“河南模式”。目前，河南省生物質(zhì)能化利用主要涵蓋了生物質(zhì)成型燃料、液體燃料、氣體燃料和發(fā)電等方向，涉及燃料乙醇、纖維乙醇、沼氣、成型燃料、生物柴油、生物質(zhì)發(fā)電、乙二醇、乳酸等產(chǎn)品，2010年生物質(zhì)能利用折標(biāo)煤420萬(wàn)噸。

液體生物燃料產(chǎn)品產(chǎn)量超過(guò)70萬(wàn)噸居全國(guó)第一，其中燃料乙醇產(chǎn)量超過(guò)60萬(wàn)噸，約占全國(guó)的30%，燃料乙醇消費(fèi)量超過(guò)30萬(wàn)噸。2009年底，河南天冠建成投產(chǎn)了全球第一條萬(wàn)噸級(jí)秸稈纖維乙醇生產(chǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)連續(xù)規(guī)模化生產(chǎn)，建立了完整的工藝路線，掌握了多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，部分指標(biāo)接近或超過(guò)國(guó)外先進(jìn)水平，已經(jīng)通過(guò)了國(guó)家驗(yàn)收，具備了進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化放大和推廣的條件。全省能源林面積超過(guò)300萬(wàn)畝，開展了生物柴油的實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)，具備了規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)能力。

建成了國(guó)內(nèi)最早的工業(yè)化沼氣項(xiàng)目并獲得了廣泛推廣和應(yīng)用，擁有全球最大的1.5億立方米/年工業(yè)化沼氣裝置，配套3.6萬(wàn)千瓦沼氣發(fā)電項(xiàng)目已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電，同時(shí)供40萬(wàn)戶居民生活、2 500輛公交和出租車使用。農(nóng)村戶用沼氣達(dá)到361萬(wàn)戶，普及率18%，大中型沼氣達(dá)到2 360處。

生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)45萬(wàn)千瓦居全國(guó)前列，年發(fā)電量約10.6億千瓦時(shí)。

目前，河南省生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)品產(chǎn)能已超過(guò)30萬(wàn)，年產(chǎn)量20多萬(wàn)噸，居華中地區(qū)首位，其中建立位于河南省汝州市的生物質(zhì)壓塊燃料生產(chǎn)工程，目前年產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料3萬(wàn)噸，正在形成年產(chǎn)10萬(wàn)噸的生產(chǎn)基地，通過(guò)示范建設(shè)，建立了壓塊成型燃料生產(chǎn)廠原料最佳收集模式、清潔生產(chǎn)模式、成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，生產(chǎn)電耗為40kW?h/t～50kW?h/t，實(shí)現(xiàn)了壓塊成型燃料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。建立在洛陽(yáng)偃師市和河南汝州市的成型燃料設(shè)備生產(chǎn)基地，目前正在形成年產(chǎn)300臺(tái)套的生產(chǎn)能力。

生物制氫方面國(guó)內(nèi)還沒有產(chǎn)業(yè)化，近幾年，國(guó)內(nèi)少數(shù)學(xué)者主要圍繞提高光合細(xì)菌的光轉(zhuǎn)化效率等方面，著手對(duì)光合細(xì)菌制氫進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并取得了一些重要進(jìn)展。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)在國(guó)家自然科學(xué)基金、863計(jì)劃等項(xiàng)目支持下，正在按照生產(chǎn)性工藝條件進(jìn)行太陽(yáng)能光合生物制氫技術(shù)及相關(guān)機(jī)理的研究，并且已經(jīng)取得了一定的突破，成為河南省重要的制氫技術(shù)儲(chǔ)備。

生物質(zhì)化工產(chǎn)品總產(chǎn)量超過(guò)10萬(wàn)噸。河南財(cái)鑫集團(tuán)2010年建成纖維乙二醇中試裝置，形成了整套工藝技術(shù)，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，正在進(jìn)行萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化示范;河南宏業(yè)生化2011年建成全球首套生物質(zhì)清潔生產(chǎn)2萬(wàn)噸/年糠醛聯(lián)產(chǎn)乙酸裝置，已實(shí)現(xiàn)連續(xù)規(guī)?；a(chǎn)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、鄭州大學(xué)、河南能源研究所等一批科研機(jī)構(gòu)有較強(qiáng)的生物質(zhì)能源研發(fā)實(shí)力。

河南省從事生物質(zhì)能研發(fā)和產(chǎn)業(yè)推廣的單位上百家。

2013年，生物質(zhì)能化產(chǎn)品總產(chǎn)值超過(guò)100億元。

總體來(lái)說(shuō)，河南省生物質(zhì)能開發(fā)利用起步較早，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，其中燃料乙醇、沼氣和秸稈成型燃料等技術(shù)和裝備居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。

河南省發(fā)展生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)的總體要求

堅(jiān)持資源開發(fā)與生態(tài)保護(hù)相結(jié)合，以不犧牲農(nóng)業(yè)和糧食、生態(tài)和環(huán)境為出發(fā)點(diǎn)，科學(xué)開發(fā)鹽堿地、“三荒”地等宜能非耕地，規(guī)模化種植新型非糧能源作物與生態(tài)能源林，加強(qiáng)農(nóng)林牧剩余物資源、城市生活垃圾與工業(yè)有機(jī)廢水、廢渣管理，堅(jiān)持梯級(jí)利用、吃干榨凈，建立標(biāo)準(zhǔn)化生物質(zhì)能化原料收儲(chǔ)運(yùn)供應(yīng)體系，推動(dòng)生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)綠色低碳循環(huán)發(fā)展。

堅(jiān)持頂層設(shè)計(jì)與先行先試相結(jié)合，把握世界生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，統(tǒng)籌謀劃國(guó)家生物質(zhì)能化發(fā)展的新模式、新途徑，破解關(guān)鍵制約瓶頸和體制機(jī)制障礙，以資源、技術(shù)、市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀為前提，在河南先行先試，以點(diǎn)帶面，積極推進(jìn)，努力探索具有示范帶動(dòng)意義的生物質(zhì)能化全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式。

堅(jiān)持自主創(chuàng)新與開放合作相結(jié)合，立足現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，整合聚集國(guó)內(nèi)研發(fā)力量和專有技術(shù)，強(qiáng)力推進(jìn)生物質(zhì)能化核心技術(shù)開發(fā)，加快關(guān)鍵裝備集成，占領(lǐng)世界生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展新高地。開展國(guó)際交流與合作，合理引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)、裝備與人才，帶動(dòng)生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展。

堅(jiān)持重點(diǎn)突破與整體推進(jìn)相結(jié)合，以纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化為突破重點(diǎn)，推進(jìn)沼氣高值化利用、生物化工和生物質(zhì)能化裝備規(guī)?；a(chǎn)，加快纖維丁醇、航空生物燃料、微藻生物柴油、生物質(zhì)快速熱解制生物燃料等先進(jìn)產(chǎn)品與工藝研發(fā)步伐，整體推進(jìn)生物質(zhì)能化高起點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用，培育規(guī)模大水平高的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

堅(jiān)持政府推動(dòng)與市場(chǎng)運(yùn)作相結(jié)合，發(fā)揮政府主導(dǎo)作用，制定積極的產(chǎn)業(yè)政策，引導(dǎo)多種經(jīng)濟(jì)主體投入，扶持生物質(zhì)能化企業(yè)規(guī)?；l(fā)展。建立有效的市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制，營(yíng)造良好發(fā)展環(huán)境，發(fā)揮市場(chǎng)配置基礎(chǔ)作用，以市場(chǎng)開拓帶動(dòng)生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

在發(fā)展目標(biāo)上，充分發(fā)揮河南生物質(zhì)能化開發(fā)利用的資源、技術(shù)和實(shí)踐優(yōu)勢(shì)，集聚優(yōu)勢(shì)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)，吸引國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)能化領(lǐng)域領(lǐng)軍人才，開展生物質(zhì)能化資源梯級(jí)循環(huán)利用，做大做強(qiáng)生物能源裝備制造業(yè)，在全國(guó)率先建成規(guī)模最大、實(shí)力最強(qiáng)、技術(shù)最先進(jìn)的生物質(zhì)能化示范區(qū)，全面發(fā)揮示范區(qū)的示范、輻射和帶動(dòng)作用，打造全國(guó)的生物質(zhì)能化源科研、裝備制造和推廣應(yīng)用基地，占領(lǐng)世界可再生能源領(lǐng)域新高地。

近期目標(biāo)（2014-2015年）：規(guī)劃投資200億元以上，新增工業(yè)產(chǎn)值188億元以上。重點(diǎn)推進(jìn)纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化，穩(wěn)定糧食乙醇產(chǎn)量，纖維乙醇生產(chǎn)能力達(dá)到50萬(wàn)噸/年，纖維乙二醇等多元醇生產(chǎn)能力達(dá)到10萬(wàn)噸/年，聯(lián)產(chǎn)糠醛達(dá)到5萬(wàn)噸/年，新增大中型沼氣生產(chǎn)能力16.5億立方米。生物柴油總生產(chǎn)能力達(dá)到50萬(wàn)噸/年，其中高品質(zhì)航空燃油占10%以上。新增年產(chǎn)5～10萬(wàn)噸的成型燃料生產(chǎn)基地2個(gè)，生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)能力達(dá)100萬(wàn)噸;初步奠定生物質(zhì)能化示范省產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，確立生物質(zhì)能化發(fā)展基本模式。

中期目標(biāo)（2016-2020年）：規(guī)劃投資1 000億元以上，新增工業(yè)產(chǎn)值1 600億元以上，其中裝備制造700億元。纖維乙醇生產(chǎn)能力達(dá)到300萬(wàn)噸/年，纖維乙二醇等多元醇生產(chǎn)能力達(dá)到50萬(wàn)噸/年，聯(lián)產(chǎn)糠醛達(dá)到50萬(wàn)噸/年，新增大中型沼氣生產(chǎn)能力62億立方米。生物柴油總生產(chǎn)能力達(dá)到400萬(wàn)噸/年，其中高品質(zhì)航空燃油占30%以上。建成500個(gè)左右的生物質(zhì)成型燃料加工點(diǎn)，形成約250萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力。帶動(dòng)生物質(zhì)能化技術(shù)升級(jí)，基本建成國(guó)家生物質(zhì)能化示范省。

河南省生物質(zhì)能化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重點(diǎn)任務(wù)

重點(diǎn)發(fā)展纖維乙醇、纖維乙二醇、纖維柴油、糠醛、沼氣，實(shí)施醇電、醇?xì)?、醇肥、醇化多形式?lián)產(chǎn)，著力提升農(nóng)林剩余物的資源化利用水平;積極建設(shè)工業(yè)、畜牧業(yè)、農(nóng)村大中型沼氣工程，提高城鄉(xiāng)有機(jī)垃圾資源化利用水平，加快構(gòu)建新型農(nóng)村社區(qū)配套的分布式生物能源體系;積極拓展生物質(zhì)化工，初步形成規(guī)模化的生物化工產(chǎn)業(yè)鏈;完善生物質(zhì)成型燃料體系的原料收集、儲(chǔ)存、預(yù)處理到成型燃料生產(chǎn)、配送和應(yīng)用的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，積極推進(jìn)生物質(zhì)成型燃料的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)及應(yīng)用模式，開拓生物質(zhì)成型燃料應(yīng)用新途徑，大規(guī)模進(jìn)行燃油、燃?xì)馓娲鷳?yīng)用，與煤炭形成相當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)力;大力推進(jìn)生物質(zhì)能化裝備產(chǎn)業(yè);積極探索開展航空生物燃料、微藻生物柴油、快速熱解制生物燃料等先進(jìn)生物燃料技術(shù)示范。

（一）纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化

在纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化方面，圍繞纖維乙醇生產(chǎn)，著力提升纖維乙醇生產(chǎn)和綜合利用技術(shù)水平、裝備和自動(dòng)化水平，能源利用轉(zhuǎn)化效率和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。形成包括科技研發(fā)、裝備制造、工程設(shè)計(jì)建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、人才培養(yǎng)和隊(duì)伍建設(shè)在內(nèi)的完整產(chǎn)業(yè)體系;形成秸桿采集、儲(chǔ)存、調(diào)運(yùn)、纖維素酶生產(chǎn)和配送、纖維乙醇生產(chǎn)與集中脫水加工等較為完備的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理模式，實(shí)現(xiàn)纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化重大突破。

1.纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化步驟

發(fā)揮天冠、中石化、中石油等能源骨干企業(yè)人才、技術(shù)、資金、管理和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，不斷提高生物質(zhì)資源能源化轉(zhuǎn)化效率，實(shí)現(xiàn)不同原料、不同規(guī)模、不同產(chǎn)品梯級(jí)開發(fā)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。因地制宜，結(jié)合城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè)，以產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為依托，采取不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模式，設(shè)計(jì)建設(shè)3～10萬(wàn)噸不同規(guī)模纖維乙醇廠。實(shí)施沼渣和爐灰還田，保持土地資源和糧食生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。

――采取“醇―氣”模式建設(shè)纖維乙醇工廠，實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素分類利用，纖維素生產(chǎn)乙醇，半纖維素生產(chǎn)沼氣聯(lián)產(chǎn)，木質(zhì)素殘?jiān)l(fā)電供熱。

――結(jié)合現(xiàn)有秸稈電廠，采取“醇―電”聯(lián)產(chǎn)模式，首先利用秸稈中的纖維素生產(chǎn)乙醇，剩余木質(zhì)素廢渣作為電廠燃料和半纖維素等產(chǎn)生的沼氣聯(lián)產(chǎn)發(fā)電，重點(diǎn)解決醇、氣、電一體化技術(shù)和裝備系統(tǒng)集成。

――在糠醛和木糖（醇）生產(chǎn)集中地區(qū)，整合糠醛、木糖（醇）生產(chǎn)規(guī)模，以玉米芯為原料，首先用半纖維素生產(chǎn)糠醛或木糖（醇），剩余糠醛或木糖渣中纖維素生產(chǎn)乙醇，剩余木質(zhì)素作為燃料發(fā)電，實(shí)現(xiàn)纖維乙醇、糠醛（木糖）和發(fā)電聯(lián)產(chǎn)，提升原料資源利用效率，解決生產(chǎn)環(huán)節(jié)污染問題，實(shí)現(xiàn)“醇―化―電”一體化發(fā)展新模式。

2.實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新工程

――開展纖維素酶生產(chǎn)技術(shù)提升研究，不斷提高菌種產(chǎn)酶效率，提升自控水平，進(jìn)一步降低纖維素酶生產(chǎn)和使用成本，建設(shè)配套生產(chǎn)和供應(yīng)基地。

實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新工程，重點(diǎn)開展纖維素酶生產(chǎn)、原料預(yù)處理、酶解發(fā)酵三大關(guān)鍵步驟技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步提高纖維乙醇的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

――加大能源植物優(yōu)選培育和能源作物基地建設(shè)力度，利用河南省未開發(fā)荒地，種植能源作物，提高原料畝產(chǎn)和纖維素含量，開展規(guī)?；茉醋魑锓N植。

――依托車用生物燃料技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，整合高校基礎(chǔ)研究資源，重點(diǎn)解決纖維素酶、木聚糖酶等多酶系生產(chǎn)菌種構(gòu)建，篩選優(yōu)化高效、耐逆菌株，提高纖維素酶生產(chǎn)效率和發(fā)酵酶活，提高多酶系酶解效率，實(shí)現(xiàn)纖維素酶生產(chǎn)和使用成本大幅降低。

――構(gòu)建高效、長(zhǎng)壽命、高耐受性代謝工程菌株，選育馴化適合工業(yè)化生產(chǎn)的混合糖發(fā)酵菌株，實(shí)現(xiàn)纖維素、半纖維素共同發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，提高原料轉(zhuǎn)化乙醇效率，建設(shè)萬(wàn)噸級(jí)技術(shù)示范工程。

――開發(fā)連續(xù)高效低能耗預(yù)處理技術(shù)和設(shè)備、提升同步糖化發(fā)酵、蒸餾濃縮耦合等工藝技術(shù)水平，形成3～10萬(wàn)噸工藝技術(shù)包。

（二）沼氣利用與農(nóng)村新能源體系建設(shè)

1.工業(yè)大中型沼氣與高值化利用

實(shí)施纖維乙醇-沼氣聯(lián)產(chǎn)，提升食品、輕工、化工、生物醫(yī)藥等行業(yè)的廢渣、廢液聯(lián)產(chǎn)沼氣水平，重點(diǎn)建設(shè)日產(chǎn)5萬(wàn)m3、10萬(wàn)m3以上的大規(guī)模工業(yè)化沼氣工程，通過(guò)高溫全混厭氧發(fā)酵、中溫上流式厭氧污泥床、膨脹顆粒污泥床相結(jié)合的工藝提高厭氧發(fā)酵COD去除率、擴(kuò)大沼氣消化液資源化利用規(guī)模，降低有機(jī)廢水好氧處理的負(fù)荷。開展以沼氣綜合利用為核心的企業(yè)泛能網(wǎng)示范，提高能源利用效率，減少污染物排放。鼓勵(lì)沼氣規(guī)?；a(chǎn)生物天然氣入站入網(wǎng)，壓縮生物天然氣（CBNG）用作車用燃?xì)?、居民用氣及發(fā)電。

工業(yè)大中型沼氣主要圍繞纖維乙醇、生物化工、食品等高濃度有機(jī)廢水、廢渣排放企業(yè)，按照集中就近原則，合理布局，優(yōu)先配套建設(shè)分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)。

2.農(nóng)村大中型沼氣和農(nóng)村新能源體系建設(shè)

按照?qǐng)?jiān)持走集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮(zhèn)化道路的要求，將生態(tài)文明理念和原則全面融入新型農(nóng)村社區(qū)，構(gòu)建農(nóng)村新能源體系。以大中型沼氣建設(shè)為核心，加快農(nóng)村能源消費(fèi)升級(jí)，為新農(nóng)村建設(shè)提供高品位的清潔能源，提高農(nóng)村居民生活質(zhì)量，改善居住環(huán)境，推進(jìn)生物能源鎮(zhèn)（社區(qū)）示范，推動(dòng)綠色、健康、生態(tài)文明的新型農(nóng)村社區(qū)建設(shè)。依托大型養(yǎng)殖企業(yè)或利用秸稈建設(shè)大型沼氣集中供氣工程，并在條件具備的社區(qū)試點(diǎn)沼氣分布式能源，實(shí)現(xiàn)氣、電、熱聯(lián)供。開展農(nóng)村微電網(wǎng)示范，探索可持續(xù)的運(yùn)營(yíng)模式。開展太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和地?zé)崮懿膳⑻峁┥顭崴痉俄?xiàng)目建設(shè)。根據(jù)各地資源條件，開展沼氣、小水電、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)能等多種能源組合的用能方式示范，探索適宜中部地區(qū)的農(nóng)村能源發(fā)展模式，推動(dòng)農(nóng)村新能源體系建設(shè)。

3.城市生活垃圾沼氣

在省轄市或地區(qū)性中心城市，結(jié)合城市污水和有機(jī)垃圾收集，建設(shè)大型或超大型工業(yè)沼氣工程。對(duì)生活垃圾進(jìn)行二次集中分類處理，構(gòu)建“有機(jī)廢棄物―厭氧發(fā)酵―沼氣發(fā)電―沼液沼渣制肥”等循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈條。在建或新建垃圾填埋場(chǎng)配套建設(shè)填埋氣回收裝置生產(chǎn)沼氣，鼓勵(lì)大中型垃圾填埋場(chǎng)建設(shè)沼氣發(fā)電機(jī)組。

4.生物質(zhì)熱解氣化

以城市廢棄物和農(nóng)村生物質(zhì)廢棄物為對(duì)象，結(jié)合工業(yè)園區(qū)的能源需求，建立熱電氣聯(lián)供的生物質(zhì)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)示范工程。大力推行區(qū)域集中處理模式和循環(huán)經(jīng)濟(jì)園、工業(yè)園等園區(qū)模式，選取已經(jīng)啟動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)程序的項(xiàng)目作為示范工程，真正做到科技與需求相結(jié)合、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。提高生物質(zhì)氣化技術(shù)水平，限制生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要原因是技術(shù)仍處于較低水平，未來(lái)的發(fā)展首先要解決技術(shù)問題，包括加強(qiáng)生物質(zhì)氣化基礎(chǔ)理論研究，提高氣化爐工作效率、燃?xì)鈨艋?，提高裝備系統(tǒng)穩(wěn)定性，增強(qiáng)系統(tǒng)自動(dòng)化程度，完善產(chǎn)業(yè)鏈各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，打造生物質(zhì)氣化技術(shù)流水線生產(chǎn)。擴(kuò)展氣化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，不但要將生物質(zhì)氣化技術(shù)應(yīng)用于木質(zhì)生物質(zhì)原料，還需根據(jù)生物質(zhì)原料來(lái)源及單位用途，發(fā)展適于工業(yè)生物質(zhì)、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)、城市生活垃圾等多元生物質(zhì)氣化技術(shù)，并根據(jù)用途發(fā)展高品質(zhì)燃?xì)饧夹g(shù)、氣化供熱、發(fā)電、制冷等多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)裝備生產(chǎn)的規(guī)?；?，提高裝備的設(shè)計(jì)水平，擴(kuò)大裝備的生產(chǎn)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、大型化，并完善上下游相關(guān)企業(yè)單位，實(shí)現(xiàn)裝備技術(shù)的自主化設(shè)計(jì)制造，取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，構(gòu)建完整的生物質(zhì)氣化技術(shù)裝備設(shè)計(jì)與制造產(chǎn)業(yè)鏈。

5.生物質(zhì)制氫

河南省乃至我國(guó)的生物制氫技術(shù)尚未完全成熟，在大規(guī)模應(yīng)用之前尚需深入研究。目前需要解決的問題還很多，如高效產(chǎn)氫菌種的篩選，產(chǎn)氫酶活性的提高，產(chǎn)氫反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最佳反應(yīng)條件的選擇等。生物制氫技術(shù)利用可再生資源，特別是利用有機(jī)廢水廢物為原料來(lái)生產(chǎn)氫氣，既保護(hù)了環(huán)境，又生產(chǎn)了清潔能源，隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)，生物制氫技術(shù)將逐步中試和投產(chǎn)，成為解決能源和環(huán)境問題的關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。

（三）成型燃料產(chǎn)業(yè)化

在成型燃料產(chǎn)業(yè)化方面，發(fā)揮河南省科學(xué)院能源研究所有限公司、農(nóng)業(yè)部可再生能源重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室、河南省生物質(zhì)能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、河南省秸稈能源化利用工程技術(shù)研究中心等科研院所的人才和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，依托河南省秋實(shí)新能源有限公司、河南奧科新能源發(fā)展有限公司、河南偃師新峰機(jī)械有限公司等企業(yè)，加大生物質(zhì)成型燃料的關(guān)鍵技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化推廣。完善生物質(zhì)成型燃料原料、工藝、產(chǎn)品、應(yīng)用等環(huán)節(jié)，建設(shè)原料收儲(chǔ)運(yùn)模式，優(yōu)化組合工藝生產(chǎn)線、降低能耗、提高自動(dòng)化控制程度，加大推廣力度和規(guī)模。

1.成型燃料產(chǎn)業(yè)化步驟

――根據(jù)河南省不同地域的生物質(zhì)原料分布產(chǎn)出規(guī)律，結(jié)合生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)模式及生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，開展收儲(chǔ)運(yùn)的理論研究和試驗(yàn)示范，建立生物質(zhì)原料的收儲(chǔ)運(yùn)模式，解決農(nóng)林生物質(zhì)原料收儲(chǔ)運(yùn)成本費(fèi)用問題。建立健全農(nóng)林生物質(zhì)原料收儲(chǔ)運(yùn)服務(wù)體系，建立適宜不同區(qū)域、不同規(guī)模、不同生產(chǎn)方式的農(nóng)林生物質(zhì)原料收儲(chǔ)運(yùn)體系。在河南省有代表性的區(qū)域，建成規(guī)模不小于5萬(wàn)噸/年的成型燃料收儲(chǔ)運(yùn)生產(chǎn)示范體系。

――研究生物質(zhì)物料特性參數(shù)、生物質(zhì)成型過(guò)程特性參數(shù)以及成型產(chǎn)品特性參數(shù)在線式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，保證生物質(zhì)成型燃料全生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化控制，保證成型系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行。將生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)間提高到5 000小時(shí)/年，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。

――根據(jù)河南省不同地域原料特性，開發(fā)出以木本原料為主的高產(chǎn)能、低能耗的顆粒燃料成型機(jī)組，單機(jī)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到3-5噸/小時(shí)，成型燃料生產(chǎn)電耗達(dá)到60kW?h以下;配套設(shè)備完整匹配，形成一體化連續(xù)生產(chǎn)能力，示范生產(chǎn)線規(guī)模達(dá)到1萬(wàn)噸/年;選擇代表性區(qū)域，建成年產(chǎn)2萬(wàn)噸以上顆粒燃料示范生產(chǎn)基地。

――根據(jù)河南省不同地域原料特性，開發(fā)出以草本原料為主的高產(chǎn)能、低能耗的塊狀成型燃料成型機(jī)組，單機(jī)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到3-5噸/h，成型燃料生產(chǎn)電耗達(dá)到40kW?h以下;配套設(shè)備完整匹配，形成一體化連續(xù)生產(chǎn)能力，示范生產(chǎn)線規(guī)模達(dá)到3萬(wàn)噸/年;選擇代表性區(qū)域，建成年產(chǎn)5萬(wàn)噸以上顆粒燃料示范生產(chǎn)基地。

2.成型燃料規(guī)模化替代化石能源關(guān)鍵技術(shù)與工程示范

針對(duì)目前生物質(zhì)成型燃料在燃料利用環(huán)節(jié)存在能源轉(zhuǎn)化效率不高、應(yīng)用規(guī)模小，高效綜合利用及清潔燃燒技術(shù)水平不高等問題，開展成型燃料氣化清潔燃燒關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備研發(fā)和推廣，從而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)成型燃料的高效清潔燃燒利用，規(guī)?；娲加汀⑷?xì)獾惹鍧嵢剂稀?/p>

――研發(fā)成型燃料高效氣化及清潔燃燒關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)生物質(zhì)成型燃料沸騰氣化燃燒爐、大型高效氣化爐，研制低熱值燃?xì)飧咝紵拔廴究刂萍夹g(shù)，取得生物質(zhì)氣化系統(tǒng)與工業(yè)窯爐耦合調(diào)控技術(shù)。燃燒設(shè)備規(guī)模達(dá)到MW級(jí)，能源轉(zhuǎn)換效率達(dá)到75%，各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)達(dá)到燃油或燃?xì)鉅t窯排放指標(biāo)。建設(shè)年消耗千噸的生物質(zhì)成型燃料的氣化燃燒替代工業(yè)窯爐燃料的示范工程，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能源在工業(yè)窯爐上應(yīng)用的突破。

（四）開發(fā)相關(guān)生物化工及綜合利用產(chǎn)品

積極推進(jìn)生物化工產(chǎn)品技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化示范，實(shí)現(xiàn)對(duì)石油、天然氣、煤炭等化石資源的替代。圍繞纖維乙醇的副產(chǎn)物如二氧化碳、木質(zhì)素等開展綜合利用，提高產(chǎn)品的附加值;開展纖維質(zhì)原料制取乙二醇項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化示范;拓展生物乙烯及下游產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈，開拓乙醇深加工新產(chǎn)業(yè)鏈;開發(fā)生物丁醇和生物柴油相關(guān)生物化工品。

1.二氧化碳基生物降解材料和化學(xué)品

加強(qiáng)高活性、安全、低成本催化體系研究，突破反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好的聚合工藝和非溶劑法提取技術(shù)，開展二氧化碳基生物降解材料及下游制品的產(chǎn)業(yè)化示范。積極研發(fā)二氧化碳與甲醇一步法合成碳酸二甲酯等關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)發(fā)展聚碳酸亞丙酯樹脂、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、發(fā)泡材料和阻隔材料等深加工產(chǎn)品。

2.纖維乙二醇、丙二醇、丁醇、糠醛下游產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化

依托天冠、財(cái)鑫等在生物化工技術(shù)研發(fā)方面具有優(yōu)勢(shì)的大型企業(yè)集團(tuán)，開展纖維質(zhì)糖平臺(tái)為基礎(chǔ)的生物化工醇技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化示范，重點(diǎn)發(fā)展纖維乙二醇、丁醇等高附加值產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化示范。依托宏業(yè)生化發(fā)展糠醛下游深加工產(chǎn)業(yè)鏈包括乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氫呋喃、呋喃樹脂等。

開展纖維乙二醇等多元醇生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)和產(chǎn)業(yè)化示范，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品收率、質(zhì)量，正在建設(shè)萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化示范裝置，到2015年完成10萬(wàn)噸級(jí)乙二醇、丙二醇生產(chǎn)裝置，到2020年形成50萬(wàn)噸生產(chǎn)能力。

開展纖維素水解物生產(chǎn)丁醇菌種的選育（葡萄糖木糖共利用），推進(jìn)細(xì)胞表面固定化技術(shù)及其反應(yīng)器的開發(fā)，采用反應(yīng)-吸附耦合的過(guò)程集成研究，縮短發(fā)酵周期，提高產(chǎn)物濃度和分離效率，2015年完成2萬(wàn)噸級(jí)纖維丁醇示范，2020年形成10萬(wàn)噸/年纖維丁醇生產(chǎn)能力。

開展以糠醛為原料的乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氫呋喃、呋喃樹脂等產(chǎn)品的深度開發(fā)，2015年建成連續(xù)化和規(guī)模化生產(chǎn)基地，2020年形成年加工50萬(wàn)噸糠醛生產(chǎn)規(guī)模。

3.生物乙烯及下游產(chǎn)品

開展乙醇高效催化制乙烯產(chǎn)業(yè)化示范。著力突破乙醇脫水制備乙烯催化劑關(guān)鍵技術(shù)，提高催化劑的選擇性、壽命和催化效率，實(shí)現(xiàn)生物乙醇生產(chǎn)乙烯工藝的長(zhǎng)周期、低成本、穩(wěn)定運(yùn)行。完善提升乙烯-聚乙烯-塑料制品和乙烯-環(huán)氧丙烷-乙二醇-聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）兩條產(chǎn)業(yè)鏈，大力發(fā)展塑料制品、包裝材料和高端服裝面料。

4.木質(zhì)素高值化開發(fā)利用產(chǎn)品

提高木質(zhì)素綜合利用水平，重點(diǎn)開發(fā)膠粘劑、有機(jī)緩釋肥料、木質(zhì)素復(fù)合材料、水泥保濕劑、高值燃料等產(chǎn)品，拓展其在化工、農(nóng)林、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

（五）微生物柴油產(chǎn)業(yè)化

根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究成果，結(jié)合綠色化和生物精煉概念的理念，實(shí)現(xiàn)微生物柴油的產(chǎn)業(yè)化。微藻等微生物養(yǎng)殖和生產(chǎn)生物柴油技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破，開展萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)化示范。集合微藻等微生物優(yōu)良品種選育、高效轉(zhuǎn)化、規(guī)?；B(yǎng)殖、油脂提取精煉等核心技術(shù)，開展工業(yè)化養(yǎng)殖、生產(chǎn)示范，實(shí)現(xiàn)微生物柴油和副產(chǎn)品的多聯(lián)產(chǎn)。

1.木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的綜合處理技術(shù)

木質(zhì)纖維素生物質(zhì)主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，經(jīng)過(guò)一定的物理/化學(xué)處理，木質(zhì)纖維素糖化，用于微生物的培養(yǎng)。副產(chǎn)物中的糠醛等物質(zhì)會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)和代謝，綜合的處理技術(shù)目標(biāo)是將這些副產(chǎn)物控制在最低的水平，同時(shí)達(dá)到最高的降解效率。酸堿和離子液等化學(xué)處理要配合溫度、壓力，適度的破碎要配合微波、超聲、蒸汽爆破技術(shù)，從而達(dá)到能量消耗最小，水解產(chǎn)物變性最少的效果。這些處理技術(shù)綜合起來(lái)需要針對(duì)不同物料有序?qū)嵤?/p>

2.產(chǎn)油微生物脂類代謝的遺傳調(diào)控

對(duì)于產(chǎn)油微生物油脂過(guò)量積累的機(jī)制當(dāng)前還停留在生化水平上。利用基因組學(xué)、蛋白組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，研究產(chǎn)油微生物脂肪代謝的基因調(diào)控機(jī)制，通過(guò)對(duì)某些關(guān)鍵基因?qū)嵤┻z傳修飾，使其朝著人為設(shè)定的代謝流方向發(fā)展，最大限度的發(fā)揮轉(zhuǎn)化作用。理解脂肪代謝的基因調(diào)控原理還有利于通過(guò)不同發(fā)酵模式調(diào)控油脂積累，有利于更好的利用工業(yè)廢棄物生產(chǎn)油脂，有利于通過(guò)培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)限制調(diào)控脂肪的積累，有利于利用小分子誘導(dǎo)物調(diào)控細(xì)胞的繁殖和脂肪積累。

3.微生物柴油原位轉(zhuǎn)酯技術(shù)

傳統(tǒng)的微生物柴油生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高，而且打破微生物堅(jiān)實(shí)細(xì)胞壁的操作很難實(shí)施?；谖⒃宓任⑸锷锊裼蜕a(chǎn)的周期分析顯示，90%的能耗是用在微藻的油的提取工序上，表明油的提取工藝的進(jìn)步將大大影響生產(chǎn)成本，決定著生物柴油加工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。近期“原位”轉(zhuǎn)酯方法用于藻類生物產(chǎn)油生產(chǎn)受到密切關(guān)注，這種在細(xì)胞內(nèi)酯類與醇類接觸直接發(fā)生轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，而不需要將脂類提取出來(lái)再與其發(fā)生反應(yīng)。這種直接轉(zhuǎn)酯技術(shù)，不僅能夠用于微生物的純培養(yǎng)物，同時(shí)有效適用混合培養(yǎng)產(chǎn)物的生物柴油生產(chǎn)。研究顯示，原位轉(zhuǎn)酯技術(shù)能夠降低樣品中的磷脂的量，甚至達(dá)到不能檢出的水平。生物質(zhì)的含水量會(huì)極大的影響油脂的提取率，而小球藻原位轉(zhuǎn)酯研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)增加轉(zhuǎn)酯反應(yīng)底物醇的比例能夠從含水量較大的生物質(zhì)中獲得較高產(chǎn)率的生物柴油，將大大減少微生物生物柴油的能量消耗和設(shè)備投入，明顯降低生產(chǎn)成本。

4.生物精煉概念下的微生物柴油生產(chǎn)技術(shù)體系

木質(zhì)纖維素物質(zhì)來(lái)源廣泛，如果在處理過(guò)程中將某些附加值較高的化學(xué)提取出來(lái)將會(huì)大大提高收益。同時(shí)，將微生物菌體所含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分利用也會(huì)大大節(jié)省原料成本，例如將酵母菌提油后的殘?jiān)?jīng)過(guò)加工脫除抗?fàn)I養(yǎng)因子后再用到微生物培養(yǎng)基的配制，可以節(jié)省大量含氮營(yíng)養(yǎng)添加物。轉(zhuǎn)酯反應(yīng)的副產(chǎn)物甘油可以提純后加工成丙二醇，后者是一種附加值更高的化學(xué)原料，甚至粗甘油用于培養(yǎng)基添加會(huì)提高微生物油脂的積累。廢水處理可以用厭氧發(fā)酵生產(chǎn)甲烷或氫氣，也可以通過(guò)微藻培養(yǎng)回用有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物。

5.生物柴油相關(guān)生物化工品

積極利用生物柴油副產(chǎn)品甘油，采用高活性、高選擇性的催化劑，突破反應(yīng)熱移除、微生物法二羥基丙酮等關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)開發(fā)環(huán)氧氯丙烷、乙二醇、丙二醇、十六碳酸甲酯、二羥基丙酮（DHA）等高附加值精細(xì)化工產(chǎn)品，拓展其在醫(yī)藥、化工、食品等領(lǐng)域應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)資源高效綜合利用。

6.生物質(zhì)乙酰丙酸平臺(tái)化合物

完成以玉米秸稈為原料水解生產(chǎn)乙酰丙酸工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)與中試，解決生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備腐蝕問題，完成乙酰丙酸的分離純化工藝，完成乙酰丙酸的衍生物乙酰丙酸乙酯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，將生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴１岬绕脚_(tái)化合物。完成千噸級(jí)的生物質(zhì)水解生產(chǎn)乙酰丙酸聯(lián)產(chǎn)糠醛工藝、乙酰丙酸酯化工藝中試裝置的建設(shè)及運(yùn)，完成放大級(jí)的生物質(zhì)水解的生產(chǎn)乙酰丙酸工藝包的開發(fā)設(shè)計(jì)。

7.生物質(zhì)間接液體燃料

開展生物質(zhì)間接液化技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)，利用生物質(zhì)先氣化成合成氣（由CO和H2組成的混合氣體）、然后再將合成氣液化得到的產(chǎn)品，如甲醇、二甲醚、費(fèi)托汽柴油等，逐步建立中試及示范工程。

8.生物質(zhì)納米材料

以生物質(zhì)作為原料合成碳基納米材料、多孔碳材料及復(fù)合材料，所制備的納米材料具有優(yōu)異的固碳效率、催化性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)，使其在催化劑載體、固碳、吸附、儲(chǔ)氣、電極、燃料電池和藥物傳遞等領(lǐng)域潛在重要應(yīng)用，使其成為合成技術(shù)研究的熱點(diǎn)。

（六）強(qiáng)化生物質(zhì)能化裝備產(chǎn)業(yè)化與基地建設(shè)

圍繞生物質(zhì)能化產(chǎn)品規(guī)?；_發(fā)利用，依托特色產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，發(fā)揮骨干裝備制造企業(yè)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)生物質(zhì)能化裝備企業(yè)和專業(yè)科研院所合作，整合上下游企業(yè)，完善特色生物質(zhì)能化裝備產(chǎn)業(yè)鏈。突出集成設(shè)計(jì)、智能控制、綠色制造和關(guān)鍵總成技術(shù)突破，培育一批具有系統(tǒng)成套、工程承包、維修改造、備件供應(yīng)、設(shè)備租賃、再制造等總承包能力的生物質(zhì)能化裝備大型企業(yè)集團(tuán)，建設(shè)一批特色鮮明、技術(shù)先進(jìn)、在全國(guó)有重要影響的生物質(zhì)能化裝備基地。

1.農(nóng)林原料收儲(chǔ)運(yùn)裝備

以洛陽(yáng)、許昌等農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為重點(diǎn)，集合國(guó)內(nèi)先進(jìn)農(nóng)林機(jī)械制造企業(yè)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)制造技術(shù)，骨干企業(yè)，重點(diǎn)突破秸稈剪切、拉伸、壓縮成型等基礎(chǔ)共性技術(shù)，大力發(fā)展稻麥撿拾大中型打捆機(jī)、玉米秸稈收割調(diào)質(zhì)鋪條機(jī)、棉稈聯(lián)合收割機(jī)、能源林木收獲機(jī)械、高效粉碎機(jī)械與成型機(jī)等重大整機(jī)產(chǎn)品，帶動(dòng)相關(guān)零部件產(chǎn)業(yè)配套發(fā)展，切實(shí)提高生物質(zhì)收集、裝載、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏的高效性和通用性。

2.纖維乙醇成套裝備

以南陽(yáng)新能源產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為重點(diǎn)，依托天冠集團(tuán)現(xiàn)有纖維乙醇成套裝備，集成國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，加大設(shè)計(jì)研發(fā)力度，加快推進(jìn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的纖維乙醇成套裝備技術(shù)提升，打造世界領(lǐng)先的纖維乙醇成套裝備制造基地。重點(diǎn)開發(fā)原料預(yù)處理低溫低壓、大型連續(xù)汽爆技術(shù)和裝備，纖維素酶大型、高效生產(chǎn)技術(shù)和裝備，大型高效連續(xù)酶解發(fā)酵技術(shù)和裝備，高抗堵蒸餾及熱耦合干燥成套裝備，木質(zhì)素燃燒高效能量轉(zhuǎn)化裝備。2015年前形成年總裝10套3～10萬(wàn)噸級(jí)纖維乙醇成套裝備能力。2020年形成年總裝300萬(wàn)噸纖維乙醇成套裝備能力。

3.沼氣生產(chǎn)及沼氣發(fā)電成套裝備

以南陽(yáng)新能源、鄭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)、安陽(yáng)高新技術(shù)和長(zhǎng)葛市等產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為重點(diǎn)，依托天冠集團(tuán)、森源集團(tuán)等骨干企業(yè)，加快發(fā)展有機(jī)廢棄物高效率厭氧消化及沼氣生產(chǎn)、沼氣制取生物天然氣、民用沼氣加壓輸送、撬裝式CNG加氣站以及生物天然氣分布式能源集成等成套裝備。加強(qiáng)與美國(guó)通用、德國(guó)西門子和日本三菱等國(guó)外優(yōu)勢(shì)企業(yè)合資合作，大力發(fā)展2 000千瓦以上大型沼氣發(fā)電技術(shù)和裝備。在南陽(yáng)形成大型工業(yè)沼氣成套裝備基地，在許昌和周口形成農(nóng)村大中型沼氣成套裝備基地，在鄭州形成生物天然氣分布式能源與CNG加氣成套裝備基地，在安陽(yáng)形成城市有機(jī)垃圾沼氣成套裝備基地。

4.生物質(zhì)成型燃料及其高效利用成套裝備

依托河南省科學(xué)院能源研究所有限公司、河南秋實(shí)新能源有限公司等，建成成型燃料成套生產(chǎn)設(shè)備和生物質(zhì)熱解氣化、高效燃燒及生物質(zhì)成型燃料氣炭油聯(lián)產(chǎn)設(shè)備加工生產(chǎn)基地。

5.生物柴油和生物熱解技術(shù)裝備

依托中石化、中石油集團(tuán)先進(jìn)生物柴油和航空生物燃料技術(shù)，發(fā)揮洛陽(yáng)、商丘裝備制造業(yè)優(yōu)勢(shì)，加快發(fā)展水力空化、臨界態(tài)甲醇酯化等新型生物柴油裝備，形成成套生產(chǎn)能力。加快開發(fā)生物質(zhì)快速熱解、生物油催化加氫生產(chǎn)車用燃料技術(shù)和裝備。

6.生物化工產(chǎn)品關(guān)鍵裝備

依托河南財(cái)鑫集團(tuán)、華東理工大學(xué)、天津大學(xué)，設(shè)計(jì)研發(fā)優(yōu)化改進(jìn)秸稈制乙二醇等多元醇高效預(yù)處理、糖化、連續(xù)氫化裂解反應(yīng)器和節(jié)能精餾分離等關(guān)鍵設(shè)備。

依托河南天冠集團(tuán)、鄭州大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中山大學(xué)、中科院上海生命科學(xué)研究院等，設(shè)計(jì)研發(fā)優(yōu)化二氧化碳降解塑料反應(yīng)釜、脫揮擠出造粒、產(chǎn)品改性等關(guān)鍵設(shè)備，生物柴油副產(chǎn)物甘油制1，3-丙二醇反應(yīng)自控流加、膜法分離、脫鹽、濃縮、真空精餾等關(guān)鍵設(shè)備，纖維丁醇發(fā)酵分離耦合反應(yīng)器、離交樹脂產(chǎn)物分離等關(guān)鍵設(shè)備。

依托宏業(yè)生化、河南省科學(xué)院能源研究所、中科院廣州能源所、山東省科學(xué)院，設(shè)計(jì)低溫低壓精餾塔、液相管式推流反應(yīng)器、高效多級(jí)蒸發(fā)等關(guān)鍵設(shè)備;改進(jìn)廢液無(wú)公害化處理、高效分散造粒、低分子量差分離等關(guān)鍵裝備。

7.生物柴油和生物熱解技術(shù)裝備

依托中石化、中石油集團(tuán)先進(jìn)生物柴油和航空生物燃料技術(shù)，發(fā)揮洛陽(yáng)裝備制造業(yè)優(yōu)勢(shì)，加快發(fā)展水力空化、臨界態(tài)甲醇酯化等新型生物柴油裝備，形成成套生產(chǎn)能力。加快開發(fā)生物質(zhì)快速熱解、生物油催化加氫生產(chǎn)車用燃料技術(shù)和裝備。

8.高比例靈活燃料汽車和雙燃料汽車

與國(guó)內(nèi)外知名汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)合作，依托鄭州日產(chǎn)、海馬和宇通開發(fā)乙醇/汽油靈活燃料汽車和汽油/天然氣、柴油/天然氣雙燃料汽車。前期開發(fā)專用發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料供給及控制系統(tǒng)、氧傳感器等，2015年后形成批量生產(chǎn)能力，配套建設(shè)相應(yīng)的燃料（E85、車用生物天然氣）輸、供、儲(chǔ)設(shè)施。2020年靈活燃料汽車產(chǎn)能達(dá)到20萬(wàn)輛以上，雙燃料汽車產(chǎn)能達(dá)到10萬(wàn)輛以上。

（七）其它先進(jìn)生物燃料技術(shù)創(chuàng)新和示范

加大科技研發(fā)投入和攻關(guān)力度，加快推進(jìn)生物柴油、航空生物燃料、生物質(zhì)快速熱解制生物燃料等其他先進(jìn)生物燃料技術(shù)取得重大突破。2015年前開展廢棄油脂生產(chǎn)生物柴油和萬(wàn)噸級(jí)纖維丁醇等示范工程建設(shè)，2020年前推動(dòng)含油林果生產(chǎn)航空生物燃料和高級(jí)油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，微藻養(yǎng)殖和生產(chǎn)生物柴油技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破，開展萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)化示范。

1.生物柴油

在鄭州、洛陽(yáng)、開封、商丘、安陽(yáng)、周口、漯河、焦作等餐飲廢棄油脂和工業(yè)廢棄油脂富集的地區(qū)，加快建立工業(yè)廢棄動(dòng)植物油脂回收體系、餐廚垃圾油脂回收體系，以餐廚垃圾油脂和工業(yè)廢棄動(dòng)植物油脂為主生產(chǎn)車用生物柴油。到2015年形成20萬(wàn)噸/年產(chǎn)能，2020年前在全省推廣，形成30萬(wàn)噸規(guī)模。

集合微藻優(yōu)良藻種選育、高效轉(zhuǎn)化、規(guī)?；B(yǎng)殖、油脂提取精煉等核心技術(shù)，開展工業(yè)化養(yǎng)殖、生產(chǎn)示范，實(shí)現(xiàn)生物柴油和副產(chǎn)品的多聯(lián)產(chǎn)。

2.航空生物燃料

在南陽(yáng)、洛陽(yáng)、三門峽、安陽(yáng)等山地丘陵區(qū)推進(jìn)規(guī)?；暮土止匣亟ㄔO(shè)和采集體系建立，到2020年實(shí)現(xiàn)以含油林果為主要原料生產(chǎn)航空渦輪生物燃料和高級(jí)油，規(guī)模達(dá)到25萬(wàn)噸/年。

3.生物質(zhì)快速熱解生產(chǎn)車用生物燃料

圍繞生物質(zhì)快速熱解生產(chǎn)生物油、生物油催化加氫生產(chǎn)車用生物燃料，開展關(guān)鍵技術(shù)與工程示范研究。2015年完成千噸級(jí)中試。2020年建成5萬(wàn)噸級(jí)的生物油催化加氫生產(chǎn)車用燃料示范工程。

第7篇：生物質(zhì)燃料特性范文

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)氣化混燃發(fā)電；氣化爐；自動(dòng)控制；系統(tǒng)研究

[Abstract]biomass gasification mixed combustion power generation is an effective way to use biomass energy and conventional fossil energy， but also can control the emission of SO2， NOX、N2O and CO， and even toxic pollutants. In the mixed fuel power generation system of biomass gasification， gasification furnace is the core technology of biomass gasification in the equipment， the automatic control technology is a key factor to determine the system stable and efficient operation， efficient and clean utilization of raw materials can. This article is based on the established biomass gasification equipment， combined with biomass gasification + coal coupled power generation technology requirements， starting from the principle of biomass gasification， launch control research for the influence factors of gasification and biomass gasification + coal coupled power generation applications， and gives the design of automatic control of mixed combustion of biomass gasification power generation process gasification furnace.

[Key words] biomass gasification mixed combustion power generation； gasifier； automatic control； system research

引言

如果l電企業(yè)能夠利用農(nóng)林廢棄物發(fā)電，對(duì)促進(jìn)節(jié)能減排和合理控制能源消費(fèi)總量具有積極作用，而采用氣化技術(shù)產(chǎn)生的生物質(zhì)可燃?xì)馊〈糠皱仩t用煤，充分利用燃煤機(jī)組高發(fā)電效率，這種“生物質(zhì)能氣化+煤”耦合式發(fā)電方式，生物質(zhì)綜合發(fā)電效率在30%以上，高于現(xiàn)有的生物質(zhì)直燃發(fā)電（20～25%），減少了化石燃料產(chǎn)生的污染物排放量，符合火力發(fā)電能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求，也能滿足國(guó)家能源局印發(fā)的《可再生能源配額制指導(dǎo)意見》規(guī)定非水電新能源發(fā)電配額的要求。

1.生物質(zhì)氣化工藝流程

1.1生物質(zhì)的貯存系統(tǒng)

加工成型的生物質(zhì)物料，由外界通過(guò)運(yùn)輸車輛送到生物質(zhì)貯存?zhèn)}庫(kù)，在貯存前，生物質(zhì)原料須進(jìn)行稱重、取樣。生物質(zhì)原料品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)為生物質(zhì)水分和熱值，在生物質(zhì)貯存?zhèn)}庫(kù)內(nèi)配有裝載機(jī)，抓斗旋轉(zhuǎn)裝置，通過(guò)這些裝置，生物質(zhì)被送到進(jìn)料振動(dòng)篩，生物質(zhì)經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩網(wǎng)，過(guò)濾掉不合格的生物質(zhì)料，再通過(guò)螺旋輸送機(jī)，長(zhǎng)距離輸送皮帶將生物質(zhì)送到加壓系進(jìn)料系統(tǒng)的常壓料倉(cāng)。

1.2加壓進(jìn)料系統(tǒng)

存放在常壓料倉(cāng)的生物質(zhì)料，通過(guò)進(jìn)料裝置和閥門進(jìn)入到生物質(zhì)鎖斗，鎖斗裝滿生物質(zhì)料后，通過(guò)控制系統(tǒng)用氮?dú)猓ǖ獨(dú)庥晒霉こ讨频到y(tǒng)供應(yīng)）對(duì)鎖斗充壓，當(dāng)生物質(zhì)在鎖斗內(nèi)壓到0.1～0.3MPa時(shí)（與氣化爐壓保持一致），鎖斗加壓完成，生物質(zhì)通過(guò)下料閥和下料裝置，進(jìn)入到加壓給料倉(cāng)，在加壓給料倉(cāng)的底部，有兩組螺旋輸送機(jī)，生物質(zhì)料由這兩組螺旋輸送機(jī)分兩路進(jìn)入到生物質(zhì)氣化爐進(jìn)行持續(xù)進(jìn)料。生物質(zhì)鎖斗在完成卸料后，鎖斗將會(huì)進(jìn)行卸壓至常壓狀態(tài)，再重新進(jìn)料，充壓，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)物料輸送，每個(gè)小時(shí)完成約兩次循環(huán)，每次進(jìn)料量可維持氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行30分鐘。

1.3生物質(zhì)氣化爐及氣體凈化系統(tǒng)

氣化爐是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。根據(jù)操作條件的差別，氣化爐分為固定床氣化爐和流化床氣化爐兩種類型。本文建議采用富氧加壓循環(huán)流化床氣化爐，相比常規(guī)循環(huán)流化床氣化爐在處理規(guī)模、氣化效率、燃?xì)馄焚|(zhì)等方面具有較為顯著的優(yōu)勢(shì)。富氧加壓循環(huán)流化床的加壓氣化增加了反應(yīng)的濃度和反應(yīng)速度，大幅度增加了處理量，且反應(yīng)溫度高，碳轉(zhuǎn)化率95%以上。工作壓力在0.3MPa時(shí)，如果處理量為530噸/天，加壓后發(fā)電功率提高2%（折合300KW/h）。在同等裝機(jī)容量、同等工程條件下，加壓氣化總體投資比常壓循環(huán)流化床氣化低。

氣化爐爐型為流化床，從加壓給料倉(cāng)來(lái)的生物質(zhì)分成兩路從氣化爐的下部進(jìn)入爐膛反應(yīng)區(qū)；在氣化爐的底部，空氣，氧（水蒸氣根據(jù)生物質(zhì)成分按比例加入）作為氣化劑進(jìn)入爐膛，生物質(zhì)在爐膛內(nèi)和空氣，氧氣充分混合，形成一種沸騰流化狀態(tài)（氣化反應(yīng)溫度約為700～980℃，氣化壓力0.1～0.3MPa）；同時(shí)，爐內(nèi)的高溫床料也充分起來(lái)了傳熱和傳質(zhì)的作用，加速了氣化反應(yīng)的進(jìn)程，氣化最終生成高溫可燃?xì)狻?/p>

化學(xué)方程如下：

主要?dú)饣磻?yīng)：C + O2 C O2+Q

2C + O2 2CO+Q

C + H2O CO+H2-Q

2CO + O2 2CO2+Q

CO2 + C 2CO-Q

C + 2H2 CH4+Q

生物質(zhì)裂解反應(yīng)：生物質(zhì)CO+H2+CH4+N2+CnHm（少量焦油）

因生物質(zhì)原料含有一定比例的灰分，在氣化過(guò)程中產(chǎn)生的灰渣，一部分由氣化爐底部排出，冷卻后送到貯存系統(tǒng)；另一部分則隨著可燃?xì)膺M(jìn)入到下游分離裝置-旋風(fēng)分離器，進(jìn)入旋風(fēng)分離器的高溫合成氣在離心力的作用下，進(jìn)行氣體和固體分離，固體灰從旋風(fēng)分離器底部經(jīng)過(guò)冷卻后排出，送到貯存系統(tǒng)?？扇?xì)鈩t從旋風(fēng)分離器的頂部出來(lái)，進(jìn)入到下游的余熱回收系統(tǒng)。

表1 氣化爐出口典型可燃?xì)饨M成表

可燃?xì)饨M成 CO H2 CH4 N2 CO2 H2O 焦油量 粉塵量

含量%（vol） 24.2 17 4.5 28.6 13.1 12.6

可燃?xì)鉄嶂?6487KJ/Nm3（1552kcal/Nm3）

1.4余熱回收裝置系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵后的可燃?xì)鉁囟燃s為850～900℃，氣體溫度較高，且體積較大，在送入電廠燃煤鍋爐前為減小設(shè)備w積，降低輸送氣體管道的設(shè)備材質(zhì)等級(jí)要求，同時(shí)保證可燃?xì)庵械慕褂筒划a(chǎn)生冷凝，高溫可燃?xì)馔ㄟ^(guò)余熱回收裝置熱量回收的方式降溫到400℃左右，余熱回收裝置生成的低壓水蒸汽并入電廠管網(wǎng)系統(tǒng)，氣化爐用除鹽水由電廠公用系統(tǒng)供應(yīng)。

1.5可燃?xì)獾妮斔秃腿紵到y(tǒng)

經(jīng)過(guò)除塵和余熱回收后的可燃?xì)猓瑴囟燃s為400℃，煙氣中的焦油在300℃以上成氣態(tài)，壓力（0.1～0.3MPa），氣體經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)在線的氣體成分、溫度及流量計(jì)量計(jì)算得出輸入鍋爐的總熱量，再送到燃煤鍋爐前獨(dú)立的燃?xì)馊紵?，通過(guò)鍋爐燃燒器燃?xì)膺M(jìn)入鍋爐和煤粉一起燃燒發(fā)電。在事故情況下，可燃?xì)饪赏ㄟ^(guò)緊急的排放火炬及切斷系統(tǒng)，如鍋爐MFT，氣化系統(tǒng)的安全保護(hù)動(dòng)作將觸發(fā)氣化爐緊急停車，氣化系統(tǒng)將與鍋爐系統(tǒng)切斷隔離，可燃?xì)鈱⒁涟踩珔^(qū)域火炬放空，且系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行氮?dú)庵脫Q的保護(hù)程序，煤氣放散裝置設(shè)有點(diǎn)火裝置和氮?dú)鉁缁鹪O(shè)施。

2.生物質(zhì)氣化過(guò)程的主要影響因素

生物質(zhì)氣化反應(yīng)復(fù)雜，氣化機(jī)理研究較為困難，反應(yīng)過(guò)程受到的影響因素較多。針對(duì)既定的氣化裝置及生物質(zhì)顆粒，其影響因素主要為氣化溫度、時(shí)間、壓力。在生物質(zhì)氣化過(guò)程中，氣化溫度是一個(gè)很重要的參數(shù)，溫度的高低不但會(huì)影響產(chǎn)氣的速率，而且對(duì)物料反應(yīng)過(guò)程中的吸放熱等可逆反應(yīng)也一定的影響，從而最終影響到氣化產(chǎn)物分布、產(chǎn)品氣的組成、產(chǎn)氣率、熱解氣熱值。此外，反應(yīng)時(shí)間是決定二次反應(yīng)過(guò)程的主要因素，一般溫度大于700℃時(shí)，氣化過(guò)程初始產(chǎn)物（揮發(fā)性物質(zhì)）的二次裂解受停留時(shí)間的影響很大，在8s左右，可接近完全分解，使氣體產(chǎn)率明顯增加，所以必須考慮停留時(shí)間對(duì)氣化效果的影響。壓力方面，采用加壓氣化技術(shù)可以改善流化質(zhì)量，壓力增大，裂解反應(yīng)加強(qiáng)，產(chǎn)生的焦油量和氣相濃度都減小。所以，操作壓力提高，一方面能提高生產(chǎn)能力，另一方面能減少帶出物損失。

3.過(guò)程控制系統(tǒng)

生物質(zhì)氣化混燃發(fā)電的生產(chǎn)裝置及公用工程等輔助裝置都采用現(xiàn)場(chǎng)總線、DCS、EDS和PLC進(jìn)行監(jiān)控和聯(lián)鎖。個(gè)別輔助裝置也可設(shè)置常規(guī)儀表盤。由于裝置中可能泄露可燃?xì)怏w及有毒氣體，也可考慮設(shè)有可燃?xì)怏w檢測(cè)器及相應(yīng)的毒氣檢測(cè)器。

3.1氣化爐安全穩(wěn)定運(yùn)行控制系統(tǒng)

設(shè)置一個(gè)中央控制臺(tái)（CCS），中央控制臺(tái)內(nèi)設(shè)有DCS和ESD操作站、輔助操作站等人機(jī)接口，對(duì)燃料的輸送、加壓、進(jìn)料、氣化，余熱回收裝置和公用設(shè)施進(jìn)行操作控制管理。此外，還應(yīng)設(shè)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行先進(jìn)控制（APC）和實(shí)時(shí)優(yōu)化（RT-OPT）管理。中央控制臺(tái)集計(jì)算機(jī)控制、計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制（SCS）和全裝置的管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（TCS）于一體。

DCS系統(tǒng)及儀表電源均由不中斷供電裝置（UPS）供給，要求在外電源斷電后，整個(gè)儀表及DCS能供30分鐘的備用量。儀表空氣由電廠配送過(guò)來(lái)緩沖罐送往氣化系統(tǒng)各裝置，氣化罐容量應(yīng)滿足全裝置停電后30分鐘用量。

氣化裝置的重要的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)采用三重化冗余系統(tǒng)（即緊急停車系統(tǒng)ESD），對(duì)安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)采用3取2表決處理。聯(lián)鎖系統(tǒng)的重要輸出采用雙電磁閥的結(jié)構(gòu)。ESD系統(tǒng)具備與DCS進(jìn)行高速通訊的能力，能夠及時(shí)把聯(lián)鎖系統(tǒng)的工藝參數(shù)告訴操作員，又能及時(shí)接受DCS的指令。為確保氣化爐運(yùn)行穩(wěn)定性，控制平臺(tái)還將對(duì)生物質(zhì)燃料流量中值選擇，氧/燃料比參數(shù)以及氣化爐負(fù)荷進(jìn)行控制和調(diào)整。

3.1.1生物質(zhì)燃料流量中值選擇。

生物質(zhì)燃料流量的控制是采用變頻電機(jī)調(diào)節(jié)生物質(zhì)燃料泵轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了增加生物質(zhì)燃料流量測(cè)量的可靠性，對(duì)生物質(zhì)燃料流量設(shè)計(jì)了中值選擇回路。對(duì)生物質(zhì)燃料流量（三個(gè)電磁流量計(jì)）輸入DCS進(jìn)行計(jì)算，取中間值即中值作為生物質(zhì)燃料流量的最終值。在DCS上可選擇上述三個(gè)流量或中值為輸入值經(jīng)PID調(diào)節(jié)控制生物質(zhì)燃料給料器的轉(zhuǎn)速。

3.1.2氧/生物質(zhì)燃料比參數(shù)。

氧/生物質(zhì)燃料比的自動(dòng)控制，采用標(biāo)準(zhǔn)比例功能和內(nèi)部?jī)x表的比例計(jì)算來(lái)保證氧/生物質(zhì)燃料比穩(wěn)定。氧/生物質(zhì)燃料比手動(dòng)給出，經(jīng)乘法器（生物質(zhì)燃料流量乘以氧/生物質(zhì)燃料比）計(jì)算出氧量流量，作為氧氣單參數(shù)控制回路的遠(yuǎn)程給定。如果生物質(zhì)燃料流量發(fā)生變化，通過(guò)氧/生物質(zhì)燃料比自動(dòng)控制。根據(jù)實(shí)測(cè)的生物質(zhì)燃料流量計(jì)算出氧量流量，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后的輸出值來(lái)控制氧氣調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作。如果氧氣流量發(fā)生變化，通過(guò)氧/生物質(zhì)燃料比自動(dòng)控制，計(jì)算出相應(yīng)的生物質(zhì)燃料流量，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后的輸出值來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使生物質(zhì)燃料流量按氧/生物質(zhì)燃料比變化。

3.1.3氣化爐負(fù)荷的控制。

氣化爐生產(chǎn)負(fù)荷的控制，氣化爐負(fù)荷手動(dòng)給出，為了防止負(fù)荷大幅度波動(dòng)，設(shè)置速度限制器，將負(fù)荷每分鐘的變化限制在一定范圍內(nèi)。為了防止氧氣過(guò)量，設(shè)置高低選擇器。在生物質(zhì)燃料回路上設(shè)置高選器，將計(jì)算出的生物質(zhì)燃料量和負(fù)荷給定的燃料量作比較，取高者作為生物質(zhì)燃料回路遠(yuǎn)程給定的最終值。在氧氣回路上設(shè)計(jì)低選器，將生物質(zhì)燃料量和負(fù)荷給定的生物質(zhì)燃料流量作比較，將其低者作為氧氣回路的給定值。這樣當(dāng)?shù)拓?fù)荷時(shí)，生物質(zhì)燃料流量大于負(fù)荷給定值，被高選器選中，先提生物質(zhì)燃料流量，經(jīng)氧/生物質(zhì)燃料比控制，氧氣流量隨之變化。當(dāng)降負(fù)荷時(shí)，氧氣流量低于負(fù)荷給定值，被低選器選中，先降氧氣流量，經(jīng)氧/生物質(zhì)燃料比控制，生物質(zhì)燃料流量隨之下降。

3.2輔助控制系統(tǒng)

輔助控制系統(tǒng)采用PLC控制，并與DCS通過(guò)通訊及硬接線連接，在DCS上完成監(jiān)視及操作。輔助控制系統(tǒng)推薦采用同一品牌的PLC系統(tǒng)以利于運(yùn)行維護(hù)。

3.3緊急操作臺(tái)

當(dāng)分散控制系統(tǒng)（DCS）發(fā)生通訊故障或操作員站全部故障時(shí)，可以通過(guò)緊急操作臺(tái)實(shí)現(xiàn)安全停爐。安裝在操作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)緊急安全停爐所必需的后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備主要有：手動(dòng)停爐、放空閥、火炬點(diǎn)火等操作按鈕，對(duì)有可能發(fā)生燃?xì)庑孤┑奈恢镁O(shè)置燃?xì)庑孤﹫?bào)警設(shè)備。

總之，針對(duì)既定的生物質(zhì)氣化混燃發(fā)電系統(tǒng)采用分散控制系統(tǒng)（DCS）控制[包括：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、鍋爐安全保護(hù)系統(tǒng)（FSSS）及電氣控制系統(tǒng)（ECS）等]，個(gè)輔助系統(tǒng)（制氧、制氮、空壓機(jī)、除灰及輸料等）為隨系統(tǒng)帶來(lái)的PLC控制，在DCS上完成全廠監(jiān)視及操作完全滿足設(shè)計(jì)需求，為生物質(zhì)氣化混燃發(fā)電的推廣應(yīng)用從控制角度提供了一種有益的思路和方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]張瑞祥.生物質(zhì)發(fā)電氣化過(guò)程機(jī)理分析與建模研究[D].華北電力大學(xué)（河北），2008.

第8篇：生物質(zhì)燃料特性范文

關(guān)鍵詞：PLC;生物顆粒燃料;控制原理

1 生物質(zhì)顆粒燃燒爐的PLC控制原理

此生物顆粒燃燒爐，是一種主要利用生物顆粒為燃料，為工廠等大型鍋爐、烘干設(shè)備加熱恒溫的裝置。因?yàn)槠渚哂泄?jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，因此可廣泛應(yīng)用于噴涂、鍋爐、取暖等設(shè)備上。本文就該系統(tǒng)應(yīng)用于工廠噴涂車間的烘干設(shè)備進(jìn)行論述。

此套燃燒爐分為加熱爐和PLC控制系統(tǒng)，加熱爐的電機(jī)分為送料電機(jī)和通風(fēng)機(jī)，送料電機(jī)將料斗內(nèi)的生物顆粒送到燃燒爐內(nèi)燃燒，通風(fēng)機(jī)將熱量吹入加熱管道。因此選擇PLC驅(qū)動(dòng)變頻器帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而通過(guò)加熱體內(nèi)部溫度測(cè)定，實(shí)時(shí)控制送料電機(jī)、通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到較精確控制加熱體內(nèi)部溫度的目的。

加熱爐爐體外形及配件：

（1）自制 1米*1米的方形料斗，容量約為1立方米。（2）自制 r=0.5米、h=1.5米的圓形燃燒爐體。（3）OLYMPIA VSC63A5 220V點(diǎn)火器。（4）WANS HSIN 1.1kw三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)。（5）江南特風(fēng) 4kw多翼離心通風(fēng)機(jī)。

PLC控制系統(tǒng)主要配件為：

（1）余姚龍達(dá)XMTA-8038溫控器。（2）PT100溫度傳感器。（3）三菱fX3GA-24MR型PLC。（4）50瓦24V開關(guān)電源。（5）威綸通6070IP觸摸屏。

控制原理：生物顆粒燃燒爐啟動(dòng)后，XMTA-8038溫度控制器采集傳感器溫度，控制PLC的運(yùn)行狀態(tài)，此狀態(tài)分為“大火狀態(tài)”和“小火狀態(tài)”。當(dāng)溫度控制器采集的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，溫度控制器輸出數(shù)字量“低溫”信號(hào)給PLC，PLC程序自動(dòng)運(yùn)行“大火狀態(tài)”，當(dāng)溫度控制器采集的溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，溫度控制器不輸出信號(hào)，此時(shí)PLC采取默認(rèn)程序，執(zhí)行“小火狀態(tài)”。大火狀態(tài)和小火狀態(tài)的送料頻率與通風(fēng)機(jī)頻率均可分別設(shè)定，繼而經(jīng)過(guò)試運(yùn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，從而維持自動(dòng)運(yùn)行時(shí)火焰溫度的恒定。

2 控制柜電氣圖紙及PLC實(shí)現(xiàn)方式

PLC主電路圖如圖1。

主程序如圖2。

3 試運(yùn)行結(jié)果

對(duì)于該套PLC生物質(zhì)顆粒燃燒爐控制系統(tǒng)進(jìn)行了30天的涂裝線試運(yùn)行，每天平均運(yùn)行8小時(shí)，期間進(jìn)行過(guò)70℃和170℃的涂裝產(chǎn)品烘干。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，設(shè)定“大火狀態(tài)”采用通風(fēng)機(jī)20Hz頻率與送料電機(jī)15Hz頻率;設(shè)定“小火狀態(tài)”采用通風(fēng)機(jī)15Hz頻率與送料電機(jī)8Hz頻率，生物顆粒燃料燃燒得較為充分。

結(jié)果：基于PLC的生物質(zhì)顆粒燃燒爐控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，達(dá)到預(yù)設(shè)值溫度的速度較快，達(dá)到70℃低溫烘干溫度用時(shí)30分鐘左右（環(huán)境溫度10℃），達(dá)到170度高溫烘干溫度用時(shí)為90分鐘左右（環(huán)境溫度10℃）。同時(shí)經(jīng)該套系統(tǒng)加熱的涂裝線溫度較為恒定，高溫涂裝溫度控制在163℃-175℃;低溫涂裝溫度控制在68℃-73℃之間，對(duì)于涂裝線溫度的控制維持在5%以內(nèi)的波幅，烘干的產(chǎn)品表面干燥，無(wú)起皺、剝落現(xiàn)象，也無(wú)油漆集聚現(xiàn)象。

4 結(jié)論

基于PLC的生物顆粒燃燒爐控制系統(tǒng)能很好的維持烘干爐內(nèi)溫度恒定，對(duì)于噴涂、電鍍烘干行業(yè)有著開創(chuàng)性的作用，同時(shí)生物顆粒的使用使機(jī)械加工行業(yè)有了更加環(huán)保節(jié)能的選擇，可成為廣泛推廣的新型自動(dòng)化節(jié)能設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]曲直.基于PLC的生物質(zhì)燃料壓縮伺服系統(tǒng)的研究[D].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[2]郭瑞國(guó).基于PLC的垃圾焚燒爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].河海大學(xué)，2006.

第9篇：生物質(zhì)燃料特性范文

關(guān)鍵詞：鋸末；燃燒系統(tǒng)；設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào):TK223.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104

0 前言

隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)全球氣候變暖問題的關(guān)注，以及國(guó)內(nèi)節(jié)能減排步伐的加快，加之世界性能源緊缺，生物質(zhì)燃料作為一種可再生能源，已經(jīng)成為當(dāng)今世界許多國(guó)家應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境危機(jī)的重要戰(zhàn)略決策。

為了積極響應(yīng)和貫徹國(guó)家的節(jié)能減排政策，實(shí)現(xiàn)節(jié)能消耗、減少環(huán)境污染，我公司組織大量的技術(shù)人員研制開發(fā)生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)品，特別是燃鋸末的鍋爐，并努力使鍋爐最大限度地提高燃燒效率，避免出現(xiàn)鍋爐燃燒不充分、冒黑煙等一些列問題。

鋸末是木材加工行業(yè)在木材加工時(shí)，因?yàn)榍懈疃鴱臉淠旧仙⒙湎聛?lái)的樹木本身的沫狀木屑。把鋸末作為鍋爐燃料，既環(huán)保又節(jié)約燃料成本。我國(guó)木材加工行業(yè)每年產(chǎn)生上千萬(wàn)噸鋸末，如何將其直接作為鍋爐燃料，許多科研機(jī)構(gòu)和鍋爐單位一直在不斷地進(jìn)行探索和試驗(yàn)。

本設(shè)計(jì)的目的是解決鍋爐煤燃料緊缺、燃盡率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、運(yùn)行成本高等問題，提供一種環(huán)保、燃盡率高、余熱充分利用，降低能源損耗，提高加熱設(shè)備的熱效率，降低運(yùn)行成本且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的生物燃料噴射式燃燒技術(shù)的有機(jī)熱載體鍋爐。

設(shè)計(jì)參數(shù)及主要技術(shù)指標(biāo)

鍋爐熱負(fù)荷：3500kw；

被加熱介質(zhì)：導(dǎo)熱油；

介質(zhì)鍋爐出油溫度：300℃；

回油溫度：280℃；

設(shè)計(jì)壓力：1.0MPa

冷空氣溫度：20℃

設(shè)計(jì)熱效率：80%

燃料：鋸末

鋸末特性

2.1 鋸末元素和工業(yè)分析

對(duì)鋸末進(jìn)行元素和工業(yè)分析，得到的結(jié)果如表1。

表1 鋸末元素和工業(yè)分析結(jié)果

2.2 鋸末的燃燒特性

燃料的品種和性能是鍋爐燃燒設(shè)備及鍋爐本體設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。不同的燃料性能要求配備不同的燃燒室、爐膛及鍋爐本體型式，隨之采取不同的運(yùn)行參數(shù)和操作要求。所以燃料特性，鍋爐結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式是影響鍋爐性能的三要素，而其主要依據(jù)是燃料性能。只有充分掌握燃料性能，采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)，運(yùn)行措施，才能達(dá)到鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

考核燃料在爐內(nèi)燃燒質(zhì)量主要根據(jù)以下三個(gè)特性：著火穩(wěn)定性，灰分結(jié)渣性和可燃物燃盡性。對(duì)于低揮發(fā)分，高水分，高灰分燃料要著重解決燃燒穩(wěn)定性和燃盡性。對(duì)于灰熔融溫度低的燃料要著重解決結(jié)渣性，當(dāng)然有時(shí)它們是相互關(guān)連的，甚至是矛盾的。

查閱相關(guān)資料,鋸末在160℃即可析出揮發(fā)分，在250-300℃即可著火燃燒，因此，鋸末燃燒時(shí)，揮發(fā)分在焦炭著火之前就基本析出完畢，在爐內(nèi)著火容易，但堆積起來(lái)通風(fēng)不暢，不易燃盡。為此，如何使鋸末充分燃盡是該燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖1所示，鍋爐由上部鍋爐本體和下部燃燒室組成，工地現(xiàn)場(chǎng)組合。鍋爐本體受熱面由內(nèi)外密排的圓盤管構(gòu)成，內(nèi)盤管為輻射受熱面，外盤管和內(nèi)盤管的外表面構(gòu)成對(duì)流受熱面，三回程設(shè)計(jì)。燃料在燃燒室內(nèi)充分燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠阱仩t本體內(nèi)換熱后，進(jìn)入除塵器內(nèi)進(jìn)行除塵，再進(jìn)入氣流式烘干機(jī)中加熱鋸末，最后經(jīng)分離器進(jìn)行氣固分離后，煙氣由引風(fēng)機(jī)送至煙囪排入大氣，鋸末由螺旋輸送機(jī)送至螺旋給料機(jī)1，再由鼓風(fēng)機(jī)吹入爐膛。濕鋸末由螺旋給料機(jī)2送入氣流式烘干機(jī)。詳述如下：

圖1 燃燒系統(tǒng)PID圖

由于鋸末水分含量高，因此，為使鋸末充分燃燒，必須先將鋸末進(jìn)行干燥處理；本設(shè)計(jì)中導(dǎo)熱油鍋爐排煙溫度高，可以利用除塵后的高溫尾部煙氣，采用氣流式烘干法將鋸末干燥后再送入爐膛。

鋸末在煙氣流中烘干后，利用分離器進(jìn)行氣固分離，煙氣排入大氣，鋸末收集起來(lái)后，用螺旋輸送機(jī)輸送到螺旋給料機(jī)1加料口上；

螺旋給料機(jī)1采用變頻調(diào)節(jié)，當(dāng)鍋爐油溫達(dá)到需求時(shí)，變頻控制程序自動(dòng)將螺旋給料機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)慢，減少給料；當(dāng)鍋爐油溫低于需求時(shí)，變頻控制程序自動(dòng)將螺旋給料機(jī)1轉(zhuǎn)速調(diào)快，加快給料。

由于鋸末為沫狀木屑，適合用風(fēng)送，因此采用鼓風(fēng)機(jī)直接將鋸末從螺旋給料機(jī)1出口處吹入爐膛。鋸末燃燒噴口設(shè)計(jì)為花瓣?duì)?，鋸末進(jìn)入爐膛后，不會(huì)堆積，四處分散，飄飄灑灑，利于燃燒；

由于鋸末揮發(fā)分高，因此，在爐膛喉口處增加二次風(fēng)裝置，加強(qiáng)燃燒。二次風(fēng)是從火床上方以壓力送入爐膛的強(qiáng)烈氣流，其主要作用是擾動(dòng)爐內(nèi)煙氣，增強(qiáng)爐內(nèi)煙氣相互間的混合，從而在不增大過(guò)量空氣系數(shù)的情況下，減少q3和q4熱損失；利用二次風(fēng)的對(duì)吹，可以組織起煙氣的旋渦流動(dòng)，可以延長(zhǎng)鋸末在爐膛內(nèi)的行程，又可使部分上浮鋸末摔回爐內(nèi)，有利于消煙除塵，降低飛灰損失；能使煙氣按所要求的路線流動(dòng)，從而達(dá)到延長(zhǎng)煙氣流程，改善爐內(nèi)氣流的充滿度，控制燃燒中心位置，防止?fàn)t內(nèi)局部接渣等目的；同時(shí)，二次風(fēng)可以提供一部分氧氣，幫助燃燒。

運(yùn)行效果

鍋爐安裝完畢后，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，該鍋爐燃燒穩(wěn)定，出力足，最終排煙溫度為80℃，熱效率非常高，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為用戶節(jié)省大量成本。圖2 為安裝后現(xiàn)場(chǎng)圖。