简体中文English

行业新闻

生物质能源的特性,优缺点以及后续的产业展望
2018-04-24



生物质作为一种燃料,其组成和特性的优点和缺点可以归结为以下几点:

1.主要优点:

(1)生物质和生物质灰中结构性有机成分,挥发性物质,提取物,水溶性营养元素多,碱土元素含量高,生物质反应活性高,生物质灰的PH值高。

(2)生物质和生物质灰中C、固定碳、灰分、N、S、Si和生物质的初始点火温度和燃烧温度以及其他多种微量元素(包括一些有害元素)的含量值都比较低。


2.主要缺点:

(1)生物质中水分和氧含量较高,生物质和生物质灰中水溶性物质,碱和卤族元素,以及其它有害微量元素的含量较高。

(2)生物质能量密度(堆积密度和热值),pH值和粉尘熔化温度较高,另外生物质灰的堆积密度较高。

(3)生物质和生物质灰组成和性能的可变性比较高

(4)为生物燃料和化学品的生产提供了可无限次利用的生物质资源

3.把自然生态系统中的生物质资源转化成能源会导致非常严重的环境问题。要最大程度上避免消耗自然资源来生产生物燃料。用于这一目的的潜在可用资源有:

(1)非食用农业,森林,饲料和食物残渣;

(2)半生物质资源(污染物和工业废渣);

(3)短轮伐期能源作物,如专门培育的森林,草地和藻类种植园,并且只针对种植在低产,退化或污染的非耕地,废水或受污染的池塘的此类能源作物;

(4)动物和人类的废物。生物燃料和生化生产的潜在生物质资源应始终严格遵守规定的环境标准,初步分为可持续和不可持续的管理资源。

4.结果发现,生物质的生物燃料和生物化学应用的缺点大于优势;但是,它产生的环境,经济和社会效益可以弥补由生物质组成和性质导致的技术性缺陷和其他缺点。

由此我们可以发现:

(1)生物质颗粒燃料所需的点火时间与燃料的挥发份、含水率密切相关,挥发分越高,含水率越低,点火时间越短。

(2)生物质颗粒燃料在燃烧器中正常燃烧时的 SO2、NOx等污染物排放浓度远低于国家标准,但存在着部分生物质颗粒燃料灰分含量过大、结渣严重等问题,从而导致燃烧器难以连续运行。

(3)燃料的灰熔融特性对其结渣率有较大影响,对大多数燃料来说,软化温度越高,结渣率越低,当软化温度达到一定数值时,燃料不会发生结渣,如落叶松。

(4)影响生物质颗粒燃料结渣趋势的元素主要有 Si、碱金属和碱土金属。其中,Si元素含量越高,碱金属含量越高,越易于结渣;碱土金属含量越大,越抗结渣。添加适当的添加剂,可有效改善燃料的结渣性能。建议在生产生物质颗粒燃料时添加适当的添加剂,以降低燃料的结渣率,改善运行工况;同时,建议对国外引进的燃烧器进行优化改进,及时排出灰渣,保证其正常连续运行,以适应中国的国情。

(5)表格数据表明,生物质的着火温度比煤低,生物质在燃烧过程中有两个明显的失重阶段,而煤只有一个明显的失重阶段。物质燃料在纯烧时,燃尽率较相同条件下的煤粉为低,这是由于生物质成型燃料由表面着火后,逐步向内部燃烧,随着挥发分的析出和氧分内部扩散阻力的增大,剩余焦炭并没有完全燃尽;而煤粉粒径较小,在同样的燃烧条件下却达到了相对较高的燃尽率。

随着炭化温度升高,生物质炭产率下降、挥发分产率下降、固定碳产率升高、燃烧特性下降,而发热量先增后减。生物质粒度对燃烧状况也有影响,生物质粒度越小,燃料与氧气的接触面积就较大,燃烧越充分。

通过掺烧可以使生物质与煤的混合物着火温度降低,着火时间缩短,延长了整个燃烧的温度区间,使煤能更好地燃尽,使燃料的燃烧特性得到了优化。随着生物质掺混比例的提高,掺混样品着火点温度降低得更加明显;生物质的加入很好的改善了煤的燃烧特性,且当煤和生物质按热量比为 80%:20%时燃尽率最大,此混合比为最佳燃料混合比,延长燃烧时间,混合物的燃尽情况也有所改善。


后续展望

中国生物质能源产业的发展空间广阔,技术将不断完善,它将改变中国现有的能源消费结构,净化环境,并推动农村经济发展。大力发展生物质能源,对于缓解中国能源供给紧张状况,保障国家能源安全、减少污染和优化环境,促进农村和农业产业的发展,这对于能源的有效利用和可持续发展都具有重要意义。

目前中国的生物质能源产业还处于起步探索阶段,近20年来,我国在生物质能燃烧利用方面取得了长足的进步,但与发达国家相比,无论技术层面还是应用层面仍有很大差距。展望未来,发展空间十分广阔,针对中国生物质能源发展方向,为进一步促进我国生物质能产业的发展,建议政府的有关部门制定优惠政策,研究经济高效的燃烧技术,促进建立生物质燃料收集、预处理和配送体系,鼓励建设和使用生物质发电系统,即与煤混合燃烧发电系统,这将对我国社会经济和环境持续协调发展起到重大深远的影响。我们相信由于生物质的可再生性、环境友好性及对全球气候异常的抑制作用,大力发展生物质能利用及燃烧发电技术前景良好且意义重大。