生物質燃料特性精選(九篇)
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第1篇：生物質燃料特性范文
概述
能源是推動經濟增長的基本動力[1],能源節約則是促進能源發展的重點。生物質能源具有來源廣泛,成本低廉、用能清潔等特點,特別適合于擁有豐富生物質資源的中國,通過發展生物質能源打造節能新亮點前景可觀。
我國從20世紀80年代引進螺旋推進式秸稈成型機以后[2],生物質壓縮成型技術已經發展得比較成熟,但是,相應的專用生物質成型燃料燃燒設備的發展相對滯后。為燃用生物質成型燃料,出現盲目將原有的燃煤燃燒設備改為生物質成型燃料燃燒設備的現象,致使鍋爐燃燒效率及熱效率較低,污染物排放超標。燃燒設備成為生物質能源發展鏈的薄弱環節。因此,根據生物質成型燃料燃燒特性設計合理的生物質成型燃料燃燒專用設備,對能源節約有著重要的意義。
生物質成型燃料熱水鍋爐作為燃用生物質燃料的主要設備之一,直接燃燒固體生物質顆粒燃料,主要用于家庭、賓館、酒店、學校、醫院等場所的熱水、洗浴和取暖。由于燃料為生物質燃料且結構合理,此類鍋爐基本達到無煙化完全燃燒的效果,排放達到環保要求,具有較好的經濟、社會和環境效益。
1、生物質成型燃料
1.1生物質成型燃料的元素特性
生物質成型燃料是指通過生物質壓縮成型技術將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等農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。
生物質原料經擠壓成型后,密度可達1.1~1.4噸/立方米,能量密度與中質煤相當,而且便于運輸和貯存。在壓縮過程中以物理變化為主,其元素組成及微觀結構與原生物質基本相同。各種生物質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。生物質成型燃料的揮發分均在60% ～70%,因此在設計燃燒設備時應重點考慮揮發分的問題[3]。
1.2生物質成型燃料的燃燒特性
生物質成型燃料經高壓形成后,密度遠大于原生物質,燃燒相對穩定。雖然點火溫度有所升高,點火性能變差,但比煤的點火性能好。由于生物質成型燃料是經過高壓而形成的塊狀燃料,其結構與組織特征就決定了揮發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,生物質成型燃料的揮發分特性指數大于煤的,其燃燒特性指數較煤的大。燃燒速度適中,能夠使揮發分放出的熱量及時傳遞給受熱面,使排煙熱損失降低;同時揮發分燃燒所需的氧與外界擴散的氧很好的匹配,燃燒波浪較小,減少了固體與排煙熱損失[6]。
2、生物質成型燃料熱水爐
2.1 生物質成型燃料熱水爐的結構
目前我國擁有多種型號生物質成型燃料熱水鍋爐,按燃料品種可分為木質顆粒鍋爐和秸稈顆粒鍋爐,按應用場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用較廣的一種結構形式,其充分考慮生物質燃料燃燒特性,由爐門、爐排、爐膛、受熱面、風室、降塵室、爐墻、排汽管、煙道、煙囪等主要部分組成,結構布置如圖1所示[7]。
1.水冷爐排 2.上爐門 3.出灰口 4.爐膛 5.風室 6.高溫氣流出口 7.降塵室 8.后置鍋筒
9.排污口10.進水口 11.引風機 12.煙囪13.排氣管14.對流受熱面15.出水口
圖1下吸式固定雙層爐排熱水爐示意圖
2.2 生物質成型燃料熱水爐的工作過程
一定粒徑生物質成型燃料經上爐門加在爐排上,根據生物質容易著火的燃料特性,片刻就會燃燒起來,在引風機引導下進行下吸式燃燒;上爐排漏下的燃料屑和灰渣到下爐膛底部繼續燃燒并燃燼,然后經出灰口排出;燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃氣體透過燃料層、灰渣層進入下爐膛繼續燃燒,并與下爐排上燃料產生的煙氣一起經出高溫氣流出口流向后面的降塵室和對流受熱面,在充分熱交換后進入煙囪排向外界。
3、節能原理
由有關燃燒理論可知,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、足夠的燃燒時間和空間。因此,本文將依據生物質成型燃料本身的特性,結合燃燒理論,針對鍋爐結構進行節能分析。
3.1 爐排及爐膛
生物質成型燃料熱水鍋爐采用雙層爐排結構,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,這種設計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行預熱、燃燒,由于風機的引導,新燃料不會直接遇到高溫過熱煙氣,延緩了揮發分的集中析出,從而避免了爐膛溫度的波動,使燃燒趨于穩定;同時,揮發分必須通過高溫氧化層,與空氣充分混合,在焦炭顆粒間隙中進行著火燃燒;在完成一段燃燒過程后,上爐排形成的燃料屑和灰渣漏至下爐膛并繼續燃燒,直到燃燼。
采用雙層爐排,實現了秸稈成型燃料的分步燃燒,緩解秸稈燃燒速度,達到燃燒需氧與供氧的匹配,使秸稈成型燃料穩定持續完全燃燒,在提高燃料利用率的同時起到了消煙除塵作用。
3.2 輻射受熱面
早期的部分生物質成型燃料熱水鍋爐設計布置不夠合理,水冷爐排直接與水箱相連,使得爐膛溫度過高,特別是上爐膛,致使上爐門附近爐墻墻體過熱,增加了鍋爐的散熱損失。在不斷優化設計中,水箱被上下兩個鍋筒所代替,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 對流受熱面
生物質成型燃料熱水鍋爐的對流受熱面分為兩個部分:降塵對流受熱面和降溫受熱面。對流受熱面極易發生以下現象:高溫煙氣與鍋筒中的水換熱不均,從而引起熱水部分出現沸騰,增加鍋爐運行的不穩定因素;受整體外形約束,煙道長度設計偏短,導致煙氣與鍋筒里的水換熱不夠充分,使得排煙溫度過高,增加了鍋爐的排煙熱損失。為避免上述問題出現,降溫對流受熱面與降塵對流受熱面常常采取分開布置;降溫換熱面置于上鍋筒內,采用煙管并聯設計,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到效果。
3.4 爐門設計
目前應用較多的爐門設計為雙爐門。上爐門常開,作為投燃料與供應空氣之用;下爐門用于清除灰渣及供給少量空氣,正常運行時微開,在清渣時打開;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、技術經濟評價
4.1 技術評價
研究對象為生物質成型燃料熱水鍋爐,本文采用與目前應用最廣的燃煤鍋爐相比較的方法,來分析它們各自的優劣。評價針對鍋爐的節能環保性能,主要指標有熱效率、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),并與國家相關標準比較。
生物質成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐的性能指標比較如表1所示[8,9]。
從表1中的數據對比可知,生物質成型燃料熱水鍋爐在性能上具有一定優勢。節能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統燃煤鍋爐,遠遠超過國家標準;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 經濟評價
經濟性評價以設備運行費用為指標,將生物質成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐、燃油鍋爐、天燃氣鍋爐、電鍋爐、空氣源熱水器進行比較。各熱水設備的效率及相應熱源(燃料)熱值、單價詳見表2。
運行費用計算公式如下:
(1)
以加熱1t水為基準,溫度從20℃升至90℃(溫升70℃),此時需要熱量70000kcal。根據式(1)求得各設備在此負荷下的運行費用列于表2,可知生物質成型燃料熱水鍋爐在運行費用上相對較低,但是就目前而言,其固定資產投入費較同類型的其它鍋爐設備要高。不過隨著化石能源價格的上漲和國家對環保的要求的提高,生物質成型燃料熱水鍋爐在經濟效益上將會越來越具有優勢。
通過技術經濟評價,生物質成型燃料熱水鍋爐在技術上是可行的,經濟上是合理的。該鍋爐用生物質成型塊做燃料,一方面為生物質廢料找到了有效的利用途徑,節約化石能源,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和環保效益。
5、結論
(1)生物質成型燃料熱水鍋爐依據生物質成型燃料本身的特性,結合燃燒理論,在爐排及爐膛、輻射與對流受熱面、爐門等結構設計上充分挖掘節能潛力。鍋爐燃燒效率可達94.84%,熱效率為78.2%~81.25%。
(2)生物質成型燃料熱水鍋爐在技術性能上具有一定優勢。節能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統燃煤鍋爐,遠遠超過國家標準;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)生物質成型燃料熱水鍋爐在運行費用上較其它類型設備要低,盡管目前其固定資產投入費相對較高。隨著節能環保要求的提高,此類鍋爐在經濟效益上將會越來越具有優勢。
參考文獻:
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[7]劉勝勇. 生物質(秸稈)成型燃料燃燒設備研制及實驗研究[D]. 鄭州:河南農業大學,2003:94-99
第2篇：生物質燃料特性范文
【關鍵詞】生物質電廠；輸送系統；設備選型
前言
勉縣凱迪生物質電廠1×30MW機組工程是利用當地林業廢棄物、農作物秸稈和稻殼等燃料發電的項目，電廠性質為可再生能源項目。本工程一次建設1×30MW高溫超高壓供熱機組。對于生物質電廠來說，其燃料系統的性能優劣直接影響到機組運行的安全和經濟性，本文就其燃料輸送系統的設計特點進行介紹和總結。
1 燃料設計資料
1.1 燃料分析資料
本項目燃料分析資料見下表：
檢測項目 符號 單位 設計燃料 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
收到基揮發分 Var % 52.81 45
可燃硫 St，ar % 0.052 0.048
收到基低位發熱量 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 小時耗量（t/h） 日耗量（t/d） 年耗量（104t/a）
設計燃料 30.228 665.016 24.18
校核燃料 33.945 746.79 27.156
注：日運行小時數按22小時計，年運行小時數按8000小時計。
2 燃料系統設計特點
本項目燃料系統設有四個干料棚，干料棚內的燃料通過組合式給料機或螺旋給料機送到皮帶機上，然后通過皮帶直接輸送至鍋爐。由于爐前料倉存在堵料、蓬料的風險，為了保證鍋爐的運行穩定性，本項目采用的是物料通過皮帶直接輸送至鍋爐的方案。
2.1 卸料系統
燃料全部通過汽車運輸進廠，進廠燃料分為兩大類，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秸稈。
對于軟質秸稈，考慮采用整包進廠，大部分物料采用橋式抓斗起重機或移動卸料設備卸至破碎機料斗內經破碎直接輸送至鍋爐進行燃燒，這樣可以減少倒運環節，降低運行成本，超過破碎機破碎能力部分整包料堆放在燃料棚內。
對于硬質秸稈，部分成品料直接由自卸汽車卸到干料棚內，通過給料機、帶式輸送機直接輸送至鍋爐進行燃燒。對于不是采用自卸汽車進廠的成品料，可以采用移動機械進行卸料，輔助以人工清掃車廂的殘料的卸料方式。
2.2 給料設備
除鍋爐燃燒外，生物質發電的另一個設計難點就是給料系統。由于生物質燃料供應的多樣性，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，其物理性質受外界的影響會很大；另外燃料供應的季節性也較強，不同時間段內可能將燃用不同的燃料。因此，給料系統在方案設計時要充分考慮以上因素的影響。
目前，用于生物質電廠給料設備主要包括以下幾個方面：板式給料機，活底料倉給料機，無軸螺旋給料機，有軸螺旋給料機。
板式給料機，一般安裝在汽車卸車溝中，為滿足來料變化的要求，啟動平穩，對破碎后的燃料給料能力強，缺點是造價偏高，帶負荷啟動能力差。
活底料倉給料機，適用于破碎后硬質燃料，對于粒度≤50mm的燃料輸送效果較好，但是存在給料不均勻，出力不穩定的問題。
無軸螺旋給料機適用于纏繞性不強、物料粒度大的燃料，由于本項目設計燃料有小麥秸稈類軟秸稈，同時螺旋體剛性不夠，易斷裂損壞。由于此類設備存在問題較多，目前在新建電廠中此類給料設備基本已經不再應用。
有軸螺旋給料機是目前使用最多最普遍的生物質燃料給料設備，應用非常廣泛。針對本項目，由于主要燃料為包含樹皮、林業丟棄物以及小麥玉米秸稈等，種類各異，軟硬質秸稈均有，所以本工程破碎后的燃料采用有軸螺旋給料機。
2.3 破碎設備
目前在國內生物質發電項目中，不同規格不同出力的破碎機產品比較多，使用效果是各不一樣，價格差別很大，主要是兩類產品。
第一類，小出力的破碎機，這種設備以國產為主，設備性能較好，產品比較成熟，缺點是刀具易鈍化，基本每天要求磨刀幾次，不適宜長期穩定運行。
第二類，大出力的破碎設備，這類產品國內市場上廠家較少。
在進口破碎機產品上，在中國市場上在生物質發電領域有應用業績目前有2家，一個是丹麥的M&J破碎機，一個是美國的威猛破碎機，此類產品的特點是價格昂貴，產品性能好，能夠長期穩定運行。
針對該項目，根據選定的燃料技術方案，在本工程中，廠內破碎設備使用進口破碎機作主要破碎機型；廠外使用國產破碎機作為補充備用。這樣能保證機組的穩定運行，又節約了工程投資。
2.4 輸送設備
根據對國內大部分的生物質發電項目進行調研和收資，燃料輸送系統一般都能滿足使用要求，輸送設備主要包括以下幾種：普通帶式輸送機、大傾角帶式輸送機、擋邊帶式輸送機、鏈式輸送機、管狀帶式輸送機等。
目前國內采用普通帶式輸送機的生物質電廠用的較多；管帶機在節約占地、密封輸送等方面有一定的優勢，但由于在給料段和卸料段需要一定的展開距離，本項目輸送系統距離較短，管帶機無優勢；鏈式輸送機只能整包上料，不應用于燃用多種燃料的電廠。大傾角帶式輸送機一般適用于場地受限的情況。針對本項目的具體特點，輸送設備采用普通帶式輸送機，通過加大一級帶寬和降低帶速，來防止運行過程中撒料現象的發生。
2.5 其它輔助設備的選型
燃料系統其它輔助設備主要包括汽車衡、計量裝置、噴霧抑塵設備、除鐵器等，都是廠用設備，是比較成熟的產品。由于目前還沒有適合生物質電廠的采樣設備，目前投產的生物質電廠均采用人工采樣，因此本項目也按人工采樣考慮。
3 總結
生物質發電工程中燃料輸送系統是一個極其重要的環節，由于煤與秸稈在物理特性方面有很大差異；每個生物質電廠受地域影響，導致燃料特性差異較大；受氣候的影響，燃料的處理和儲存工藝差異較大；受燃料收集影響，導致實際燃料和設計燃料的差異較大，多方面的原因導致燃料輸送系統的設計方案多樣化。本項目在設計時，考察和調研了國內眾多的生物質電廠及燃料設備制造廠家，進行了多次技術交流。在以后進行生物質電廠設計時，根據項目的具體特點和燃料特性來選擇合適的相關設備，從而保證燃料輸送系統的設計是安全可靠性和經濟性。
第3篇：生物質燃料特性范文
關鍵詞：生物質燃料；全過程質量管理；管理模型；動態管控
中國生物質直燃發電行業只有十多年的發展歷史，生物質燃料質量管理從早期的粗放式管理到現階段的相對專業化，大多數電廠也僅是在燃料進廠質量驗收上改進管理方式。由于生物質燃料市場競爭加劇，降價空間有限，企業要獲得可持續高質量發展，必須創新管理模式，向質量要效益。
1生物質燃料全過程質量管理模型
從生物質電廠實際運營來看，燃料質量不僅僅影響著采購實際成本，還直接關系到機組設備安全、運行燃燒經濟性、上下游加工模式、供應商隊伍管理等方面。要提高生物質燃料質量，以往主要把管理重心放在燃料進廠質量驗收上的質量管理模式已經不能夠適應企業高質量發展的要求，必須按照系統管理的思維，建立從廠外到廠內，涉及源頭和入廠質量管理、質量與價格激勵、質量與調度管理、供應商評價應用等方面的系統的全過程燃料質量管理體系，以促進燃料質量進入持續改善的良性循環，不斷提升企業的綜合經濟效益。本節在深入研究的基礎上，結合本公司實踐，提出了構建包括廠外質量過程動態管控模式、進廠質量驗收和采制化管理制度體系、供貨質量約束與激勵合同機制、以結果為導向的供應商綜合評價和應用機制四個管理模塊組成的全過程燃料質量管理模型，如圖1所示。
2建立廠外質量過程動態管控模式
由于生物質燃料資源具體很強的地域性，主要燃料來源受周邊資源限制，如果按舊的質量管理模式，燃料進廠才檢驗把關，燃料的質量情況已成事實無法改變，僅是扣罰于事無補。要進一步提高燃料質量，必須關口前移，在燃料進廠前就要開始介入對源頭質量進行管控。生物質燃料品種眾多，應根據不同燃料的本身特性、收集條件、加工處理環節等具體情況，因地制宜，分類施策，對不同品種的燃料供應商的場地設施、設備要求提出具體要求，符合硬件設施和管理條件才批準供貨。而且日常生產過程中還要保持動態管理，每月不定期對供應商加工場地、加工過程、質量效果進行巡查，發現質量效果不佳的及時分析問題，補充提出改進措施和整改要求，對好的措施方法進行普及推廣，對不按要求執行的供應商作暫停供貨處理。通過建立廠外質量過程動態管控，可以及早發現質量問題，提前把問題在廠外解決，而且利于幫助供應商提高過程質量管理水平。
2.1完善進廠質量驗收和采制化管理制度體系
嚴格規范，建立公平公正的質量驗收和采制化管理體系是企業與供應商順利合作的基礎，也是企業樹立良好經營信譽的制度保證。生物質電廠應建立和完善包括質量驗收標準、采制化管理標準、檢驗結果快速反饋和申訴復核機制、監督和廉政機制等質量驗收和采制化管理制度相關體系，保證燃料質量驗收和采制化結果公平公正、真實可信，以便以此為依據開展合同結算、質量考核與激勵、供應商評價等相關質量管理工作，促進燃料供應商不斷改進供貨質量。采制化結果最終反映燃料質量情況，是供需雙方合同公平結算的依據。為了做到燃料采制化結果公平可信，可通過招標方式聘請有檢驗資質、信譽好的第三方檢測單位來負責燃料的采制化工作，并明確采制化的程序。應建立采制化結果的快速反饋和申訴機制，必要時可將留存樣品送當地政府檢驗機構化驗，以示公平公正。同時，要建立和完善對燃料驗收和采制化工作的監督機制，包括對工作程序的監督、各工作環節獨立和制衡以及工作人員廉政監督，暢通投訴渠道，嚴格執紀問責機制。通過建立系統性的監督機制，創造廉潔和公平公正的燃料經營環境。
2.2建立供貨質量約束與激勵合同機制
建立燃料質量與結算價格的聯動機制，明確每個燃料品種的質量指標基準和對應價格，量化質量指標與結算價格浮動的計算方式，并界定清晰燃料規格、雜質的扣罰標準，實施過程還應根據每個品種的具體特性和實際情況進行優化調整，使指標和獎罰力度更加合理。通過建立質量與結算價格聯運機制，使燃料質量的優劣直接體現在結算價格上，促進質量不斷提高。建立合同履行過程質量動態管理機制，做好每日動態連續的質量過程管理，將每個供應商當期的供貨質量情況與下期的進廠調度安排掛鉤，質量不合格率超過限定標準的調減相應供應商的進廠調度計劃，有重大質量問題的暫停安排調度計劃，整改完畢后才恢復調度安排。同時根據質量情況排序，將核減的調度量按比例優先調增給供貨質量優良的供應商。通過加強質量過程動態管理，提高供應商改善質量的積極性。
2.3建立以結果為導向的供應商綜合評價和應用機制
由于生物質燃料存在區域性的資源特性，對燃料供應商隊伍的培育和管理將直接影響到燃料保障能力和供貨質量。通過建立以結果為導向的供應商綜合評價和應用機制，對供應商進行優勝劣汰，培育一支信譽度高、履約能力強的供應商隊伍，促進整體供貨質量提高。每份合同結束后對供應商的整體履約行為進行綜合評價，突出考評供貨質量、合格供貨數量完成率、供應商場地和設備設施投入、有無重大違約行為等關鍵履約指標，根據合同履約綜合考評情況，確定供應商分類評價等級，并應用到下一期的采購參與資格、合同簽訂供貨量分配、日常調度優先權上。通過以結果為導向的評價和應用機制，促進供應商提升管理，持續改進供貨質量水平。
3實踐應用情況
廣東粵電湛江生物質發電有限公司是目前國內單機容量最大的生物質項目，年消耗利用生物質農林剩余物約100萬噸，燃料品種多、資源收集廣。在項目投運早期，雜腐率高、砂石雜質多、人為摻雜等燃料質量問題頻發，既有燃料收集自然條件方面的因素，也有供應商管理不到位的因素，不僅直接影響燃燒經濟性，還造成破碎設備、給料系統、排渣設備損壞和鍋爐磨損，嚴重影響發電經濟效益。經過近幾年的不斷摸索嘗試，針對各個環節的問題對癥下藥，在管理上逐步形成了對燃料質量進行全過程管控的質量體系，大大提高了進廠燃料質量水平。以雜質較多的樹頭為例，根據實際經驗，自然條件下砍伐開挖的樹頭含泥率為40%左右。樹頭加工過程包括采挖、晾曬、搬運、破碎、濾泥、裝車等環節，為降低加工成本壓縮中轉環節，一般在采挖現場破碎加工，實際除泥效果較差。由于除泥效果不理想，進廠后灰分扣罰較重，市場從業者普遍大幅虧損，基本放棄繼續從事加工樹頭的意愿，導致這一資源品種的收集量大幅減少，造成企業和供應商雙輸局面。為了解決這一問題，廣東粵電湛江生物質發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月的深入調查和試驗工作，通過對比各個環節加工方式、不同設備除泥效果、實際成本、化驗灰分數據等，找到了改進質量的辦法，制定了《碎樹頭質量控制措施》，要求供應商采取破碎前夾根、敲打初級除泥預處理、破碎設備加裝篩網等除泥措施，并重新調整熱值、灰分扣罰標準并細化采樣方式，使得管理更加客觀合理。經過加強廠外、廠內質量過程管理，大幅提高了碎樹頭質量和采購量。通過建立和實施全過程燃料質量管理模型，廣東粵電湛江生物質發電有限公司近年來生物質燃料雜質大幅減少，燃料質量不斷得到提升。其中，單位上網電量灰渣數量由2018年的160g/kWh下降至2019年的128.3g/kWh，全年累計上網電量6.83億千瓦時，按上網電量折算，累計減少燃料雜質21656t，全年節約燃料成本約597.7萬元，有效減少了燃料雜質，降低了料耗，提高了效益。同時，燃料雜質減少降低了給料系統故障率和鍋爐受熱面磨損，提高了設備可靠性，運行經濟性提升，全年機組平均負荷率98.53%，同比升高3.92%。此外，供應商隊伍管理更加規范，供貨質量水平得到全面提升。
第4篇：生物質燃料特性范文
1生物質混燃技術分類和國內外應用現狀
從混燃技術上可分為：（1）直接混合燃燒：經預處理的生物質直接輸入鍋爐系統燃燒；（2）間接混合燃燒：將生物質氣化后的燃氣輸入鍋爐系統燃燒；（3）并聯燃燒：生物質在與傳統鍋爐并聯的獨立鍋爐中燃燒，將所產蒸汽供給發電機組.根據混合點位置不同，直接混合燃燒又可分為共磨方案（在磨煤機前混合）、共管方案（在磨煤機后煤粉管道內混合）和獨立噴燃方案（在鍋爐燃燒室混合）.獨立噴燃方案將成為未來發展方向[2].從生物質形態上可分為直接破碎混燃和成型顆?；烊?
歐洲及北美等發達國家從上世紀90年代開始進行了多種混燃技術的示范工程，取得了一系列重要的成果.截至目前，國內未見在煤粉爐中使用獨立噴燃方案燃用生物質成型燃料的實際工程實例報道.
2生物質混燃技術的關鍵設備和系統分析
受散狀生物質收集半徑所限，常規秸稈類生物質無法遠距離運輸，在一定程度上限制了生物質混燃電站的生物質供應鏈，而蓬勃發展的生物質成型燃料產業將會使生物質混燃技術進入全新的發展階段.先進的生物質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%），生物質燃料的能量密度得到大幅度提高，對長期儲存及遠距離運輸十分有利，使生物質發電項目不再受秸稈收集半徑的制約，真正實現全行業規模化應用.以下以獨立噴燃方案為例，對混燃技術相關設備及相關系統進行分析.
2.1生物質成型燃料的儲存運輸處理系統配置要求
入廠原料采用生物質成型顆粒燃料的混燃技術，一般要求顆粒粒徑在10 mm左右.此模式能克服傳統生物質易堵塞特性.歐洲實踐經驗表明，生物質顆?？纱娣庞诜忾]式料場，通過刮板機上料；也可在電廠內存放于大型筒倉之中，通過皮帶輸運.為了釋放長期存儲可能產生的熱量，筒倉通常需要設置螺旋給料、斗提等自循環系統，并配有可燃氣體濃度監測裝置及爆破門，以進一步提高安全性.由于生物質成型燃料的加工過程已經完成了纖維破碎，因此可經倉儲、輸送過程后直接進入后續的制粉工藝.
2.2粉碎設備
生物質混燃共磨方案使用電站原有的磨煤機制粉系統磨制生物質燃料有一定的局限性，運行期間需要關注磨煤機電流、石子煤量、出口風溫等特性指標，需嚴格控制較低的混燃比例，以免造成生物質燃料阻塞磨煤機，引起磨煤機故障.另外，需要嚴格關注送粉管道揮發分濃度，避免出現爆燃事故.該系統設備簡單，但可靠性稍差.
共管及獨立噴燃方案需要單獨配置生物質粉碎設備.經國內外調研，粉碎終點粒度控制在3 mm以下較佳[1]，可在約1 000℃的爐膛內充分燃燼.目前主要有兩種類型設備可實現規?；瘧?
（1） 錘片粉碎機（Hammer Mill）
如圖1所示，此類設備非常適合粉碎處理秸稈、木材等生物質類物料，技術成熟可靠[6].通常為臥式結構，錘片在機內高速飛轉，將物料錘碎至需要的過篩尺寸.國內主要應用于飼料及食品行業，國產設備單機最大生產能力約5～10 t·h-1.近期，隨著生物質成型燃料加工行業的興起，也有個別廠家能夠設計生產能力20 t·h-1以上的產品，但目前尚無實際運行業績支撐.國外設備經驗較豐富，如瑞典BRUKS公司的最大型號單機額定功率500 kW，配有470塊錘片，轉子直徑1 600 mm，錘片末端線速度達78 m·s-1，濾網面積可達8 m2，設備價格高達300萬元.
圖1錘片粉碎機
Fig.1
Hammer mill
（2） 雷蒙磨粉機（Raymond Mill）
如圖2所示，此類設備歷史悠久，在國內外礦產品粉體加工領域應用廣泛[7] .該設備為立式結構，工作原理為：旋轉磨輥在離心力作用下緊滾壓在磨環上，將物料碾壓破碎成粉；內置旋轉鏟刀防止物料堆積；磨內通風把成粉的物料吹起，達不到粒度要求的物料被分析機阻擋后重回到磨腔繼續研磨；達到粒度要求的物料則可通過旋轉分析機后進旋風分離器分離收集.國內一些制造廠對傳統技術進行升級，成品粒度更小，比功耗更低，但在生物質領域的適應性尚不明確.國內設備供應商維科重工曾配合筆者單位進行了生物質成型顆粒燃料的試磨試驗，可以預期185 kW最大型號設備單機生產能力達20～40 t·h-1，成品粒度在0.5 mm以下.
圖2雷蒙磨粉機
Fig.2
Raymond mill
2.3燃燒器要求及氣力輸送配置
生物質燃料收到基含有約70%的揮發分，極易點燃及燃燼.國外一些公司開發了先進復雜的生物質專用燃燒器，但在筆 者調研時發現十里泉電廠混燃示范項目實踐中丹麥進口燃燒器的故障率較高，電廠已將其改造為簡單的鋼管燃燒器，且運行效果佳.燃燒系統的關鍵是將一次風量與燃料量相匹配，經初步計算四角切圓煤粉爐中獨立噴燃方案，配10 t·h-1的生物質燃燒器推薦配一次風量為4 000 Nm3·h-1.合理地選擇一次風速，并將其作為輸送介質將生物質粉末吹送入燃燒器時宜選擇稀相壓送式裝置，這在氣力輸送行業有豐富的經驗，在此不再贅述[8].
2.4混燃對鍋爐受熱面的影響
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直燃領域的一個技術難點，直接燃燒產生KCl等物質在含Cr合金鋼受熱面上發生沉積而導致嚴重的氯腐蝕問題.堿金屬氯化物的高溫腐蝕，直接限制了熱力工質參數的進一步提高，導致目前生物質直燃電站的熱電轉換效率偏低.但在混燃技術領域，實驗室及現場測試均表明，燃煤中含量較高的S元素及Al，Si，Fe類灰成分，將會使K等堿金屬形成高熔點化合物，Cl元素則以超低濃度氣相HCl的形式隨煙氣排放，因此混燃時的腐蝕速率比直燃技術低很多數量級[9].控制混燃熱量比在15%以下（質量比<20%）時，傳統鍋爐并不需要做特別的改進，對鍋爐運行可靠性不會造成影響.
2.5環境影響分析
生物質低灰低硫高揮發分的特性，宜與燃煤形成互補效應.大量研究表明，在傳統電站中混燃少量的生物質后，單位供電量下的SO2，NOx，粉塵等污染物排放強度均可降低，且不會對原配置的環保設備造成負面影響，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.值得關注的是，對于某些秸稈類生物質內的高堿金屬，燃燒煙氣可能有促使釩基SCR催化劑中毒的風險[10]，尚需進一步研究其機理后，對不同生物質的混燃比進行限制.
由于生物質內C元素在自然界中是循環利用的，同直燃技術一樣，混燃技術中由生物質燃燒產生的CO2可不視為溫室氣體排放.年消耗約15萬t生物質（收到基碳含量按40%計）的混燃技術項目，可因少用煤炭而折算的CO2減排50萬t以上.如果未來實施全球碳排放交易，由此產生的收益將達到1億元人民幣數量級（參考歐洲目前碳排放交易經驗，每噸CO2的減排補貼為25歐元）[11].
2.6混燃比計量與檢測設備
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.混燃比計量可分為兩種方式：
（1） 燃料側計量：實際應用中，綠色電力份額可轉化成生物質混燃熱量比考慮，可由入廠原料汽車衡裝置，或者皮帶及給料機上設置的重力式傳感器計量混燃的生物質重量，之后再綜合入爐煤重量及生物質與煤的熱值實驗室分析數據轉換取得.但對多種生物質燃料的取樣分析過程繁瑣，數據精度不高，且過程中存在大量的人為因素，有以虛假信息換取巨額綠電補貼的可能性.
（2） 煙氣側計量：其原理同考古領域常見的14C斷代法基本相同，已經拓展至環境監測領域[12-13].C元素中放射性同位素14C的半衰期為5 730 a，其化學性質與常見的12C相同，且大氣環境及生物質燃料中的14C/12C比例基本穩定在10-12數量級.由于化石燃料形成年代距今達上億年之久，基本檢測不到14C，因此可通過測量混燃鍋爐排煙中的14C/12C比例精確計量電站的混燃比率（生物基的百分含量）.目前的先進加速器質譜AMS技術測量同位素比值的靈敏度可達10-15至10-16，可對混燃比作出非常準確的判斷.歐美多國已經制定了針對燃料的生物基份額的檢測標準，如ASTM D6866、CEN 15591/15747等，并在積極開發14C同位素同步在線監測技術.我國尚未開展此方面的研究工作.
3當前面臨的主要矛盾及建議
生物質直燃發電的單位造價在萬元·kW-1數量級，而混燃改造的投資低得多，采用國產設備的混燃系統投資僅在百元·kW-1數量級，且混燃技術的燃料熱電轉化效率明顯優于直燃技術，是一種生物質能利用的有效方式.
生物質混燃在發電技術層面的問題已經明晰落實，但受國內監管體系制約，電網公司很難核實混燃電站實際運行中的生物質消耗量，可再生能源補貼量因此很難確定.混燃計量檢測技術已經成為綠電價格補貼政策無法拓展到生物質混燃領域的主要瓶頸因素，嚴重制約了經濟性較好的混燃技術的規?；瘧?
按照2006年頒布的《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》中有關“發電消耗熱量中常規能源超過20%的混燃發電項目，視同常規能源發電項目，執行當地燃煤電廠的標桿電價，不享受補貼電價”的規定，也就是說生物質在燃料比例中要大于80%才能享受補貼，而目前的混燃比例一般在20%以下，所以生物質混燃項目并不能享有與直燃電廠等效的電價補貼[14].從目前市場現狀來看，單位熱值的生物質燃料價格仍高于對應的煤價，如無電價補貼等刺激性政策，火力發電廠更加愿意燃用煤，這是目前我國生物質混燃技術無法規模推廣應用的一個主要原因.
建議盡快開發監測生物質使用量的客觀評價體系和煙氣側14C同步在線檢測技術，政策上盡快完善燃料側監管體系和制度，引領生物質產業健康發展.
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第5篇：生物質燃料特性范文
關鍵詞：柴油機；含氧燃料；燃燒過程；排放
中圖分類號：TK464文獻標文獻標識碼：A文獻標DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2013.01.06
隨著我國經濟迅猛發展和汽車保有量的高速增長，能源需求和環境保護問題的雙重壓力日益增加，因而迫切需要發展可以替代的燃料，其中含氧燃料的研究和應用是關鍵[1-4]。含氧燃料通常是指分子結構中含有氧元素的醇類、醚類、酯類等可以在內燃機中單獨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。目前，在眾多的柴油機代用燃料中，生物柴油、乙醇柴油等弱含氧燃料以良好的經濟性、動力性和排放特性而大受歡迎，同時具有無需對發動機進行結構改造而能直接應用等優勢，使其倍受各國青睞[5-6]。
針對醇類、醚類、酯類等含氧燃料各自與普通柴油在發動機上的比對應用，國內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理性的解釋，含羥基的燃料主要為短碳鏈物質，而酯類則以長碳鏈為代表。本文在同一臺發動機上，進行發動機燃燒這些含氧燃料和普通柴油的燃燒分析和排放性能測試，研究低含氧量不同含氧屬性（羥基和酯基）帶來的發動機性能差異，協調這類弱含氧燃料在發動機上的運用。
1 試驗裝置及方法
在不改變柴油機結構形式和供油提前角，僅微調供油量實現原機功率的基礎上，進行柴油機分別燃用生物柴油、乙醇柴油、微乳化生物柴油和普通柴油4種燃料的燃燒過程和排放特性試驗研究，分析含氧燃料在發動機上的應用特點。
試驗樣機為YZ4DB3，主要技術參數以及試驗設備見表1和表2。試驗測量了柴油機在標定轉速不同負荷工況下燃用4種燃料時的缸內燃燒壓力、燃油經濟性和排放特性。
試驗的基礎燃料是0#柴油。生物柴油（Biodiesel）是由餐飲廢油經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）乙醇的調合燃料。試驗用柴油與各含氧燃料的理化特性見表3。
2 燃燒過程分析
圖1為在n=2 900 r/min，pme=0.77 MPa工況下，發動機燃用4種燃料的缸內壓力示功圖、瞬時放熱率和缸內溫度等曲線圖。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最大爆發壓力略低，而MB和E20兩者的缸內最大爆發壓力均大于柴油。從圖1（b）瞬時放熱率曲線可以看出，與燃用柴油相比，長鏈的酯基燃料――生物柴油較高的十六烷值使著火時刻提前約2°CA，滯燃期內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混合氣的形成速度，后續燃燒延緩，放熱率峰值略有降低。
發動機燃用E20和MB時，兩者的放熱時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壓力都比柴油高。出現這種現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，著火延遲期相對延長；低沸點的乙醇以及微乳化的水這兩者微爆引起二次霧化現象[7-8]，使滯燃期內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，燃燒放熱過程更加集中。良好的霧化性能又加速了擴散燃燒的進度，使燃燒終點提前，故而E20和MB的燃燒持續期縮短。
從燃料化學的角度，燃料中氧或者水只對燃燒過程起到調節作用，并不能增加燃料氧化釋放出來的熱量。因此，隨燃料進入整個燃燒反應系統的氧或者水，隨著反應容器內溫度的升高，吸收一部分熱量使其內能提高，因而3種含氧燃料的缸內工質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，生物柴油盡管在進入氣缸后最先著火，但在初期放熱結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，缸內燃燒溫度降低。MB因燃料中含有水，其缸內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，其缸內溫度最低。
圖2為發動機在n=2 900 r/min轉速下各個負荷工況下（各個目標工況一致）有效熱效率的對比。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，發動機燃用生物柴油、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，致使燃燒過程進行完全。而柴油中乙醇以及微乳化油中水的加入，與前文圖1（b）中瞬時放熱率解釋一致，較長的著火延遲期、沸騰汽化帶來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下，使缸內燃燒放熱過程相對集中、等容度高，熱量轉換為功的效率高。因此，MB和E20的熱效率進一步上升。酯基或羥基物質用作燃油后，發動機有效熱效率有不同程度的提高，燃料放熱節奏的改變是主因，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形成的熱力學機理可知，影響NOx生成的最主要的因素有3個：（1）溫度。（2）過量空氣系數（φa大，則造成富氧環境，有利于NOx生成）。
（3）反應在高溫中的停留時間。圖3是在標定轉速下發動機燃用不同含氧燃料的NOx排放。在中低負荷工況下，生物柴油、E20以及MB對發動機NOx排放影響不大，而在高負荷工況下，較高的燃燒溫度對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。在最大負荷工況點，發動機燃用生物柴油和MB時的NOx排放分別增加了11.1%和9.3%，這主要是由于缸內可燃混合氣中參與化學反應的活性氧量上升，更易形成NOx排放。而發動機燃用E20時的NOx排放相對增加量較少，為7.2%。從缸內工質的平均溫度圖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入氣缸使燃料質量增多，發動機燃用E20時缸內溫度最低，因而其NOx排放在這3個含氧燃料中最低。由此可見，在較高的缸內溫度下，由酯基或羥基提供的更多的氧成為NOx快速增長的主要要素。
3.2 CO排放
在標定轉速下，發動機燃用4種燃料的CO排放如圖4所示。CO是燃料不完全燃燒的產物，主要受燃燒溫度和氧濃度大小的影響。在各負荷工況下，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，改善了燃燒過程；燃料中加入水的MB，其CO排放性能介于二者之間，因為水的汽化吸熱在一定程度上降低了缸內燃燒溫度，使CO排放相對于生物柴油略有上升，但和柴油的CO排放差別不大。在10%負荷工況下，發動機燃用乙醇柴油的CO排放為普通柴油的1.5倍，而在全負荷下，兩者大致相當。原因主要有：在低負荷時缸內溫度較低，加之乙醇較高的汽化潛熱進一步降低了缸內燃燒溫度，CO進一步氧化的進程被抑制；而在高負荷下，缸內溫度相對較高，乙醇汽化使缸內溫度降低的作用弱化且燃料自供的氧又能促進燃料燃燒，因而CO排放下降。
E20在高低負荷下CO排放的顯著差異，說明了燃料含氧屬性不能被無限放大，此時醇的另外特性（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度接近，此時CO排放規律可由含氧屬性來解釋。
3.3 HC排放
圖5為發動機在標定轉速下燃用4種燃料的HC排放。由圖可看出，發動機燃用生物柴油和MB時HC排放比柴油降低幅度較大，因為生物柴油是含氧燃料，增加了混合氣中的氧氛圍，使燃燒更完全；再者生物柴油相對的不易揮發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間尺度縮短而使著火稀限區域減少。與生物柴油相比，發動機燃用MB，因燃料含水降低了缸內溫度限制了燃燒，而使HC略有增高。而發動機燃用E20時，在中低負荷下，由于缸內燃燒溫度原本較低，具有較高汽化潛熱的乙醇進缸后吸熱汽化使缸內溫度進一步降低，加之乙醇沸騰汽化會形成更多的著火稀限區域，因而HC排放增加，達到普通柴油的1.7倍；而在高負荷下，發動機缸內溫度較高，乙醇的汽化吸熱造成的缸內溫度降低效應變弱，此時HC排放比發動機燃用柴油時還低，與另兩種含氧燃料的HC排放相接近?？梢?，含羥基的短碳鏈的易揮發性是造成HC排放增多的主要根源。
3.4 碳煙
圖6為標定功率轉速工況下4種燃料的由光吸收系數表示的碳煙排放對比。碳煙的形成主要是由于燃燒室內局部混合氣過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，其氧原子在燃燒過程中可以助燃，因而碳煙排放會大幅度下降。
MB碳煙排放較低的機理在于MB燃燒時混合氣均勻度提高，此外混合燃料中含氧，減緩了局部缺氧現象。加之，燃燒過程中形成的C會與水蒸氣發生水煤氣反應以及OH自由基對活性碳原子的消耗，均會使煙度值降低，其機理見式（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，最大負荷工況下降幅達到47%?？傮w而言，長鏈酯基結構的燃料消煙效果比短鏈醇基結構燃料更明顯。
4 結論
（1）在標定點工況下，與以柴油作為發動機工作的燃料相比較，生物柴油著火時刻約提前2°CA，著火延遲期縮短，放熱率峰值和最大爆發壓力都略低于柴油；而MB和E20開始放熱時刻相對滯后，但放熱過程更集中，放熱率峰值和最大爆發壓力都較發動機燃用柴油時升高。
（2）在大負荷工況下，與柴油相比，發動機燃用3種含氧燃料總體表現為NOx排放增加，而表征不完全燃燒產物的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構相似，其對排放的影響都可以從燃料結構中含氧和十六烷值來解釋；加入水的MB使缸內溫度略有降低，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性，在中低負荷時HC和CO排放明顯較高。
（3）含氧的酯類及醇類的加入同時也帶來了燃料特性（含氧量、沸點、汽化潛熱、粘度和CN值等）等其它方面的改變，對發動機燃燒及排放性能產生很大的影響。因此，需要依據酯或醇的燃料屬性，優化添加比例，使現有發動機能夠滿足相應的排放法規。
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第6篇：生物質燃料特性范文
河南省建設生物質能化產業的重要性和緊迫性
全球每年生物質的總量大約在1.7×1011 噸，估計現在只有6.0×109 噸生物質（約占總量的3.5%）被人類利用。按照能源當量計算，生物質能僅次于煤炭、石油、天然氣，位列第四，占世界一次能源消耗的14%，是國際社會公認的能夠緩解能源危機的有效資源和最佳替代方式，是最具發展潛力的可再生能源。目前，生物質能化利用的主要方向包括：生物液體燃料、生物燃氣、生物質成型燃料、生物質發電、生物質化工等方向。生物質能產品既有熱與電，又有固、液、氣三態的多種能源產品，以及生物化工原料等眾多的生物基產品，這些特質與功能是其他所有物理態清潔能源所不具備的。
據國際能源署統計，在所有可再生能源中，生物質能源的比例已經占到了77%，其中生物質發電、液體生物燃料和沼氣分別占生物質能源利用總量35%、31%和31%。
很多國家成立專門的生物質能管理機構，主要負責相關政策的制定以及部門的協調事宜，如巴西“生物質能委員會”，印度“國家生物燃料發展委員會”，美國“生物質能管理辦公室”等。
很多國家都制定了關于生物質能發展的長期規劃，確定了具體的發展目標，如美國“能源農場計劃”，巴西燃料乙醇和生物柴油計劃，法國生物質發展計劃，日本“新陽光計劃”，印度“綠色能源”工程等。各國都采取了積極務實的生物質能源發展政策與措施，如歐盟主要采取了高價收購、投資補貼、減免稅費以及配額制度等。美國主要采取了擔保貸款、補助資金和減免稅費等。
2011年，最具代表性的生物燃料――燃料乙醇全球產量達到了7 000萬噸，美國燃料乙醇產量達到4 170萬噸。近期美國已把生物質能的重點轉向第二代先進生物燃料，《能源獨立與安全法》（EISA）強制要求2022年生物燃料用量達到1.1億噸，其中先進生物燃料為6 358.8萬噸。第二代生物燃料指“壽命周期內溫室氣體排放比參考基準減少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。為實現此目標，美國政府采用了投資補助和運行補貼（每加侖1.01美元，約合2 123元/噸，按匯率6.3計算）等方式大力鼓勵先進生物燃料相關的研發、中試、示范和商業化項目建設，已建試驗、示范裝置45套，預計2～3年內可以實現商業化規模生產。
生物質成型燃料方面，歐美的發展最為發達，其主要以木質生物質為原料生產顆粒燃料，其成型燃料技術及設備的研發已經基本成熟，相關標準體系也比較完善，形成了從原料收集、儲藏、預處理到成型燃料生產、配送和應用的整個產業鏈。截至2010年，德國、瑞典、加拿大、美國、奧地利、芬蘭、意大利、波蘭、丹麥和俄羅斯等歐美國家的生物質成型燃料生產量達到了1 000萬噸以上。
美國POET公司、美國杜邦公司、意大利M&G公司、西班牙Abengoa公司等將于2014年前運行5萬噸以上規模的纖維乙醇廠。
生物質精細化工產品目前已達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。據分析，從生物質制取的化學品現已占化學品總銷售額10%以上，并以每年7%～8%的速率增長。美國國家研究委員會預測，到2020年，將有50%的有機化學品和材料產自生物質原料。殼牌公司認為，世界植物生物質的應用規模在2060年將超過石油。
隨著技術的進步，未來生物質能化開發利用將向原料多元化、產品多樣化、利用高值化、生產清潔化方向轉變，纖維乙醇生產成本進一步下降，與糧食乙醇相比將具競爭優勢，成為液體生物燃料的主流產品;大中型沼氣是極具潛力的新興生物能源方向;以纖維素糖為平臺的生物化工產業的興起，將減少對化石資源的依賴，促進綠色發展。遠期生物質快速熱解制生物燃料和微藻生物燃料也將有較大的發展空間。
總體上看，我國以燃料乙醇為代表的生物質能化產業發展基本達到世界先進水平，推廣使用技術成熟可靠、安全可行。在法律、政策、規劃、試點等方面開展了創造性的工作，為今后的工作打下了基礎。
河南生物質能化產業發展基礎
作為農業大省，河南生物質資源非常豐富。僅農業剩余物的干重量每年為7 000萬噸，占全國1/10。林業剩余物資源量每年為2 000多萬噸，其中生態能源林近期規劃500多萬畝，遠景規劃1 200萬畝。
河南省生物質能化開發利用起步較早，2004年即在全國率先實現了乙醇汽油全覆蓋，成功創造了乙醇汽油推廣的“河南模式”。目前，河南省生物質能化利用主要涵蓋了生物質成型燃料、液體燃料、氣體燃料和發電等方向，涉及燃料乙醇、纖維乙醇、沼氣、成型燃料、生物柴油、生物質發電、乙二醇、乳酸等產品，2010年生物質能利用折標煤420萬噸。
液體生物燃料產品產量超過70萬噸居全國第一，其中燃料乙醇產量超過60萬噸，約占全國的30%，燃料乙醇消費量超過30萬噸。2009年底，河南天冠建成投產了全球第一條萬噸級秸稈纖維乙醇生產裝置，實現連續規模化生產，建立了完整的工藝路線，掌握了多項具有自主知識產權的關鍵技術，部分指標接近或超過國外先進水平，已經通過了國家驗收，具備了進一步產業化放大和推廣的條件。全省能源林面積超過300萬畝，開展了生物柴油的實驗生產，具備了規?；a的技術能力。
建成了國內最早的工業化沼氣項目并獲得了廣泛推廣和應用，擁有全球最大的1.5億立方米/年工業化沼氣裝置，配套3.6萬千瓦沼氣發電項目已經并網發電，同時供40萬戶居民生活、2 500輛公交和出租車使用。農村戶用沼氣達到361萬戶，普及率18%，大中型沼氣達到2 360處。
生物質發電總裝機45萬千瓦居全國前列，年發電量約10.6億千瓦時。
目前，河南省生物質成型燃料產品產能已超過30萬，年產量20多萬噸，居華中地區首位，其中建立位于河南省汝州市的生物質壓塊燃料生產工程，目前年產生物質成型燃料3萬噸，正在形成年產10萬噸的生產基地，通過示范建設，建立了壓塊成型燃料生產廠原料最佳收集模式、清潔生產模式、成型燃料產業發展模式，生產電耗為40kW?h/t～50kW?h/t，實現了壓塊成型燃料的產業化生產。建立在洛陽偃師市和河南汝州市的成型燃料設備生產基地，目前正在形成年產300臺套的生產能力。
生物制氫方面國內還沒有產業化，近幾年，國內少數學者主要圍繞提高光合細菌的光轉化效率等方面，著手對光合細菌制氫進行了實驗研究，并取得了一些重要進展。河南農業大學在國家自然科學基金、863計劃等項目支持下，正在按照生產性工藝條件進行太陽能光合生物制氫技術及相關機理的研究，并且已經取得了一定的突破，成為河南省重要的制氫技術儲備。
生物質化工產品總產量超過10萬噸。河南財鑫集團2010年建成纖維乙二醇中試裝置，形成了整套工藝技術，達到國內先進水平，正在進行萬噸級產業化示范;河南宏業生化2011年建成全球首套生物質清潔生產2萬噸/年糠醛聯產乙酸裝置，已實現連續規?；a，達到國際先進水平。
河南農業大學、鄭州大學、河南能源研究所等一批科研機構有較強的生物質能源研發實力。
河南省從事生物質能研發和產業推廣的單位上百家。
2013年，生物質能化產品總產值超過100億元。
總體來說，河南省生物質能開發利用起步較早，達到國內先進水平，其中燃料乙醇、沼氣和秸稈成型燃料等技術和裝備居國內領先地位。
河南省發展生物質能化產業的總體要求
堅持資源開發與生態保護相結合，以不犧牲農業和糧食、生態和環境為出發點，科學開發鹽堿地、“三荒”地等宜能非耕地，規?；N植新型非糧能源作物與生態能源林，加強農林牧剩余物資源、城市生活垃圾與工業有機廢水、廢渣管理，堅持梯級利用、吃干榨凈，建立標準化生物質能化原料收儲運供應體系，推動生物質能化產業綠色低碳循環發展。
堅持頂層設計與先行先試相結合，把握世界生物質能化產業發展方向，統籌謀劃國家生物質能化發展的新模式、新途徑，破解關鍵制約瓶頸和體制機制障礙，以資源、技術、市場發展現狀為前提，在河南先行先試，以點帶面，積極推進，努力探索具有示范帶動意義的生物質能化全產業鏈發展模式。
堅持自主創新與開放合作相結合，立足現有產業基礎，整合聚集國內研發力量和專有技術，強力推進生物質能化核心技術開發，加快關鍵裝備集成，占領世界生物質能化產業發展新高地。開展國際交流與合作，合理引進國際先進技術、裝備與人才，帶動生物質能化產業全面發展。
堅持重點突破與整體推進相結合，以纖維乙醇產業化為突破重點，推進沼氣高值化利用、生物化工和生物質能化裝備規模化生產，加快纖維丁醇、航空生物燃料、微藻生物柴油、生物質快速熱解制生物燃料等先進產品與工藝研發步伐，整體推進生物質能化高起點產業化開發利用，培育規模大水平高的戰略性新興產業。
堅持政府推動與市場運作相結合，發揮政府主導作用，制定積極的產業政策，引導多種經濟主體投入，扶持生物質能化企業規?；l展。建立有效的市場激勵機制，營造良好發展環境，發揮市場配置基礎作用，以市場開拓帶動生物質能化產業持續健康發展。
在發展目標上，充分發揮河南生物質能化開發利用的資源、技術和實踐優勢，集聚優勢企業和科研機構，吸引國內外生物質能化領域領軍人才，開展生物質能化資源梯級循環利用，做大做強生物能源裝備制造業，在全國率先建成規模最大、實力最強、技術最先進的生物質能化示范區，全面發揮示范區的示范、輻射和帶動作用，打造全國的生物質能化源科研、裝備制造和推廣應用基地，占領世界可再生能源領域新高地。
近期目標（2014-2015年）：規劃投資200億元以上，新增工業產值188億元以上。重點推進纖維乙醇產業化，穩定糧食乙醇產量，纖維乙醇生產能力達到50萬噸/年，纖維乙二醇等多元醇生產能力達到10萬噸/年，聯產糠醛達到5萬噸/年，新增大中型沼氣生產能力16.5億立方米。生物柴油總生產能力達到50萬噸/年，其中高品質航空燃油占10%以上。新增年產5～10萬噸的成型燃料生產基地2個，生物質成型燃料生產能力達100萬噸;初步奠定生物質能化示范省產業基礎，確立生物質能化發展基本模式。
中期目標（2016-2020年）：規劃投資1 000億元以上，新增工業產值1 600億元以上，其中裝備制造700億元。纖維乙醇生產能力達到300萬噸/年，纖維乙二醇等多元醇生產能力達到50萬噸/年，聯產糠醛達到50萬噸/年，新增大中型沼氣生產能力62億立方米。生物柴油總生產能力達到400萬噸/年，其中高品質航空燃油占30%以上。建成500個左右的生物質成型燃料加工點，形成約250萬噸的生產能力。帶動生物質能化技術升級，基本建成國家生物質能化示范省。
河南省生物質能化產業創新的重點任務
重點發展纖維乙醇、纖維乙二醇、纖維柴油、糠醛、沼氣，實施醇電、醇氣、醇肥、醇化多形式聯產，著力提升農林剩余物的資源化利用水平;積極建設工業、畜牧業、農村大中型沼氣工程，提高城鄉有機垃圾資源化利用水平，加快構建新型農村社區配套的分布式生物能源體系;積極拓展生物質化工，初步形成規?；纳锘ぎa業鏈;完善生物質成型燃料體系的原料收集、儲存、預處理到成型燃料生產、配送和應用的整個產業鏈，積極推進生物質成型燃料的產業化、規?；a及應用模式，開拓生物質成型燃料應用新途徑，大規模進行燃油、燃氣替代應用，與煤炭形成相當競爭力;大力推進生物質能化裝備產業;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生物燃料技術示范。
（一）纖維乙醇產業化
在纖維乙醇產業化方面，圍繞纖維乙醇生產，著力提升纖維乙醇生產和綜合利用技術水平、裝備和自動化水平，能源利用轉化效率和經濟性指標達到國際領先水平。形成包括科技研發、裝備制造、工程設計建設、生產運營、人才培養和隊伍建設在內的完整產業體系;形成秸桿采集、儲存、調運、纖維素酶生產和配送、纖維乙醇生產與集中脫水加工等較為完備的生產經營管理模式，實現纖維乙醇產業化重大突破。
1.纖維乙醇產業化步驟
發揮天冠、中石化、中石油等能源骨干企業人才、技術、資金、管理和市場優勢，不斷提高生物質資源能源化轉化效率，實現不同原料、不同規模、不同產品梯級開發產業化發展。因地制宜，結合城鎮化和新農村建設，以產業集聚區為依托，采取不同產品結構模式，設計建設3～10萬噸不同規模纖維乙醇廠。實施沼渣和爐灰還田，保持土地資源和糧食生產可持續發展。
――采取“醇―氣”模式建設纖維乙醇工廠，實現木質纖維素分類利用，纖維素生產乙醇，半纖維素生產沼氣聯產，木質素殘渣發電供熱。
――結合現有秸稈電廠，采取“醇―電”聯產模式，首先利用秸稈中的纖維素生產乙醇，剩余木質素廢渣作為電廠燃料和半纖維素等產生的沼氣聯產發電，重點解決醇、氣、電一體化技術和裝備系統集成。
――在糠醛和木糖（醇）生產集中地區，整合糠醛、木糖（醇）生產規模，以玉米芯為原料，首先用半纖維素生產糠醛或木糖（醇），剩余糠醛或木糖渣中纖維素生產乙醇，剩余木質素作為燃料發電，實現纖維乙醇、糠醛（木糖）和發電聯產，提升原料資源利用效率，解決生產環節污染問題，實現“醇―化―電”一體化發展新模式。
2.實施關鍵技術創新工程
――開展纖維素酶生產技術提升研究，不斷提高菌種產酶效率，提升自控水平，進一步降低纖維素酶生產和使用成本，建設配套生產和供應基地。
實施關鍵技術創新工程，重點開展纖維素酶生產、原料預處理、酶解發酵三大關鍵步驟技術攻關，進一步提高纖維乙醇的技術經濟性。
――加大能源植物優選培育和能源作物基地建設力度，利用河南省未開發荒地，種植能源作物，提高原料畝產和纖維素含量，開展規模化能源作物種植。
――依托車用生物燃料技術國家重點實驗室，整合高?；A研究資源，重點解決纖維素酶、木聚糖酶等多酶系生產菌種構建，篩選優化高效、耐逆菌株，提高纖維素酶生產效率和發酵酶活，提高多酶系酶解效率，實現纖維素酶生產和使用成本大幅降低。
――構建高效、長壽命、高耐受性代謝工程菌株，選育馴化適合工業化生產的混合糖發酵菌株，實現纖維素、半纖維素共同發酵生產乙醇，提高原料轉化乙醇效率，建設萬噸級技術示范工程。
――開發連續高效低能耗預處理技術和設備、提升同步糖化發酵、蒸餾濃縮耦合等工藝技術水平，形成3～10萬噸工藝技術包。
（二）沼氣利用與農村新能源體系建設
1.工業大中型沼氣與高值化利用
實施纖維乙醇-沼氣聯產，提升食品、輕工、化工、生物醫藥等行業的廢渣、廢液聯產沼氣水平，重點建設日產5萬m3、10萬m3以上的大規模工業化沼氣工程，通過高溫全混厭氧發酵、中溫上流式厭氧污泥床、膨脹顆粒污泥床相結合的工藝提高厭氧發酵COD去除率、擴大沼氣消化液資源化利用規模，降低有機廢水好氧處理的負荷。開展以沼氣綜合利用為核心的企業泛能網示范，提高能源利用效率，減少污染物排放。鼓勵沼氣規?；a生物天然氣入站入網，壓縮生物天然氣（CBNG）用作車用燃氣、居民用氣及發電。
工業大中型沼氣主要圍繞纖維乙醇、生物化工、食品等高濃度有機廢水、廢渣排放企業，按照集中就近原則，合理布局，優先配套建設分布式能源供應系統。
2.農村大中型沼氣和農村新能源體系建設
按照堅持走集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮化道路的要求，將生態文明理念和原則全面融入新型農村社區，構建農村新能源體系。以大中型沼氣建設為核心，加快農村能源消費升級，為新農村建設提供高品位的清潔能源，提高農村居民生活質量，改善居住環境，推進生物能源鎮（社區）示范，推動綠色、健康、生態文明的新型農村社區建設。依托大型養殖企業或利用秸稈建設大型沼氣集中供氣工程，并在條件具備的社區試點沼氣分布式能源，實現氣、電、熱聯供。開展農村微電網示范，探索可持續的運營模式。開展太陽能熱水系統和地熱能采暖并提供生活熱水示范項目建設。根據各地資源條件，開展沼氣、小水電、太陽能、地熱能、風能等多種能源組合的用能方式示范，探索適宜中部地區的農村能源發展模式，推動農村新能源體系建設。
3.城市生活垃圾沼氣
在省轄市或地區性中心城市，結合城市污水和有機垃圾收集，建設大型或超大型工業沼氣工程。對生活垃圾進行二次集中分類處理，構建“有機廢棄物―厭氧發酵―沼氣發電―沼液沼渣制肥”等循環經濟鏈條。在建或新建垃圾填埋場配套建設填埋氣回收裝置生產沼氣，鼓勵大中型垃圾填埋場建設沼氣發電機組。
4.生物質熱解氣化
以城市廢棄物和農村生物質廢棄物為對象，結合工業園區的能源需求，建立熱電氣聯供的生物質燃氣輸配系統示范工程。大力推行區域集中處理模式和循環經濟園、工業園等園區模式，選取已經啟動基礎設施建設程序的項目作為示范工程，真正做到科技與需求相結合、技術與產業相結合。提高生物質氣化技術水平，限制生物質氣化產業發展的一個主要原因是技術仍處于較低水平，未來的發展首先要解決技術問題，包括加強生物質氣化基礎理論研究，提高氣化爐工作效率、燃氣凈化效率，提高裝備系統穩定性，增強系統自動化程度，完善產業鏈各項關鍵技術，打造生物質氣化技術流水線生產。擴展氣化技術應用領域，不但要將生物質氣化技術應用于木質生物質原料，還需根據生物質原料來源及單位用途，發展適于工業生物質、農業生物質、城市生活垃圾等多元生物質氣化技術，并根據用途發展高品質燃氣技術、氣化供熱、發電、制冷等多聯產技術。實現生物質氣化技術產業裝備生產的規?；?，提高裝備的設計水平，擴大裝備的生產規模，實現設備的系列化、標準化、大型化，并完善上下游相關企業單位，實現裝備技術的自主化設計制造，取得自主知識產權，構建完整的生物質氣化技術裝備設計與制造產業鏈。
5.生物質制氫
河南省乃至我國的生物制氫技術尚未完全成熟，在大規模應用之前尚需深入研究。目前需要解決的問題還很多，如高效產氫菌種的篩選，產氫酶活性的提高，產氫反應器的優化設計，最佳反應條件的選擇等。生物制氫技術利用可再生資源，特別是利用有機廢水廢物為原料來生產氫氣，既保護了環境，又生產了清潔能源，隨著新技術的不斷開發，生物制氫技術將逐步中試和投產，成為解決能源和環境問題的關鍵技術產業之一。
（三）成型燃料產業化
在成型燃料產業化方面，發揮河南省科學院能源研究所有限公司、農業部可再生能源重點開放實驗室、河南省生物質能源重點實驗室、河南省秸稈能源化利用工程技術研究中心等科研院所的人才和技術優勢，依托河南省秋實新能源有限公司、河南奧科新能源發展有限公司、河南偃師新峰機械有限公司等企業，加大生物質成型燃料的關鍵技術突破和產業化推廣。完善生物質成型燃料原料、工藝、產品、應用等環節，建設原料收儲運模式，優化組合工藝生產線、降低能耗、提高自動化控制程度，加大推廣力度和規模。
1.成型燃料產業化步驟
――根據河南省不同地域的生物質原料分布產出規律，結合生物質成型燃料生產模式及生產企業生產實際情況，開展收儲運的理論研究和試驗示范，建立生物質原料的收儲運模式，解決農林生物質原料收儲運成本費用問題。建立健全農林生物質原料收儲運服務體系，建立適宜不同區域、不同規模、不同生產方式的農林生物質原料收儲運體系。在河南省有代表性的區域，建成規模不小于5萬噸/年的成型燃料收儲運生產示范體系。
――研究生物質物料特性參數、生物質成型過程特性參數以及成型產品特性參數在線式數據采集與控制系統，保證生物質成型燃料全生產系統的智能化控制，保證成型系統穩定持續運行。將生產系統穩定生產時間提高到5 000小時/年，實現工業化連續生產。
――根據河南省不同地域原料特性，開發出以木本原料為主的高產能、低能耗的顆粒燃料成型機組，單機生產規模達到3-5噸/小時，成型燃料生產電耗達到60kW?h以下;配套設備完整匹配，形成一體化連續生產能力，示范生產線規模達到1萬噸/年;選擇代表性區域，建成年產2萬噸以上顆粒燃料示范生產基地。
――根據河南省不同地域原料特性，開發出以草本原料為主的高產能、低能耗的塊狀成型燃料成型機組，單機生產規模達到3-5噸/h，成型燃料生產電耗達到40kW?h以下;配套設備完整匹配，形成一體化連續生產能力，示范生產線規模達到3萬噸/年;選擇代表性區域，建成年產5萬噸以上顆粒燃料示范生產基地。
2.成型燃料規?；娲茉搓P鍵技術與工程示范
針對目前生物質成型燃料在燃料利用環節存在能源轉化效率不高、應用規模小，高效綜合利用及清潔燃燒技術水平不高等問題，開展成型燃料氣化清潔燃燒關鍵技術設備研發和推廣，從而實現生物質成型燃料的高效清潔燃燒利用，規?；娲加汀⑷細獾惹鍧嵢剂?。
――研發成型燃料高效氣化及清潔燃燒關鍵技術，開發生物質成型燃料沸騰氣化燃燒爐、大型高效氣化爐，研制低熱值燃氣高效燃燒及污染控制技術，取得生物質氣化系統與工業窯爐耦合調控技術。燃燒設備規模達到MW級，能源轉換效率達到75%，各項環保指標達到燃油或燃氣爐窯排放指標。建設年消耗千噸的生物質成型燃料的氣化燃燒替代工業窯爐燃料的示范工程，實現生物質能源在工業窯爐上應用的突破。
（四）開發相關生物化工及綜合利用產品
積極推進生物化工產品技術研究和產業化示范，實現對石油、天然氣、煤炭等化石資源的替代。圍繞纖維乙醇的副產物如二氧化碳、木質素等開展綜合利用，提高產品的附加值;開展纖維質原料制取乙二醇項目產業化示范;拓展生物乙烯及下游產品產業鏈，開拓乙醇深加工新產業鏈;開發生物丁醇和生物柴油相關生物化工品。
1.二氧化碳基生物降解材料和化學品
加強高活性、安全、低成本催化體系研究，突破反應條件溫和、環境友好的聚合工藝和非溶劑法提取技術，開展二氧化碳基生物降解材料及下游制品的產業化示范。積極研發二氧化碳與甲醇一步法合成碳酸二甲酯等關鍵技術，重點發展聚碳酸亞丙酯樹脂、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、發泡材料和阻隔材料等深加工產品。
2.纖維乙二醇、丙二醇、丁醇、糠醛下游產品產業化
依托天冠、財鑫等在生物化工技術研發方面具有優勢的大型企業集團，開展纖維質糖平臺為基礎的生物化工醇技術攻關和產業化示范，重點發展纖維乙二醇、丁醇等高附加值產品產業化示范。依托宏業生化發展糠醛下游深加工產業鏈包括乙酰丙酸、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技術優化改進和產業化示范，提高生產效率和產品收率、質量，正在建設萬噸級產業化示范裝置，到2015年完成10萬噸級乙二醇、丙二醇生產裝置，到2020年形成50萬噸生產能力。
開展纖維素水解物生產丁醇菌種的選育（葡萄糖木糖共利用），推進細胞表面固定化技術及其反應器的開發，采用反應-吸附耦合的過程集成研究，縮短發酵周期，提高產物濃度和分離效率，2015年完成2萬噸級纖維丁醇示范，2020年形成10萬噸/年纖維丁醇生產能力。
開展以糠醛為原料的乙酰丙酸、糠醇、二甲基呋喃、四氫呋喃、呋喃樹脂等產品的深度開發，2015年建成連續化和規模化生產基地，2020年形成年加工50萬噸糠醛生產規模。
3.生物乙烯及下游產品
開展乙醇高效催化制乙烯產業化示范。著力突破乙醇脫水制備乙烯催化劑關鍵技術，提高催化劑的選擇性、壽命和催化效率，實現生物乙醇生產乙烯工藝的長周期、低成本、穩定運行。完善提升乙烯-聚乙烯-塑料制品和乙烯-環氧丙烷-乙二醇-聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）兩條產業鏈，大力發展塑料制品、包裝材料和高端服裝面料。
4.木質素高值化開發利用產品
提高木質素綜合利用水平，重點開發膠粘劑、有機緩釋肥料、木質素復合材料、水泥保濕劑、高值燃料等產品，拓展其在化工、農林、建筑等領域的應用范圍。
（五）微生物柴油產業化
根據國內外現有研究成果，結合綠色化和生物精煉概念的理念，實現微生物柴油的產業化。微藻等微生物養殖和生產生物柴油技術實現重大突破，開展萬噸級工業化示范。集合微藻等微生物優良品種選育、高效轉化、規模化養殖、油脂提取精煉等核心技術，開展工業化養殖、生產示范，實現微生物柴油和副產品的多聯產。
1.木質纖維素生物質的綜合處理技術
木質纖維素生物質主要成分為纖維素、半纖維素和木質素，經過一定的物理/化學處理，木質纖維素糖化，用于微生物的培養。副產物中的糠醛等物質會影響微生物的生長和代謝，綜合的處理技術目標是將這些副產物控制在最低的水平，同時達到最高的降解效率。酸堿和離子液等化學處理要配合溫度、壓力，適度的破碎要配合微波、超聲、蒸汽爆破技術，從而達到能量消耗最小，水解產物變性最少的效果。這些處理技術綜合起來需要針對不同物料有序實施。
2.產油微生物脂類代謝的遺傳調控
對于產油微生物油脂過量積累的機制當前還停留在生化水平上。利用基因組學、蛋白組學和轉錄組學技術，研究產油微生物脂肪代謝的基因調控機制，通過對某些關鍵基因實施遺傳修飾，使其朝著人為設定的代謝流方向發展，最大限度的發揮轉化作用。理解脂肪代謝的基因調控原理還有利于通過不同發酵模式調控油脂積累，有利于更好的利用工業廢棄物生產油脂，有利于通過培養基營養限制調控脂肪的積累，有利于利用小分子誘導物調控細胞的繁殖和脂肪積累。
3.微生物柴油原位轉酯技術
傳統的微生物柴油生產周期長、成本高，而且打破微生物堅實細胞壁的操作很難實施?；谖⒃宓任⑸锷锊裼蜕a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步將大大影響生產成本，決定著生物柴油加工產業的經濟效益。近期“原位”轉酯方法用于藻類生物產油生產受到密切關注，這種在細胞內酯類與醇類接觸直接發生轉酯反應，而不需要將脂類提取出來再與其發生反應。這種直接轉酯技術，不僅能夠用于微生物的純培養物，同時有效適用混合培養產物的生物柴油生產。研究顯示，原位轉酯技術能夠降低樣品中的磷脂的量，甚至達到不能檢出的水平。生物質的含水量會極大的影響油脂的提取率，而小球藻原位轉酯研究發現，適當增加轉酯反應底物醇的比例能夠從含水量較大的生物質中獲得較高產率的生物柴油，將大大減少微生物生物柴油的能量消耗和設備投入，明顯降低生產成本。
4.生物精煉概念下的微生物柴油生產技術體系
木質纖維素物質來源廣泛，如果在處理過程中將某些附加值較高的化學提取出來將會大大提高收益。同時，將微生物菌體所含的營養物質充分利用也會大大節省原料成本，例如將酵母菌提油后的殘渣經過加工脫除抗營養因子后再用到微生物培養基的配制，可以節省大量含氮營養添加物。轉酯反應的副產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原料，甚至粗甘油用于培養基添加會提高微生物油脂的積累。廢水處理可以用厭氧發酵生產甲烷或氫氣，也可以通過微藻培養回用有機營養物。
5.生物柴油相關生物化工品
積極利用生物柴油副產品甘油，采用高活性、高選擇性的催化劑，突破反應熱移除、微生物法二羥基丙酮等關鍵技術，重點開發環氧氯丙烷、乙二醇、丙二醇、十六碳酸甲酯、二羥基丙酮（DHA）等高附加值精細化工產品，拓展其在醫藥、化工、食品等領域應用范圍，實現資源高效綜合利用。
6.生物質乙酰丙酸平臺化合物
完成以玉米秸稈為原料水解生產乙酰丙酸工藝的優化設計與中試，解決生產過程設備腐蝕問題，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工藝設計，將生物質高效轉變為乙酰丙酸等平臺化合物。完成千噸級的生物質水解生產乙酰丙酸聯產糠醛工藝、乙酰丙酸酯化工藝中試裝置的建設及運，完成放大級的生物質水解的生產乙酰丙酸工藝包的開發設計。
7.生物質間接液體燃料
開展生物質間接液化技術及產品開發，利用生物質先氣化成合成氣（由CO和H2組成的混合氣體）、然后再將合成氣液化得到的產品，如甲醇、二甲醚、費托汽柴油等，逐步建立中試及示范工程。
8.生物質納米材料
以生物質作為原料合成碳基納米材料、多孔碳材料及復合材料，所制備的納米材料具有優異的固碳效率、催化性質和電化學性質，使其在催化劑載體、固碳、吸附、儲氣、電極、燃料電池和藥物傳遞等領域潛在重要應用，使其成為合成技術研究的熱點。
（六）強化生物質能化裝備產業化與基地建設
圍繞生物質能化產品規?；_發利用，依托特色產業集聚區，發揮骨干裝備制造企業的產業基礎和技術優勢，加強與國內外優勢生物質能化裝備企業和專業科研院所合作，整合上下游企業，完善特色生物質能化裝備產業鏈。突出集成設計、智能控制、綠色制造和關鍵總成技術突破，培育一批具有系統成套、工程承包、維修改造、備件供應、設備租賃、再制造等總承包能力的生物質能化裝備大型企業集團，建設一批特色鮮明、技術先進、在全國有重要影響的生物質能化裝備基地。
1.農林原料收儲運裝備
以洛陽、許昌等農機產業集聚區為重點，集合國內先進農林機械制造企業，引進國外先進制造技術，骨干企業，重點突破秸稈剪切、拉伸、壓縮成型等基礎共性技術，大力發展稻麥撿拾大中型打捆機、玉米秸稈收割調質鋪條機、棉稈聯合收割機、能源林木收獲機械、高效粉碎機械與成型機等重大整機產品，帶動相關零部件產業配套發展，切實提高生物質收集、裝載、運輸、儲藏的高效性和通用性。
2.纖維乙醇成套裝備
以南陽新能源產業集聚區為重點，依托天冠集團現有纖維乙醇成套裝備，集成國內外先進技術，加大設計研發力度，加快推進具有自主知識產權的纖維乙醇成套裝備技術提升，打造世界領先的纖維乙醇成套裝備制造基地。重點開發原料預處理低溫低壓、大型連續汽爆技術和裝備，纖維素酶大型、高效生產技術和裝備，大型高效連續酶解發酵技術和裝備，高抗堵蒸餾及熱耦合干燥成套裝備，木質素燃燒高效能量轉化裝備。2015年前形成年總裝10套3～10萬噸級纖維乙醇成套裝備能力。2020年形成年總裝300萬噸纖維乙醇成套裝備能力。
3.沼氣生產及沼氣發電成套裝備
以南陽新能源、鄭州經濟技術、安陽高新技術和長葛市等產業集聚區為重點，依托天冠集團、森源集團等骨干企業，加快發展有機廢棄物高效率厭氧消化及沼氣生產、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。加強與美國通用、德國西門子和日本三菱等國外優勢企業合資合作，大力發展2 000千瓦以上大型沼氣發電技術和裝備。在南陽形成大型工業沼氣成套裝備基地，在許昌和周口形成農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，在安陽形成城市有機垃圾沼氣成套裝備基地。
4.生物質成型燃料及其高效利用成套裝備
依托河南省科學院能源研究所有限公司、河南秋實新能源有限公司等，建成成型燃料成套生產設備和生物質熱解氣化、高效燃燒及生物質成型燃料氣炭油聯產設備加工生產基地。
5.生物柴油和生物熱解技術裝備
依托中石化、中石油集團先進生物柴油和航空生物燃料技術，發揮洛陽、商丘裝備制造業優勢，加快發展水力空化、臨界態甲醇酯化等新型生物柴油裝備，形成成套生產能力。加快開發生物質快速熱解、生物油催化加氫生產車用燃料技術和裝備。
6.生物化工產品關鍵裝備
依托河南財鑫集團、華東理工大學、天津大學，設計研發優化改進秸稈制乙二醇等多元醇高效預處理、糖化、連續氫化裂解反應器和節能精餾分離等關鍵設備。
依托河南天冠集團、鄭州大學、清華大學、浙江大學、中山大學、中科院上海生命科學研究院等，設計研發優化二氧化碳降解塑料反應釜、脫揮擠出造粒、產品改性等關鍵設備，生物柴油副產物甘油制1，3-丙二醇反應自控流加、膜法分離、脫鹽、濃縮、真空精餾等關鍵設備，纖維丁醇發酵分離耦合反應器、離交樹脂產物分離等關鍵設備。
依托宏業生化、河南省科學院能源研究所、中科院廣州能源所、山東省科學院，設計低溫低壓精餾塔、液相管式推流反應器、高效多級蒸發等關鍵設備;改進廢液無公害化處理、高效分散造粒、低分子量差分離等關鍵裝備。
7.生物柴油和生物熱解技術裝備
依托中石化、中石油集團先進生物柴油和航空生物燃料技術，發揮洛陽裝備制造業優勢，加快發展水力空化、臨界態甲醇酯化等新型生物柴油裝備，形成成套生產能力。加快開發生物質快速熱解、生物油催化加氫生產車用燃料技術和裝備。
8.高比例靈活燃料汽車和雙燃料汽車
與國內外知名汽車發動機制造企業合作，依托鄭州日產、海馬和宇通開發乙醇/汽油靈活燃料汽車和汽油/天然氣、柴油/天然氣雙燃料汽車。前期開發專用發動機、燃料供給及控制系統、氧傳感器等，2015年后形成批量生產能力，配套建設相應的燃料（E85、車用生物天然氣）輸、供、儲設施。2020年靈活燃料汽車產能達到20萬輛以上，雙燃料汽車產能達到10萬輛以上。
（七）其它先進生物燃料技術創新和示范
加大科技研發投入和攻關力度，加快推進生物柴油、航空生物燃料、生物質快速熱解制生物燃料等其他先進生物燃料技術取得重大突破。2015年前開展廢棄油脂生產生物柴油和萬噸級纖維丁醇等示范工程建設，2020年前推動含油林果生產航空生物燃料和高級油產業化發展，微藻養殖和生產生物柴油技術實現重大突破，開展萬噸級工業化示范。
1.生物柴油
在鄭州、洛陽、開封、商丘、安陽、周口、漯河、焦作等餐飲廢棄油脂和工業廢棄油脂富集的地區，加快建立工業廢棄動植物油脂回收體系、餐廚垃圾油脂回收體系，以餐廚垃圾油脂和工業廢棄動植物油脂為主生產車用生物柴油。到2015年形成20萬噸/年產能，2020年前在全省推廣，形成30萬噸規模。
集合微藻優良藻種選育、高效轉化、規?；B殖、油脂提取精煉等核心技術，開展工業化養殖、生產示范，實現生物柴油和副產品的多聯產。
2.航空生物燃料
在南陽、洛陽、三門峽、安陽等山地丘陵區推進規?；暮土止匣亟ㄔO和采集體系建立，到2020年實現以含油林果為主要原料生產航空渦輪生物燃料和高級油，規模達到25萬噸/年。
3.生物質快速熱解生產車用生物燃料
圍繞生物質快速熱解生產生物油、生物油催化加氫生產車用生物燃料，開展關鍵技術與工程示范研究。2015年完成千噸級中試。2020年建成5萬噸級的生物油催化加氫生產車用燃料示范工程。
第7篇：生物質燃料特性范文
【關鍵詞】生物質氣化混燃發電；氣化爐；自動控制；系統研究
[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電企業能夠利用農林廢棄物發電，對促進節能減排和合理控制能源消費總量具有積極作用，而采用氣化技術產生的生物質可燃氣取代部分鍋爐用煤，充分利用燃煤機組高發電效率，這種“生物質能氣化+煤”耦合式發電方式，生物質綜合發電效率在30%以上，高于現有的生物質直燃發電（20～25%），減少了化石燃料產生的污染物排放量，符合火力發電能源結構調整的要求，也能滿足國家能源局印發的《可再生能源配額制指導意見》規定非水電新能源發電配額的要求。
1.生物質氣化工藝流程
1.1生物質的貯存系統
加工成型的生物質物料，由外界通過運輸車輛送到生物質貯存倉庫，在貯存前，生物質原料須進行稱重、取樣。生物質原料品質的關鍵指標為生物質水分和熱值，在生物質貯存倉庫內配有裝載機，抓斗旋轉裝置，通過這些裝置，生物質被送到進料振動篩，生物質經過振動篩網，過濾掉不合格的生物質料，再通過螺旋輸送機，長距離輸送皮帶將生物質送到加壓系進料系統的常壓料倉。
1.2加壓進料系統
存放在常壓料倉的生物質料，通過進料裝置和閥門進入到生物質鎖斗，鎖斗裝滿生物質料后，通過控制系統用氮氣（氮氣由公用工程制氮系統供應）對鎖斗充壓，當生物質在鎖斗內壓到0.1～0.3MPa時（與氣化爐壓保持一致），鎖斗加壓完成，生物質通過下料閥和下料裝置，進入到加壓給料倉，在加壓給料倉的底部，有兩組螺旋輸送機，生物質料由這兩組螺旋輸送機分兩路進入到生物質氣化爐進行持續進料。生物質鎖斗在完成卸料后，鎖斗將會進行卸壓至常壓狀態，再重新進料，充壓，進行下一個循環物料輸送，每個小時完成約兩次循環，每次進料量可維持氣化爐滿負荷運行30分鐘。
1.3生物質氣化爐及氣體凈化系統
氣化爐是整個系統的關鍵設備。根據操作條件的差別，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流化床氣化爐，相比常規循環流化床氣化爐在處理規模、氣化效率、燃氣品質等方面具有較為顯著的優勢。富氧加壓循環流化床的加壓氣化增加了反應的濃度和反應速度，大幅度增加了處理量，且反應溫度高，碳轉化率95%以上。工作壓力在0.3MPa時，如果處理量為530噸/天，加壓后發電功率提高2%（折合300KW/h）。在同等裝機容量、同等工程條件下，加壓氣化總體投資比常壓循環流化床氣化低。
氣化爐爐型為流化床，從加壓給料倉來的生物質分成兩路從氣化爐的下部進入爐膛反應區；在氣化爐的底部，空氣，氧（水蒸氣根據生物質成分按比例加入）作為氣化劑進入爐膛，生物質在爐膛內和空氣，氧氣充分混合，形成一種沸騰流化狀態（氣化反應溫度約為700～980℃，氣化壓力0.1～0.3MPa）；同時，爐內的高溫床料也充分起來了傳熱和傳質的作用，加速了氣化反應的進程，氣化最終生成高溫可燃氣。
化學方程如下：
主要氣化反應：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
生物質裂解反應：生物質CO+H2+CH4+N2+CnHm（少量焦油）
因生物質原料含有一定比例的灰分，在氣化過程中產生的灰渣，一部分由氣化爐底部排出，冷卻后送到貯存系統；另一部分則隨著可燃氣進入到下游分離裝置-旋風分離器，進入旋風分離器的高溫合成氣在離心力的作用下，進行氣體和固體分離，固體灰從旋風分離器底部經過冷卻后排出，送到貯存系統。可燃氣則從旋風分離器的頂部出來，進入到下游的余熱回收系統。
表1 氣化爐出口典型可燃氣組成表
可燃氣組成 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
可燃氣熱值 6487KJ/Nm3（1552kcal/Nm3）
1.4余熱回收裝置系統
經過旋風除塵后的可燃氣溫度約為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備w積，降低輸送氣體管道的設備材質等級要求，同時保證可燃氣中的焦油不產生冷凝，高溫可燃氣通過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系統，氣化爐用除鹽水由電廠公用系統供應。
1.5可燃氣的輸送和燃燒系統
經過除塵和余熱回收后的可燃氣，溫度約為400℃，煙氣中的焦油在300℃以上成氣態，壓力（0.1～0.3MPa），氣體經過經過在線的氣體成分、溫度及流量計量計算得出輸入鍋爐的總熱量，再送到燃煤鍋爐前獨立的燃氣燃燒器，通過鍋爐燃燒器燃氣進入鍋爐和煤粉一起燃燒發電。在事故情況下，可燃氣可通過緊急的排放火炬及切斷系統，如鍋爐MFT，氣化系統的安全保護動作將觸發氣化爐緊急停車，氣化系統將與鍋爐系統切斷隔離，可燃氣將引至安全區域火炬放空，且系統自動進行氮氣置換的保護程序，煤氣放散裝置設有點火裝置和氮氣滅火設施。
2.生物質氣化過程的主要影響因素
生物質氣化反應復雜，氣化機理研究較為困難，反應過程受到的影響因素較多。針對既定的氣化裝置及生物質顆粒，其影響因素主要為氣化溫度、時間、壓力。在生物質氣化過程中，氣化溫度是一個很重要的參數，溫度的高低不但會影響產氣的速率，而且對物料反應過程中的吸放熱等可逆反應也一定的影響，從而最終影響到氣化產物分布、產品氣的組成、產氣率、熱解氣熱值。此外，反應時間是決定二次反應過程的主要因素，一般溫度大于700℃時，氣化過程初始產物（揮發性物質）的二次裂解受停留時間的影響很大，在8s左右，可接近完全分解，使氣體產率明顯增加，所以必須考慮停留時間對氣化效果的影響。壓力方面，采用加壓氣化技術可以改善流化質量，壓力增大，裂解反應加強，產生的焦油量和氣相濃度都減小。所以，操作壓力提高，一方面能提高生產能力，另一方面能減少帶出物損失。
3.過程控制系統
生物質氣化混燃發電的生產裝置及公用工程等輔助裝置都采用現場總線、DCS、EDS和PLC進行監控和聯鎖。個別輔助裝置也可設置常規儀表盤。由于裝置中可能泄露可燃氣體及有毒氣體，也可考慮設有可燃氣體檢測器及相應的毒氣檢測器。
3.1氣化爐安全穩定運行控制系統
設置一個中央控制臺（CCS），中央控制臺內設有DCS和ESD操作站、輔助操作站等人機接口，對燃料的輸送、加壓、進料、氣化，余熱回收裝置和公用設施進行操作控制管理。此外，還應設有計算機系統進行先進控制（APC）和實時優化（RT-OPT）管理。中央控制臺集計算機控制、計算機監督控制（SCS）和全裝置的管理計算機系統（TCS）于一體。
DCS系統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，整個儀表及DCS能供30分鐘的備用量。儀表空氣由電廠配送過來緩沖罐送往氣化系統各裝置，氣化罐容量應滿足全裝置停電后30分鐘用量。
氣化裝置的重要的安全聯鎖系統采用三重化冗余系統（即緊急停車系統ESD），對安全聯鎖系統的關鍵參數采用3取2表決處理。聯鎖系統的重要輸出采用雙電磁閥的結構。ESD系統具備與DCS進行高速通訊的能力，能夠及時把聯鎖系統的工藝參數告訴操作員，又能及時接受DCS的指令。為確保氣化爐運行穩定性，控制平臺還將對生物質燃料流量中值選擇，氧/燃料比參數以及氣化爐負荷進行控制和調整。
3.1.1生物質燃料流量中值選擇。
生物質燃料流量的控制是采用變頻電機調節生物質燃料泵轉速來實現。為了增加生物質燃料流量測量的可靠性，對生物質燃料流量設計了中值選擇回路。對生物質燃料流量（三個電磁流量計）輸入DCS進行計算，取中間值即中值作為生物質燃料流量的最終值。在DCS上可選擇上述三個流量或中值為輸入值經PID調節控制生物質燃料給料器的轉速。
3.1.2氧/生物質燃料比參數。
氧/生物質燃料比的自動控制，采用標準比例功能和內部儀表的比例計算來保證氧/生物質燃料比穩定。氧/生物質燃料比手動給出，經乘法器（生物質燃料流量乘以氧/生物質燃料比）計算出氧量流量，作為氧氣單參數控制回路的遠程給定。如果生物質燃料流量發生變化，通過氧/生物質燃料比自動控制。根據實測的生物質燃料流量計算出氧量流量，經PID調節后的輸出值來控制氧氣調節閥的動作。如果氧氣流量發生變化，通過氧/生物質燃料比自動控制，計算出相應的生物質燃料流量，經PID調節后的輸出值來控制電機轉速，使生物質燃料流量按氧/生物質燃料比變化。
3.1.3氣化爐負荷的控制。
氣化爐生產負荷的控制，氣化爐負荷手動給出，為了防止負荷大幅度波動，設置速度限制器，將負荷每分鐘的變化限制在一定范圍內。為了防止氧氣過量，設置高低選擇器。在生物質燃料回路上設置高選器，將計算出的生物質燃料量和負荷給定的燃料量作比較，取高者作為生物質燃料回路遠程給定的最終值。在氧氣回路上設計低選器，將生物質燃料量和負荷給定的生物質燃料流量作比較，將其低者作為氧氣回路的給定值。這樣當低負荷時，生物質燃料流量大于負荷給定值，被高選器選中，先提生物質燃料流量，經氧/生物質燃料比控制，氧氣流量隨之變化。當降負荷時，氧氣流量低于負荷給定值，被低選器選中，先降氧氣流量，經氧/生物質燃料比控制，生物質燃料流量隨之下降。
3.2輔助控制系統
輔助控制系統采用PLC控制，并與DCS通過通訊及硬接線連接，在DCS上完成監視及操作。輔助控制系統推薦采用同一品牌的PLC系統以利于運行維護。
3.3緊急操作臺
當分散控制系統（DCS）發生通訊故障或操作員站全部故障時，可以通過緊急操作臺實現安全停爐。安裝在操作臺上實現緊急安全停爐所必需的后臺監控設備主要有：手動停爐、放空閥、火炬點火等操作按鈕，對有可能發生燃氣泄漏的位置均設置燃氣泄漏報警設備。
總之，針對既定的生物質氣化混燃發電系統采用分散控制系統（DCS）控制[包括：數據采集系統（DAS）、模擬量控制系統（MCS）、順序控制系統（SCS）、鍋爐安全保護系統（FSSS）及電氣控制系統（ECS）等]，個輔助系統（制氧、制氮、空壓機、除灰及輸料等）為隨系統帶來的PLC控制，在DCS上完成全廠監視及操作完全滿足設計需求，為生物質氣化混燃發電的推廣應用從控制角度提供了一種有益的思路和方法。
參考文獻：
[1]張瑞祥.生物質發電氣化過程機理分析與建模研究[D].華北電力大學（河北），2008.
第8篇：生物質燃料特性范文
關鍵詞：PLC;生物顆粒燃料;控制原理
1 生物質顆粒燃燒爐的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、烘干設備加熱恒溫的裝置。因為其具有節能環保等特點，因此可廣泛應用于噴涂、鍋爐、取暖等設備上。本文就該系統應用于工廠噴涂車間的烘干設備進行論述。
此套燃燒爐分為加熱爐和PLC控制系統，加熱爐的電機分為送料電機和通風機，送料電機將料斗內的生物顆粒送到燃燒爐內燃燒，通風機將熱量吹入加熱管道。因此選擇PLC驅動變頻器帶動電機運轉，從而通過加熱體內部溫度測定，實時控制送料電機、通風機的轉速，從而達到較精確控制加熱體內部溫度的目的。
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點火器。（4）WANS HSIN 1.1kw三項異步電動機。（5）江南特風 4kw多翼離心通風機。
PLC控制系統主要配件為：
（1）余姚龍達XMTA-8038溫控器。（2）PT100溫度傳感器。（3）三菱fX3GA-24MR型PLC。（4）50瓦24V開關電源。（5）威綸通6070IP觸摸屏。
控制原理：生物顆粒燃燒爐啟動后，XMTA-8038溫度控制器采集傳感器溫度，控制PLC的運行狀態，此狀態分為“大火狀態”和“小火狀態”。當溫度控制器采集的溫度低于設定溫度時，溫度控制器輸出數字量“低溫”信號給PLC，PLC程序自動運行“大火狀態”，當溫度控制器采集的溫度高于設定溫度時，溫度控制器不輸出信號，此時PLC采取默認程序，執行“小火狀態”。大火狀態和小火狀態的送料頻率與通風機頻率均可分別設定，繼而經過試運行實時調整，從而維持自動運行時火焰溫度的恒定。
2 控制柜電氣圖紙及PLC實現方式
PLC主電路圖如圖1。
主程序如圖2。
3 試運行結果
對于該套PLC生物質顆粒燃燒爐控制系統進行了30天的涂裝線試運行，每天平均運行8小時，期間進行過70℃和170℃的涂裝產品烘干。經現場調整，設定“大火狀態”采用通風機20Hz頻率與送料電機15Hz頻率;設定“小火狀態”采用通風機15Hz頻率與送料電機8Hz頻率，生物顆粒燃料燃燒得較為充分。
結果：基于PLC的生物質顆粒燃燒爐控制系統在運行過程中，達到預設值溫度的速度較快，達到70℃低溫烘干溫度用時30分鐘左右（環境溫度10℃），達到170度高溫烘干溫度用時為90分鐘左右（環境溫度10℃）。同時經該套系統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，對于涂裝線溫度的控制維持在5%以內的波幅，烘干的產品表面干燥，無起皺、剝落現象，也無油漆集聚現象。
4 結論
基于PLC的生物顆粒燃燒爐控制系統能很好的維持烘干爐內溫度恒定，對于噴涂、電鍍烘干行業有著開創性的作用，同時生物顆粒的使用使機械加工行業有了更加環保節能的選擇，可成為廣泛推廣的新型自動化節能設備。
參考文獻：
[1]曲直.基于PLC的生物質燃料壓縮伺服系統的研究[D].內蒙古農業大學，2012.
[2]郭瑞國.基于PLC的垃圾焚燒爐控制系統的設計[D].河海大學，2006.
第9篇：生物質燃料特性范文
關鍵詞：鋸末；燃燒系統；設計方法
中圖分類號:TK223.6文獻標識碼：A文章編號：2095-2104
0 前言
隨著國際社會對全球氣候變暖問題的關注，以及國內節能減排步伐的加快，加之世界性能源緊缺，生物質燃料作為一種可再生能源，已經成為當今世界許多國家應對全球能源危機和生態環境危機的重要戰略決策。
為了積極響應和貫徹國家的節能減排政策，實現節能消耗、減少環境污染，我公司組織大量的技術人員研制開發生物質鍋爐產品，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在木材加工時，因為切割而從樹木上散落下來的樹木本身的沫狀木屑。把鋸末作為鍋爐燃料，既環保又節約燃料成本。我國木材加工行業每年產生上千萬噸鋸末，如何將其直接作為鍋爐燃料，許多科研機構和鍋爐單位一直在不斷地進行探索和試驗。
本設計的目的是解決鍋爐煤燃料緊缺、燃盡率低、環境污染嚴重、運行成本高等問題，提供一種環保、燃盡率高、余熱充分利用，降低能源損耗，提高加熱設備的熱效率，降低運行成本且結構簡單的生物燃料噴射式燃燒技術的有機熱載體鍋爐。
設計參數及主要技術指標
鍋爐熱負荷：3500kw；
被加熱介質：導熱油；
介質鍋爐出油溫度：300℃；
回油溫度：280℃；
設計壓力：1.0MPa
冷空氣溫度：20℃
設計熱效率：80%
燃料：鋸末
鋸末特性
2.1 鋸末元素和工業分析
對鋸末進行元素和工業分析，得到的結果如表1。
表1 鋸末元素和工業分析結果
2.2 鋸末的燃燒特性
燃料的品種和性能是鍋爐燃燒設備及鍋爐本體設計的主要依據。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，隨之采取不同的運行參數和操作要求。所以燃料特性，鍋爐結構和運行方式是影響鍋爐性能的三要素，而其主要依據是燃料性能。只有充分掌握燃料性能，采取相應的設計，運行措施，才能達到鍋爐安全經濟運行的目的。
考核燃料在爐內燃燒質量主要根據以下三個特性：著火穩定性，灰分結渣性和可燃物燃盡性。對于低揮發分，高水分，高灰分燃料要著重解決燃燒穩定性和燃盡性。對于灰熔融溫度低的燃料要著重解決結渣性，當然有時它們是相互關連的，甚至是矛盾的。
查閱相關資料,鋸末在160℃即可析出揮發分，在250-300℃即可著火燃燒，因此，鋸末燃燒時，揮發分在焦炭著火之前就基本析出完畢，在爐內著火容易，但堆積起來通風不暢，不易燃盡。為此，如何使鋸末充分燃盡是該燃燒系統的設計重點。
燃燒系統設計
如圖1所示，鍋爐由上部鍋爐本體和下部燃燒室組成，工地現場組合。鍋爐本體受熱面由內外密排的圓盤管構成，內盤管為輻射受熱面，外盤管和內盤管的外表面構成對流受熱面，三回程設計。燃料在燃燒室內充分燃燒，產生的高溫煙氣在鍋爐本體內換熱后，進入除塵器內進行除塵，再進入氣流式烘干機中加熱鋸末，最后經分離器進行氣固分離后，煙氣由引風機送至煙囪排入大氣，鋸末由螺旋輸送機送至螺旋給料機1，再由鼓風機吹入爐膛。濕鋸末由螺旋給料機2送入氣流式烘干機。詳述如下：
圖1 燃燒系統PID圖
由于鋸末水分含量高，因此，為使鋸末充分燃燒，必須先將鋸末進行干燥處理；本設計中導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，利用分離器進行氣固分離，煙氣排入大氣，鋸末收集起來后，用螺旋輸送機輸送到螺旋給料機1加料口上；
螺旋給料機1采用變頻調節，當鍋爐油溫達到需求時，變頻控制程序自動將螺旋給料機轉速調慢，減少給料；當鍋爐油溫低于需求時，變頻控制程序自動將螺旋給料機1轉速調快，加快給料。
由于鋸末為沫狀木屑，適合用風送，因此采用鼓風機直接將鋸末從螺旋給料機1出口處吹入爐膛。鋸末燃燒噴口設計為花瓣狀，鋸末進入爐膛后，不會堆積，四處分散，飄飄灑灑，利于燃燒；
由于鋸末揮發分高，因此，在爐膛喉口處增加二次風裝置，加強燃燒。二次風是從火床上方以壓力送入爐膛的強烈氣流，其主要作用是擾動爐內煙氣，增強爐內煙氣相互間的混合，從而在不增大過量空氣系數的情況下，減少q3和q4熱損失；利用二次風的對吹，可以組織起煙氣的旋渦流動，可以延長鋸末在爐膛內的行程，又可使部分上浮鋸末摔回爐內，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，從而達到延長煙氣流程，改善爐內氣流的充滿度，控制燃燒中心位置，防止爐內局部接渣等目的；同時，二次風可以提供一部分氧氣，幫助燃燒。
運行效果
鍋爐安裝完畢后，通過實際運行，該鍋爐燃燒穩定，出力足，最終排煙溫度為80℃，熱效率非常高，完全達到了設計要求，為用戶節省大量成本。圖2 為安裝后現場圖。
