第五章生物质直接燃烧技术概述.pptVIP

生物质燃烧原理 传统炉灶及其改进 生物质直接发电 第一节 生物质燃烧原理 一、生物质燃料特性 与煤炭相比，生物质燃料主要有以下差别： （1）含碳量少，含固定碳少 （2）含氧量多，含水分多 （3）挥发分含量多 （4）密度小 （5）含硫量低 二、 生物质燃料的燃烧过程 1、 燃烧各阶段分析 生物质燃料的燃烧过程是强烈的放热化学反应。燃烧过程是燃料和空气间的传热、传质过程。 发生燃烧的前提条件是要有足够的热量供给和适当的空气供应。 燃烧各个阶段： （1）预热阶段 （2）干燥阶段 （3）挥发分析出燃烧阶段 （4）焦炭燃烧阶段 以上燃烧各过程可以分为：吸热反应（预热、干燥和挥发分析出）和放热反应。 因参与吸热反应的柴草和参与放热反应的柴草并未直接接触，这使得柴草的吸热只能依靠火焰和炉膛内壁的辐射。 另外，可将空气分为一次空气和二次空气。一般，从炉灶底部供应的空气称为一次空气。，而为了让挥发分尽可能地充分燃烧所额外提供的空气称为二次空气。 2、 燃烧过程的温度控制技术 首先，燃烧过程主要发生的为碳的燃烧： C+O2===CO2+405.8 KJ 生成的二氧化碳在氧气供应不足的情况下与空气中的碳颗粒发生吸热反应，从而降低温度： CO2+C===2CO-160.7KJ 水蒸气与碳也会发生吸热反应： H2O+C===CO+H-126.7KJ 三、燃烧过程的部分计算问题 1、空气供给量计算 生物质燃料中含磷量极少，而钾常以氧化钾的形式存在，在忽略不计的情况下，则单位质量燃料的理论需要空气量可按下式计算： V0=0.889Cy+0.4256Hy+0.0333（Sy-Oy） V0为单位质量燃料理论需要空气的体积（标准状态下），m3/Kg； Cy为燃料碳元素的应用基含量； Hy为燃料氢元素的应用基含量； Sy为燃料硫元素的应用基含量； Oy为燃料氧元素的应用基含量。 一般情况下，ɑ为1.7-3.0，最佳为2.0左右 2、 排烟量计算 每千克燃料的实际烟气量可按下式计算： Vpy=0.1866(Cy+0.375Sy)+0.111Hy+0.012Wy+0.008Ny+(1.0161ɑpy-0.21)V0 Vpy为每千克燃料的实际烟气量（标准状态下） Cy为燃料碳元素的应用基的含量； Sy为燃料硫元素的应用基含量； Hy为燃料氢元素的应用基含量； Wy为燃料水分的应用基含量； Ny为燃料氮元素的应用基含量。 3、 燃烧温度的计算 设想使燃料在理想条件下（没有散热损失和完全燃烧）时计算出来的燃烧温度称为“理论燃烧温度”，该数值用来评价燃料燃烧过程本身的程度，是通过进入和排出燃烧系统物质的热平衡来求得。 四、 影响燃烧的主要因素 1、温度 在考虑到灰分熔化问题的前提下，应尽量提高反应温度。 2、空气量 燃料和空气供给决定着燃烧反应的进程。 3、时间 4、颗粒尺寸 尽量减少燃料颗粒尺寸有利燃烧反应进行。 5、水分含量 大多数生物质燃料若要进行自维持燃烧，则要求燃料中水分含量不超过65%。 6、气固混合 需要搅动使气固混合良好，才能使灰分剥落并暴露出未燃的炭，保证燃烧的充分性。 7、 灰分 燃料中灰分含量越高，燃料的热值和燃烧温度越低。 燃料充分燃烧的三要素： （1）温度 （2）空气量及其与燃料的混合 （3）反应时间和空间 五、 生物质直接燃烧技术 一、生物质直接燃烧的特点 （1）生物质直接燃烧所释放出的CO2相当于其生长时通过光合作用所固定的CO2，实现CO2的零排放，有助于缓解温室效应。 （2）生物质的燃烧产物用途广泛，灰渣可加以综合利用； （3）生物质燃料可与矿质燃料混合燃烧，即可减少运行成本，提高燃烧效率，又可以降低有害气体的排放。 （4）具有良好的经济学和开发潜力。 二、生物质直接燃烧技术分类 1、炉灶燃烧技术 节柴灶的特点： 热能在灶内停留时间长，可以得到充分利用，故热效率高； 无熏烟、污染少； 质量小，可拆装； 功能对，经灶桥的调整，可烧柴、烧锯灰和烧煤。 2、锅炉燃烧技术 在进行多相过程的设备中，若有固相参与且处于静止状态时，则设备内的固体颗粒物料层称为固定床。 层燃 下饲式 生物质平铺在炉排上形成一定厚度的燃料层，进行干燥、挥发分析出及燃烧等过程。 流化床技术是指生物质燃料颗粒与空气在锅炉中在沸腾状态下燃烧。流化床内有大量床料，能蓄积大量热量，便于低热值燃料的快速干燥和点火，同时由于窗内高温炽热颗粒的剧烈运动，强化了气固混合，使燃料表面的灰分剥落，有利于颗粒充分燃烧。 鼓泡流化床 循环流化床 悬浮燃烧技术是指生物燃料以粉状随同空气经燃烧器喷入锅炉炉膛，在悬浮状态下进行燃烧。 该技术使用于小颗粒燃料燃烧，含水率不能超过15%，燃料是在涡流作用下实现悬浮状态燃烧，挥发分与二次空气混合并燃尽。 3、生物质直