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生物质导热油锅炉的高效洁净方法的开发及应用 导读：目前,能源和环境问题已成为全球关注的焦点,虽然石油、煤和天然气这些常规能源至今仍是燃料的主要来源,但是随着化石能源的日益枯竭和环境问题的日趋严重,开发利用洁净可再生能源已经成了紧迫的课题。 在此背景下,生物质能作为唯一可储存和运输的可再生绿色能源,其高效转换和洁净利用日益受到世界的重视。 简介：生物质能源是利用绿色植物将太阳能通过光合作用储存在植物体内的自然资源,它是太阳能的一种廉价储存方式。 利用生物质能的排放量不会超过其生长期间所吸收的碳量,能实现二氧化碳的零排放。 从全球持续发展的战略上看,发挥生物质能的能源潜力和环境潜力是极其重要的。 我国是一个农业大国,生物质能源十分丰富,是农村的主要能源,然而存在利用情况落后、污染大等问题。我国农村的秸秆是重要的生物质资源,秸秆燃烧值约为标准煤的55% 。我国每年可生产农作物秸秆7 亿t多,如全部用来燃烧,可折合约4 亿t标准煤的热值。 生物质燃料的优势为:生物质的热值与我国一些地区的层燃炉用煤相当(约16 500kJ / kg) 。分析：生物质主含挥发分,对秸秆和稻壳的热重分析结果表明: 挥发分含量高达70%～85%。 这些特性决定了它不仅有良好的代煤效果,也决定了生物质优良的着火燃烧性能。 生物质燃料减排CO2 和硫的效果十分显,且具有飞灰少、排渣少、NOx 排放低、降低重金属污染物排放和灰渣可还田等优良的环保特性,可称之为绿色能源。由于生物质原料价格低廉,制造出的生物质成型燃料也比现在高涨的原煤及型煤具有较大的价格优势,利于推广使用。 生物质能是可再生能源,在能源日益短缺的今天,开发利用生物质能也具有重大的能源战略意义。 技术分析：国际上对生物质能利用的基本内容是以生物质代替矿物燃料,如压缩固化、液化或气化为高品位燃料供发电和动力使用。 而在目前的各种代替方式中,液化成本还过高,技术也不成熟; 菌解气化的沼气在我国农村已较为广泛地应用,其研究开发利用水平居世界前列,但沼气的大规模开发应用还存在解决不了的技术经济问题;热解气化技术在我国一些地方也开展了很多年,并取得可喜的成绩。 以热解气化方式实现低质生物质原料的高档次利用,其社会效益主要是使农民用上方便清洁的气体燃料,生活方式发生较大进步,从而提高生活舒适文明程度,节省用于炊事的劳动量和时间,并使环境和庭院卫生有一定改善。 生物质气化目前还存在投资大、技术不过关等问题,只用于小规模炊事用气,还不能工业化。 目前,在技术经济上最为可行的生物质能利用技术为生物质能成型燃料技术,加之气化燃烧。20世纪30年代开始,许多发达国家都投入了大量人力和物力来研究生物质成型技术及木质成型燃料; 80年代后,技术日趋成熟,形成了一定规模; 90年代,日--本、美--国及欧洲一些国家生物质木质颗粒燃料燃烧设备已经定型,并形成了产业化,在加热、供暖、干燥等领域已推广应用。我国的生物质燃料以农作物秸秆为主,因此国外的经验不适合我们。目前我们的现状：目前,制约我国生物质燃料成型燃料推广应用的关键问题是还没有与之相适应的燃烧设备。 我国在生物质成型燃料燃烧方面的研究较少,关于生物质成型燃料燃烧设备的研究、设计及制造远不能满足日益增长的需求。生物质成型燃料具有它本身的燃烧及热工特性,这与化石燃料又有很大的区别。 一些单位盲目地将燃煤设备改造成生物质成型燃料燃烧设备,但改造后的设备不符合生物质成型燃料的特性要求,致使燃烧恶化、热效率低下、传热差、换热面结渣、换热面经常堵塞以及污染大。 根据生物质成型燃料的燃烧理论,实验研究来开发设计合理的燃烧设备及换热设备是非常重要和迫切的课题,这对于推广生物质能的利用工作意义重大。本文的目的是开发出结构全新、环保指标与燃油锅炉接近、高效节能、运行费用低、出力大和容量大的新一代生物质锅炉。 基础实验与研究： a.燃烧特性实验研究：生物质成型燃料发热量、元素分析、工业分析和灰溶性研究等燃料特性,诸如着火过程、热解气化过程、燃烧速率等燃烧特性。 b.锅炉模拟实验研究此研究模拟实际的锅炉,在模拟实验台上进行燃烧、传热及排放性能的实验,最后得到具有实际价值的结果,作为优化设计的依据。 c.优化设计模型和计算机优化程序建立合理的数学模型, 编写完整严谨的优化算法,并将优化思想灵活地应用在程序设计之中。 开发的软件界面可视化效果好,人机对话窗口操作简单,使得设计人员在几分钟内就可以完成在以前几个星期都难以完成的计算,而且得到是经过比较的最优设计结果。 这就大大缩短了锅炉新型开发的周期,提高了设计的质量。 结构及设计特点力求研制出新一代的高效节能洁净燃烧生物质锅炉。 通过详尽地调研国外类似的装置,找出其不足,确定目标。 项目目标: 一是高热效率; 二是低大