生物质成型燃料生产与应用分析
摘要：生物质成成型燃料对改善能源结构和生态环境具有重要意义。国内外已经对生物质致密成型做了大量的研究，但在成型燃料生产和应用过程中仍然存在很多问题，如原料难以持续供应、各类原材料特性不同、成型差异大、成型设备能耗高、磨损快、对原料适应性差、成型燃料结渣严重和不同生物质成型燃料燃烧性能差异大等。为此，对上述问题进行了探讨，并分析了解决问题的途径和方法，为深入开展生物质成型燃料的生产和利用提供了新的思路和途径。
关键词生物质；成型燃料；应用
引言
长期以来，石油、天然气、煤炭等化石燃料一直是人类消耗的主要能源，并为人类经济的繁荣、社会的进步和生活水平的提高做出了很大的贡献[1]。但是，由于煤、石油和天然气等矿物资源是不可再生的，资源是有限的，正面临着逐渐枯竭的危险，因此它们不是人类所能长久依赖的理想资源。再者目前地球所面临的环境危机直接或间接的与矿物燃料的加工和使用有关，这些矿物燃料燃烧后放出大量的CO2、SO2、NO，被认为是形成大气环境污染、产生酸雨以及温室气体等地区性环境问题的根源。
生物质能作为自然界的第4大能源，资源分布广，开发潜力大，环境影响小，发展生物质能源是全球缓解能源危机、减少温室气体排放、解决生态环境问题和实现可持续发展的战略选择。我国农业废弃物资源丰富，每年约有7×108t 的农作物秸秆，另外还有大量的林业采伐和林木制品加工厂产生的废弃物，如枝丫、小径木、板片和木屑等，总量近1×108t。生物质致密成型技术生产固体燃料是把农林废弃物加工再利用、解决生物质资源浪费和污染问题的一种重要技术手段，是除生物质气化和液化之外的又一种生物质能源转换方式。但由于原料、工艺和设备等诸多方面的原因，生物质成型燃料的生产和利用仍然存在着问题。本文就生物质成型燃料生产及其应用中存在的问题进行分析研究，以探索更好地开发生物质能源的途径。
一、国内外生物质成型燃料技术发展现状
1.国外生物质成型燃料及燃烧设备发展现状
随着社会经济的发展与人们生活水平的提高，木材下脚料、植物秸秆的剩余量越来越大，由于这些废弃物都是密度小、体积膨松，大量堆积，销毁处理不但需要一定的人力、物力，且污染环境，因此世界各国都在探索解决这一问题的有效途径。
美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术及燃烧技术，并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备，现有9个生产能力250 t／d的生产厂，另有6个州兴建了日产量为300 t的树皮成型燃料加工厂及较多的专业燃烧设备厂。日本在20世纪30年代开始研究机械活塞式成型技术处理木材废弃物，1954年研制成棒状燃料成型机及相关的燃烧设备，1983年前后从美国引进颗粒成型燃料成型技术及相应燃烧设备，并发展成了日本压缩成型及燃烧的工业体系。到1987年有十几个颗粒成型工厂投入运行，年产生物颗粒燃料十几万吨，并相继建立了一批专业燃烧设备厂，70年代后期，由于出现世界能源危机，石油价格上涨，西欧许多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究，各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备。法国近年来也开始研究压缩块燃料及燃烧设备，并达到了应用阶段。比利时研制成功的“Tll7”螺旋压块机。联邦德国KAHL系列压粒机及块状燃料炉已经投入使用。意大利的阿基普公司开发出一种类似与玉米联合收割机那样的大型秸秆收获、致密成型的大型机械，能够在田间将秸秆收割、切碎、榨汁、烘干、成型，生产出瓦棱状固体成型燃料，并研制出简易型燃烧炉具。
20世纪80年代，亚洲除日本外，泰国、印度、菲律宾、韩国、马来西亚已建了不少固化、碳化专业生产厂，并已研制出相关的燃烧设备。国外成型的主要设备有颗粒成型机(Pellet press)，螺旋式成型机(Extruder press)、机械驱动冲压成型机(Piston presses with mechanical drive)和液压驱动冲压式成型机(Piston presses with hydraulic drive)[2]。
20世纪90年代日本、美国及欧洲一些国家生物质成型燃料燃烧设备已经定型，并形成了产业化，在加热、供暖、干燥、发电等领域已普遍推广应用。按其规范可分为：小型炉、大型锅炉和热电联产锅炉(Small scale，Large boilers，
Combined heat and power boilers)。按用途与燃料品种可分为：木材炉、壁炉、颗粒燃料炉、薪柴锅炉、木片锅炉、颗粒燃料锅炉、秸秆锅炉、其它燃料锅炉(Wood stoves，Fireplaces，Pellet stoves，Boilers for wood chips、Boilers for pellets and grain、Boilers for straw Boilers for other fuels)。按燃烧形式可分为：片烧炉、捆烧炉、颗粒层燃炉等(Chip—fired boilers or cutting string—fired boilers，Batch—fired boilers or$1Ylall bale—fired boilers，Pellet—fired boilers etc)。
这些国家生物质成型燃料燃烧设备具有加工工艺合理、专业化程度高、操作自动化程度好、热效率高、排烟污染小等优点。但相对与我国存在着价格高、使用燃料品种单一、易结渣、电耗高等缺点，不适合引进我国。东南亚一些国家生物质成型燃料燃烧设备大多数为碳化炉与焦碳燃烧炉，直接燃用生物质成型燃料的设备较少，同时这些燃烧设备存在着加工工艺差、专业化程度低、热效率低、排烟污染严重、劳动强度大等缺点，燃烧设备还未定型，还需进一步的研究、实验与开发。这些国家生物质成型燃料燃烧设备也不适合引进我国。随着全球性大气污染的进一步加剧，减少C02等有害气体净排放量已成为世界各国解决能源与环境问题的焦点。由于生物质成型燃料燃烧C02的净排放量基本为0，NOx排放量仅为燃煤的1／5，SO2的排放量仅为燃煤的1／10，因此生物质成型燃料直接燃用是世界范围内解决生物质高效、洁净化利用的一个有效途径。
2.国内生物质成型燃料及燃烧设备发展现状
我国从20世纪80年代起开始致力于生物质致密成型技术的研究。湖南省衡阳市粮食机械厂于1985年研制了第一台ZT一63型生物质压缩成型机，江苏省连云港东海粮食机械厂于1986年引进了一台OBM一88棒状燃料成型机[3]。1993年前后，我国从国外引进了近20条生物质压缩成型生产线，基本上都采用螺旋挤压式，以锯木屑为原料，生产碳化燃料。中国林业科学研究院林产化学工业研究所于1998年研制成功了生物质颗粒燃料成型机。该机由旋风干燥装置、木质素加热软化装置和颗粒成型装置3大部分组成，生产率为120—240kg／h，能耗为120．8—241．7kW·h／t。中南林业科技大学严永林等(原中南林学院)从2002年起在国产饲料制粒机的基础上结合瑞典生物质颗粒燃料成型机技术研制而成了生物质颗粒燃料成型机。2004年，清华大学和北京惠众实科技有限公司开发的Highzones生物质固化成型技术，利用压辊挤压原理实现了生物质就地及时压
缩。2006年，河南农业大学李保谦、张百良和夏祖璋等研制了HPB—IV型液压驱动活塞式成型机，合肥天炎绿色能源开发有限公司研制了1YK一Ⅱ秸秆成型机。河南省科学院能源研究所何晓峰等研制了一种在常温下生产颗粒燃料的环模颗粒成型机，变频电机驱动螺旋供料装置为挤压装置供料，通过调整供电的频率可实现原料供应量的调整，颗粒燃料的生产效率可达到300～500kg／h。
二、生物质成型燃料生产与应用中存在的问题
1.原料供应问题
生物质原料主要包括木质材料和非木质材料(如竹材和农业剩余物等)，其应用包括用于能源领域生产致密成型燃料供居民采暖和生物质电厂发电、用于人造板行业生产木质或非木质人造板、用于造纸行业生产低端纸制品和纸箱包装材料等及用于养殖行业生产饲料等。[4]2009年，我国人造板的总产量为1．15×109m3，其中秸秆人造板产量超过7．5×105m3；2009年1—11月，我国纸和纸板产量累
计达到8．47×107t，林业废弃物、农业废弃物是造纸业发展低碳经济的重要环节；2010年3月，全国166家饲料企业生产饲料2．75×106t。
各类生物质利用都需要大量的可持续供应的原料，因而不可避免地存在着对生物质原材料的竞争。随着保护性耕作技术的发展，秸秆留茬覆盖还田已成为一些粮食主产区(同时也是秸秆主产区)的通用生产方式，可用于生产成型燃料的生物质原料供应十分紧张。
还有部分生物质电厂立项时以秸秆为主要原料，实际建成生产时，由于秸秆供应不足，成型燃料燃烧性能差，不得不大量使用木材作为成型的原材料。但我国木材资源供需矛盾日益突出，2010年我国木材年消耗量达2．5×108m3，折合1．5×108t，而现有森林资源可供给量仅为1．5×108m3，供需缺口达6×107～1 ×108m3，可用于成型燃料生产和生物质发电的木材供应将十分紧张[5]。
举例如下：按照生物质发电业内通行的标准，半径50km内才允许建一个生物质发电厂，而如果生物质电厂过于密集，则会导致生物质发电厂“无米下锅”。据南方周末报报道，截至2010年，江苏省原来生物质发电厂一共批了28家，布点过于密集导致原料价格攀升，以稻壳为例，其价格最高峰达到460元／t。由于燃料缺少，大多时问很多电厂都只能减负荷运行或亏损运行|。2010年即将投
产的涿鹿华达生物热电项目装机容量为2×25kW，年消耗各种秸秆3×105t，而河北涿鹿县秸秆总量才6．8×105t，不仅要供应生物质电厂，还要供应造纸厂、饲料加工等企业，加之秸秆不可能百分之百地收集(如小麦的手工收割系数为0.85～0．90)，因此进一步加大生物质电厂生产规模的可能性就很小。另一方面，从成品价格比较，1t人造板售价3 000元左右，而1t成型燃料售价仅600～800元，因此原料持有者就可能更倾向于将原料出售给收购价格较高者[6]。生物质电厂投资一般在几亿元，一旦上马为收回成本或达到预期的经济效益，必然不惜财力抢购原材料，从而使成型燃料原料价格进一步攀升。当原料成本超过一定界限，即使享受国家补贴，成型燃料生产和所供应的生物质电厂也会亏损。
2.原材料特性不同，成型差异大
研究表明，不同种类农作物秸秆化学成分不同。化学成分对秸秆的致密成型工艺和成型燃料的性能有影响。相对于木材而言，秸秆的灰分含量高，如阔叶材灰分低于1．5％，而农作物秸秆的灰分一般多在2％以上，稻秸的灰分高达14％，成型过程中易造成粉尘污染，增加除尘系统的能耗。农作物秸秆灰分中的主要成分SiO2含量多的在65％以上(如麦秸、稻秸等)，灰分中的SiO2在植物纤维中形成了非极性的表层结构，影响胶黏剂吸附和氢键的形成，不利于其自身胶合固化成型。蓖麻秆的灰分含量在2．4％，因此与稻秸相比，在成型和燃烧是两者必然呈现不同性能。有机溶剂抽提物含量高，1％NaOH下玉米秆的抽提物高达45.62％，这表明其富含蜡状物与硅，不易胶接，降低结合强度。秸秆中聚戊糖含量多在20％．以上，聚戊糖使秸秆在成型过程中易出现粘附成型压辊和环模或螺旋进料器的现象，增加能耗，降低成型机使用寿命。阔叶材的木素和纤维素含量较高，可分别高达33．09％和64.10％，而一般秸秆的木素和纤维素含量都低于木材，自身强度也比较低，因此需要提高原料的粉碎程度以增大比表面积，促进纤维形成多维面交接，增强结合强度。棉秆、麻秆等农作物剩余物秸秆原料的表皮纤素含量较高，如蓖麻秆的综纤维素为75．48％，但其纤维较长，韧性大，采用普通的粉碎机不易切断。
生物质原料在压力作用下，细小的颗粒互相之间容易发生紧密充填，成型块的密度和强度显著提高，粉碎程度高，有助于提高成型燃料的松弛密度和耐久性。普通的粉碎(物料相对含水率10％一15％)不能促进原料的自身胶合。为保证成
型燃料品质，对成型压力、温度和成型机对原料的适应性提出了较高的要求，造成能源消耗大和成型部件磨损严重等现象。采用热压成型虽能使生物质的化学成分转换为粘结剂，以增强成型物颗粒间的粘结力，但却消耗大量能源。另一方面，普通的粉碎对高含水率秸秆(含水率>30％)效果差，不能做到秸秆的即收割即粉碎。
1.设备能耗高磨损快，对原料适应性差
现在应用较多的成型燃料加工设备有辊模挤压式(包括环模式和平模式)、活塞冲压式(包括机械式、液压式)和螺旋挤压式等3种机型[7]。其中，辊模挤压式成型机采用的是湿压(冷压)成型工艺，活塞冲压式与螺旋挤压式成型机都采用的是热压成型工艺。当前生物质致密燃料成型设备主要存在如下几个问题：（1）在成型机中将纤维和木质素软化必然要求高的能量消耗。例如，对于螺杆挤压成型机，粉料在螺旋挤压成型前先要经过电加温预热，挤压成型过程的吨料电耗一般为100kW／h。
（2）滚轮和成型孔磨损很快，费用高。国产设备中螺杆的最高寿命不超过500h，距国际先进水平的l 000h差距很大。
（3）成型机对原料的粒度和含水率要求不尽相同，从6％～35％不等，超出正常范围就会导致不能成型或能耗增大，从而导致因各地原料不同而配备各种专门设计的成型设备。
4.成型燃料结渣严重
秸秆类生物质在生长过程中会吸收一定量的金属元素(如K，Na，Cl，S，Ca，Si，P等)，这些元素以盐或氧化物等形式存在于生物质机体内，且熔点相对较低，大部分在700—900℃。当秸秆类生物质固体成型燃料在锅炉内燃烧时，炉内温度远高于碱金属化合物的熔点，导致炉排上的秸秆灰在800—900。C时就开始发生软化，温度过高时灰分会全部或者部分发生熔化，形成玻璃状坚硬炉渣，难以清除。另外，烟气中夹带着熔化或半溶化的碱金属硅酸盐，在接触到锅炉内壁面时凝结，不断积聚，最终产生严重的积灰或结渣等问题。结渣现象不仅会影响燃烧设备的热性能，而且会危及燃烧设备的安全性。
此外，不同生物质成型燃料燃烧性能差异大，不同种类生物质的热值和工业成分不同。热值的不同致使对应的成型燃料在燃料炉中燃烧时性能存在差异，从
一种燃料换到另一种燃料燃烧时，所发出的能量就会存在波动，从而导致供热或发电的不均匀性。这种不均匀性必然影响居民取暖或输电的稳定。
三、解决方案
1.保证原料供应
企业和地方政府要对生物质电厂项目进行科学的可行性分析和论证，充分考虑国家政策、当地的生物质原料数目、分布、利用途径、已有企业类型和经济效益等。立项规模要合适，地点选择要恰当，宏观审批要慎重，有大型人造板厂则不宜批建生物质电厂，从而保证原料供应充足，并且对可用于成型燃料生产和发电项目的生物质总量、可获得性、可供应量、秸秆等生物质原料到厂价格以及秸秆资料的区域差异等相关问题形成一套完整的理论体系。项目一旦上马，要进行科学的管理，保证项目的长久发展，确保对当地经济、农民生活质量及农村环境切实有益。
2.对原料合理预处理，优化成型工艺
预处理对于增加原料成型性能、改善成型燃料的物理品质和燃烧性能及降低成型机能耗具有重要影响。改变原料的预处理方式可以提高不同种类秸秆自身胶合固化成型性能，从而有效改善不同种类秸秆成型性能和颗粒成型燃料结合强度。在原料预处理方面，蒸汽爆破预处理、木质纤维材料苄基塑化是新近发展起来的预处理方法。在对原料进行蒸汽爆破和苄基化处理的基础上，确定合理的成型工艺。
3.研发和改进成型设备
研制多种类高含水率物料(湿物料秸秆)一次粉碎技术与设备。普通的晾晒处理如遇阴雨天气，秸秆易霉变甚至腐烂，使秸秆利用价值降低，因而有必要研发针对不同来源、不同种类的高含水率物料(湿秸秆)一次粉碎技术与设备，实现多种湿秸秆即收割即粉碎，并且提高碎料程度。可采用揉搓装置、锤片粉碎、筛分装置等的有机结合技术设计开发设备，将秸秆高度分离，得到介于刨花碎料和热磨纤维之间的亚纤维。粉碎后的秸秆进行再气干或人工干燥，一方面提高干燥效率，另一方面可预防或减少秸秆霉变腐烂，为后续成型工艺做好准备。
提高成型部件的耐磨性，合理设计成型部件的材料、尺寸，合理选择成型因素水平，对成型的关键部件采用先进的表面热处理和涂层及渗层等技术以提高耐
磨性。
研究设备对原料的适应性，从结构设汁、尺寸设计、制造精度等角度角度出发，提高其对原料的适应性，主要是对含水率的适应性。
4.提高成型燃料的抗结渣性能
一是进一步改善对原料的预处理，减少秸秆中的金属元素。二是在秸秆的收集运输过程中，应避免混入含有SiO2的泥沙，防止K和Na等元素的化合物与SiO2发生反应而生成低熔点的共晶体。三是研制和选用合理的抗结渣添加剂。
四、结语
开发和利用好生物质能对解决环境污染、能源短缺等一系列社会热点问题具有重要意义。但就目前而言，生物质成型燃料的生产和利用过程中在原料的持续供应、原料预处理、成型工艺、设备、成型燃料结渣和燃烧性能等方面仍然存在诸多问题，解决好这些问题是确保生物质致密成型和利用产业发展的关键，尚有大量的工作需要进行。
参考文献
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广东省地方标准 DB44/T 1052-2012 ———————————————— 工业锅炉用生物质成型燃料 Biomass Molded Fuel of Industrial Boiler 前言 本标准按GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规则进行编制。 本标准负责起草单位：广州市特种承压设备检测研究院。 本标准参加起草单位：广州迪森热能技术股份有限公司，广州迪宝能源技术有限公司。 本标准主要起草人：李茂东、牟乐、马革、叶向荣、陈志刚、张振顶、杜玉辉、郁家清、尹宗杰、陈平、张强、刘安庆、赵军明、周嘉伟、何兆文、上官斌、李榕根。 1 范围
本标准规定了工业锅炉用生物质成型燃料的分类与命名、规格及性能指标、检验方法、检验规则、标志、包装、运输和使用管理。 本标准适用于以木屑、刨花、树枝、树皮、竹子、农作物秸秆、花生壳、甘蔗渣等为主要原料生产的生物质成型燃料。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 213煤的发热量测定方法 GB/T 214煤中全硫的测量方法 GB/T 3558煤中氯的测定方法 GBT 19227煤和焦炭中氮的测定方法半微量蒸汽法 NY/T 1879生物质采样方法 NY/T 1880生物质样品制备方法 NY/T 1881.2生物质试验方法第2部分：全水分 NY/T 1881.4生物质固体成型燃料试验方法第4部分：挥发分 NY/T 1881.5生物质固体成型燃料试验方法第5部分：灰分 NY/T 1881.7生物质固体成型燃料试验方法第7部分：密度 3 术语与定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 生物质成型燃料biomass molded fuel
生物质成型燃料简介 (一）、生物质成型燃料是利用新技术及专用设备将各种农作物秸秆、木屑、锯末、果壳、玉米芯、稻草、麦秸、麦糠、树枝叶等低品位生物质，在不含任何添加剂和粘结剂的情况下，通过压缩成密度各异的生物质成型的清洁燃料，因为秸秆等物料中含有一定的纤维素和木质素，其木质素是物料中的结构单体，是苯丙烷型的高分子化合物。具有增强细胞壁、粘合纤维素的作用。木质素属非晶体，在常温下主要部分不溶于任何溶剂，没有熔点，但有软化点。当温度达到一定值时，木质素软化粘结力增加，并在一定压力作用下，使其纤维素分子团错位、变形、延展，内部相邻的生物质颗粒相互进行啮接，重新组合而压制成型，使松散的、能量密度低、热效率仅为10%左右、不易保存、不便运输与利用的生物质原料，经过加工变为致密的、能量密度高的、热效率可达45%左右、易保存和便于运输的高品位清洁能源产品。它具有燃烧特性好、燃烬率高、粉尘少、化学污染排放低的优势。 （二）、生物质固体成型燃料的组成结构 生物质固体成型燃料由可燃质、无机物和水分组成，主要含有碳（C）、氢（H）、氧（O）及少量的氮（N）、硫（S）等元素，并含有灰分和水分。碳：生物质成型燃料含碳量少（约为40-45%），尤其固定碳的含量低，易于燃烧。氢：生物质成型燃料含氢量多（约为8-10%），挥发分高（约为75%）。生物质燃料中碳多数和氢结合成低分子的碳氢化合物，遇到一定的温度后热分解而析出挥发。硫：生物质成型燃料
中含硫量少于%，燃烧时不必设置烟气脱硫装置，降低了企业处理脱硫成本，又有利于环境的保护。氮：生物质成型燃料中含氮量少于%，NOx排放完全达标。灰分：生物质成型燃料采用高品质的木质类生物质作为原料，灰分极低，只有3-5%左右。 （三）、生物质固体成型燃料的理化指标 生物质燃料成型后的主要技术参数： 密度：700—1300千克／立方米；灰分：3—20%;水分≤15%。热值：3500—4500大卡／千克；燃烧率≥96%热效率≥81%排烟黑度(林格曼级)<1排尘浓度≤80mg/m3 生物质成型燃料块的热值以原料的种类不同而不同。以玉米秸秆为例：热值约为煤的～倍，即的玉米秸秆成型燃料块相当于1t煤的热值，玉米秸秆成型燃料块在配套的下燃式生物质燃烧炉中燃烧，其燃烧效率是燃煤锅炉的～倍，因此1t玉米秸秆成型燃料块的热量利用率与1t煤的热量利用率相当。 （四）、生物质固体成型燃料BMF的特性 （1）生物质燃料可实现温室气体二氧化碳（CO2）生态“零”排放，BMF的能量来源于自然界光合作用固定于植物上的太阳能，其燃烧时排放的二氧化碳（CO2）来自于其生长时对自然界二氧化碳（CO2）的吸收，因此，BMF具有二氧化碳（CO2）生态零排放的特点。（2）生物质燃料属低碳能源：BMF的燃烧以挥发份为主，其固定炭含量仅为15％左右，因此是典型的低碳燃料。（3）减少二氧化硫（SO2）排放：BMF含硫量比柴油还低，仅为％,不需设置脱硫装置就可实现二氧化硫（SO2）减排。（4）粉尘排放达标：BMF灰份为%，是煤基燃料的1/10左右，设置
关于生物质颗粒燃料锅炉燃烧的原理、特点、好处 来源：本站原创发布时间：2013-08-01 浏览量：288 生物质颗粒燃料是将农业收获的作物中的“废料”进行利用，把看似无用的秸秆、木屑、玉米芯、稻壳等通过压缩成型直接利用的燃料。让这些东西变废为宝的途径就是需要生物质成型燃料锅炉。 目前，我国城市拥有大量的燃煤锅炉，其中大都分布在城区内及城市周边，由于烧的都是含硫量高的劣质煤，因锅炉无脱硫装置，加上操作低等因素，冒黑烟、硫污染等直接影响了城市及周边的空气质量，为此，取消城市煤锅炉及煤改气、电的呼声很高，且许多城市已采取了行动，但由于气源紧张、电价昂贵，而城市热力又达不到的区域，收效甚微。用清洁的生物质燃料替代煤，在城市锅炉内使用就成为首选。但目前大多数锅炉的结构均不适合使用生物质燃料（仍有冒黑烟、粉尘污染等现象），而生物质专用燃料燃烧装置彻底地解决了生物质燃料在锅炉中的燃烧问题。它根据生物质燃料挥发分大的特点，综合应用了反烧法、煤制气法、悬浮燃烧等多种洁净燃烧技术，使生物质燃料燃烧完全，解决了冒黑烟的本质问题。 生物质颗粒燃料锅炉燃烧工作原理：生物质燃料从加料口或上部均匀地铺在上炉排上，点火后，开启引风机，燃料中的挥发分析出，火焰向下燃烧，在未燃带、悬挂炉排所构成的区域迅速形成高温区，为连续稳定着火创造了条件，小于上炉排间隙且挥发分已燃尽的炙热燃料和未燃尽的微粒，在引风机及重力的作用下，一边燃烧一边向下掉落，落在温度很高的悬挂炉排上稍作停留后继续下落，最后落到下炉排上，未完全燃烧的燃料颗粒继续燃烧，燃尽的灰粒从下炉排落入出灰装置的灰斗，当积灰到一定高度时，打开出灰闸板一并排出。在燃料下落的过程中，二次配风口补充一定氧气，供悬浮燃烧，三次配风口提供的氧气的为下炉排上的燃烧助燃，完全燃烧后的烟气通过烟气出口通往对流受热面。大颗粒烟尘通过隔板向上时由于惯性甩入灰斗，稍小的灰尘通过除尘挡板网阻挡又大部分落入灰斗，仅部分极其细小的微粒进入对流受热面，极大地减少了对流受热面的积灰，提高了传热效果。 生物质颗粒燃料燃烧的特点为： ①可迅速形成高温区，稳定地维持层燃、气化燃烧及悬浮燃烧状态，烟气在高温炉膛内停留时间长，经多次配氧，燃烧充分，燃料利用率高，可从根本上解决冒黑烟的难题。 ②与之配套的锅炉，烟尘排放原始浓度低，可不用烟囱。 ③燃料燃烧连续，工况稳定，不受添加燃料和捅火的影响，可保证出力。 ④自动化程度高，劳动强度低，操作简单、方便，无需繁杂的操作程序。 ⑤燃料适用性广，不结渣，完全解决了生物质燃料的易结渣问题。 ⑥由于采用了气固相分相燃烧技术，还具有如下优点： a从高温裂解燃烧室送入了气相燃烧室的挥发份大多是碳氢化合物，适合低过氧或欠氧燃烧，可达无黑烟燃烧及完全燃烧，可有效地抑制“热力——NO”的产生。 b在高温裂解过程中，处于缺氧状态，此过程可有效地制止燃料中氮转化为有毒的氮氧化物。 四、环境影响分析
ICS点击此处添加ICS号 点击此处添加中国标准文献分类号DB33 浙江省地方标准 DB 33/ XXXXX—XXXX 生物质成型燃料锅炉节能环保管理要求 Densified Biofuel Boiler Energy Conservation and Environmental Protection Management Requirements 点击此处添加与国际标准一致性程度的标识 （征求意见稿） （本稿完成日期：2016.11.18） XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施
目次 前言................................................................................ II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语 (1) 4 总则 (2) 5 设计 (2) 6 制造、安装、改造与修理 (3) 7 使用 (4) 8 检验检测 (5)
前言 本标准按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由浙江省质量技术监督局提出并归口。 本标准负责起草单位：浙江省特种设备检验研究院 本标准参加起草单位： 本标准主要起草人： 本标准为首次发布。
生物质成型燃料锅炉节能环保管理要求 1 范围 本标准规定了生物质成型燃料锅炉在设计、制造、安装、改造、使用、检验检测等环节的节能环保管理要求。 本标准适用于燃用生物质成型燃料的锅炉及其辅机、监测计量仪表、水处理系统、控制系统等（以下简称锅炉及其系统），其参数为额定蒸发量大于等于0.1t/h，额定蒸汽压力小于3.8MPa的蒸汽锅炉；额定功率大于或者等于0.1MW的热水锅炉；额定功率大于或者等于0.1MW的有机热载体锅炉。 燃用生物质非成型燃料、混合燃用其他燃料的锅炉参考本标准执行。 本标准不适用于以生活垃圾为燃料的锅炉。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 TSG G0003 工业锅炉能效测试与评价规则 GB/T 2900.48 电工名词术语锅炉 GB 13271 锅炉大气污染物排放标准 NB/T 47034-2013 工业锅炉技术条件 NB/T 47035 工业锅炉系统能效评价导则 3 术语 GB/T 2900.48界定的以及下列术语和定义适用于本标准。为了便于使用，以下重复列出了GB/T 2900.48中的某些术语和定义。 3.1 生物质成型燃料 densified biofuel 以生物质为主要原料，经过机械加工致密成型、生产的具有规则形状的固体燃料产品。 3.2 草本类生物质成型燃料 herbaceous biofuel 生物质成型燃料的原料主要包含芦苇、各种作物秸秆、果壳、酒糟等有机加工剩余物。 3.3 木本类生物质成型燃料 woody biofuel
生物质成型燃料生产与应用分析 摘要：生物质成成型燃料对改善能源结构和生态环境具有重要意义。国内外已经对生物质致密成型做了大量的研究，但在成型燃料生产和应用过程中仍然存在很多问题，如原料难以持续供应、各类原材料特性不同、成型差异大、成型设备能耗高、磨损快、对原料适应性差、成型燃料结渣严重和不同生物质成型燃料燃烧性能差异大等。为此，对上述问题进行了探讨，并分析了解决问题的途径和方法，为深入开展生物质成型燃料的生产和利用提供了新的思路和途径。 关键词生物质；成型燃料；应用 引言 长期以来，石油、天然气、煤炭等化石燃料一直是人类消耗的主要能源，并为人类经济的繁荣、社会的进步和生活水平的提高做出了很大的贡献[1]。但是，由于煤、石油和天然气等矿物资源是不可再生的，资源是有限的，正面临着逐渐枯竭的危险，因此它们不是人类所能长久依赖的理想资源。再者目前地球所面临的环境危机直接或间接的与矿物燃料的加工和使用有关，这些矿物燃料燃烧后放出大量的CO2、SO2、NO，被认为是形成大气环境污染、产生酸雨以及温室气体等地区性环境问题的根源。 生物质能作为自然界的第4大能源，资源分布广，开发潜力大，环境影响小，发展生物质能源是全球缓解能源危机、减少温室气体排放、解决生态环境问题和实现可持续发展的战略选择。我国农业废弃物资源丰富，每年约有7×108t 的农作物秸秆，另外还有大量的林业采伐和林木制品加工厂产生的废弃物，如枝丫、小径木、板片和木屑等，总量近1×108t。生物质致密成型技术生产固体燃料是把农林废弃物加工再利用、解决生物质资源浪费和污染问题的一种重要技术手段，是除生物质气化和液化之外的又一种生物质能源转换方式。但由于原料、工艺和设备等诸多方面的原因，生物质成型燃料的生产和利用仍然存在着问题。本文就生物质成型燃料生产及其应用中存在的问题进行分析研究，以探索更好地开发生物质能源的途径。
生物质成型燃料简介 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
生物质成型燃料简介(一）、生物质成型燃料是利用新技术及专用设备将各种农作物秸秆、木屑、锯末、果壳、玉米芯、稻草、麦秸、麦糠、树枝叶等低品位生物质，在不含任何添加剂和粘结剂的情况下，通过压缩成密度各异的生物质成型的清洁燃料，因为秸秆等物料中含有一定的纤维素和木质素，其木质素是物料中的结构单体，是苯丙烷型的高分子化合物。具有增强细胞壁、粘合纤维素的作用。木质素属非晶体，在常温下主要部分不溶于任何溶剂，没有熔点，但有软化点。当温度达到一定值时，木质素软化粘结力增加，并在一定压力作用下，使其纤维素分子团错位、变形、延展，内部相邻的生物质颗粒相互进行啮接，重新组合而压制成型，使松散的、能量密度低、热效率仅为10%左右、不易保存、不便运输与利用的生物质原料，经过加工变为致密的、能量密度高的、热效率可达45%左右、易保存和便于运输的高品位清洁能源产品。它具有燃烧特性好、燃烬率高、粉尘少、化学污染排放低的优势。 （二）、生物质固体成型燃料的组成结构 生物质固体成型燃料由可燃质、无机物和水分组成，主要含有碳（C）、氢（H）、氧（O）及少量的氮（N）、硫（S）等元素，并含有灰分和水分。碳：生物质成型燃料含碳量少（约为40-45%），尤其固定碳的含量低，易于燃烧。氢：生物质成型燃料含氢量多（约为8-10%），挥发分高（约为75%）。生物质燃料中碳多数和氢结合成低分子的碳氢化合物，遇到一定的温度后热分解而析出挥发。硫：生物质成型燃料中含硫量少于%，燃烧时不必设置烟气脱硫装置，降低了企业处理脱硫成本，又有利于环境的保护。氮：生物质成型燃料中含氮量
生物质固体成型燃料的特征 (一）、生物质成型燃料是利用新技术及专用设备将各种农作物秸秆、木屑、锯末、果壳、玉米芯、稻草、麦秸、麦糠、树枝叶等低品位生物质，在不含任何添加剂和粘结剂的情况下，通过压缩成密度各异的生物质成型的清洁燃料，因为秸秆等物料中含有一定的纤维素和木质素，其木质素是物料中的结构单体，是苯丙烷型的高分子化合物。具有增强细胞壁、粘合纤维素的作用。木质素属非晶体，在常温下主要部分不溶于任何溶剂，没有熔点，但有软化点。当温度达到一定值时，木质素软化粘结力增加，并在一定压力作用下，使其纤维素分子团错位、变形、延展，内部相邻的生物质颗粒相互进行啮接，重新组合而压制成型，使松散的、能量密度低、热效率仅为10%左右、不易保存、不便运输与利用的生物质原料，经过加工变为致密的、能量密度高的、热效率可达45%左右、易保存和便于运输的高品位清洁能源产品。它具有燃烧特性好、燃烬率高、粉尘少、化学污染排放低的优势。 （二）、生物质固体成型燃料的组成结构生物质固体成型燃料由可燃质、无机物和水分组成，主要含有碳（C）、氢（H）、氧（O）及少量的氮（N）、硫（S）等元素，并含有灰分和水分。碳：生物质成型燃料含碳量少（约
为40-45%），尤其固定碳的含量低，易于燃烧。氢：生物质成型燃料含氢量多（约为8-10%），挥发分高（约为75%）。生物质燃料中碳多数和氢结合成低分子的碳氢化合物，遇到一定的温度后热分解而析出挥发。硫：生物质成型燃料中含硫量少于0.02%，燃烧时不必设置烟气脱硫装置，降低了企业处理脱硫成本，又有利于环境的保护。氮：生物质成型燃料中含氮量少于0.15%，NOx排放完全达标。灰分：生物质成型燃料采用高品质的木质类生物质作为原料，灰分极低，只有3-5%左右。 （三）、生物质固体成型燃料的理化指标生物质燃料成型后的主要技术参数：密度：700—1300千克／立方米；灰分：3—20 %; 水分≤15% 。热值：3500—4500大卡／千克；生物质成型燃料块的热值以原料的种类不同而不同。以玉米秸秆为例：热值约为煤的0.8～0.95倍，即1.1t的玉米秸秆成型燃料块相当于1t煤的热值，玉米秸秆成型燃料块在配套的下燃式生物质燃烧炉中燃烧，其燃烧效率是燃煤锅炉的1.3～1.5倍，因此1t玉米秸秆成型燃料块的热量利用率与1t煤的热量利用率相当。生物质固体成型燃料的指标表：项目指标热 值 >4200kcal/kg 密度 >1.1t/m 3 外观方（圆）柱型φ1-3cm 灰分≤ 7% 水分≤ 13% 燃烧率≥ 96%
生物质成型燃料技术 0前言 能源是人类社会发展进步的物质基础，但煤、石油、天然气等化石燃料日益枯竭，环境污染也日益严重。我国提出了节能减排、发展清洁可持续再生能源的口号，哥本哈根会议规定我国到2020年每单位国内生产总值的二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。生物质的利用在这方面有着巨大的优势，我国每年仅秸秆类生物质(玉米秸秆、稻草、木屑、树权、豆秸、棉秆等农林废弃物)产量就达7亿，t可开发的生物质能资源总量近期约为5亿t标准煤，远期可达到10亿t标准煤。 我国生物质发电技术，特别是生物质直燃发电技术近几年得到了较快的发展，但未经加工的生物质本身具有挥发分高，含水率高，氯、钾等碱金属含量高等特点，当秸秆含水率超过40%时，直接利用生物质作为燃料时，燃烧不稳定，热效率低。而我国生物质原料(如农林废弃物)产量虽然巨大，但产地分散、能量密度低、随季节变化性强，自然干燥失重大，储存和运输过程中占用大量的空间、损耗大，由此给生物质的高效清洁利用造成困难。生物质直接发电产业是“小电厂、大燃料”，目前生物质电厂基本都存在着燃料生产、收集、预处理、运输、储存、输送上料过程中的各种问题。因此农作物散装秸秆只能作为生物质能源化利用的初级燃料，难以满足生物质发电、供热等工业化需求。而生物质成型燃料技术为生物质的运输、存储及消防等难题提出了解决方向，具有广阔的发展前景，也将带来燃料能源的变革，产生巨大的经济效益和社会效益。 1生物质燃料成型技术 生物质燃料成型技术是指在一定温度与压力条件下，将各类原本松散细碎的生物质废弃物压制成具有形状规则的棒状、块状、颗粒状成型燃料的高新技术，以解决生物质运输、储存、防火等问题。根据生物质成型燃料制造工艺，可分为湿压成型、热压成型和碳化成型3种主要形式，其成型机理为在外部加热、加压或常温下原料颗粒先后经历位置重新排列、颗粒机械变形和塑性流变等阶段形成致密团聚物，如图1所示。目前市场上生物质成型机的种类大致分为3类：(1)螺旋挤压式成型机；(2)活塞冲压式成型机；(3)辊模碾压式成型机。 1.1螺旋挤压式成型技术 螺旋挤压式成型机主要由挤出螺旋、挤出套筒、加热圈等组成，如图2所示。被粉碎的生物质原料在挤出螺旋的作用下被推入挤出套筒，套筒周围的加热圈则将生物质原料中的木质素加热到软化状态，生物质原料在不断的挤压作用和软化木质素产生的胶粘作用下而成型。成型后的棒状燃料被源源不断地送出，燃料棒的长度可根据需要而截断。
附件1： 生物质成型燃料锅炉供热示范项目 申请报告编制大纲 一、示范项目申请报告正文部分 1、概述。简要介绍项目名称、类型、项目业主、项目建设单位、建设地址、供热方式、供热面积或工业热负荷、投资、建设规模等。 2、项目业主或项目建设运营服务单位。简要介绍项目业主资产情况、主营业务、生物质能供热领域业绩和技术力量等；简要介绍专业化生物质锅炉供热建设运营单位情况、主营业务、生物质能供热领域业绩和技术力量等。 3、生物质能资源评价。介绍项目建设地址周边生物质资源情况、可获得量、能否满足项目用量需求。 4、热负荷。详细介绍项目热负荷类型（居民/商业采暖，工业供热）、现状供热方式、热负荷增长预测、项目设计热负荷和供热方式等。 5、建设条件。介绍项目的土地、水源、交通运输、供热管网等建设条件情况。 6、建设内容。介绍项目的锅炉台数、规模、供热方式、配套设施、供热管网等主要建设内容。 7、项目投资分析。简要介绍项目投资、资金筹措方案、
经济评价主要结论（如项目内部收益率等）。 8、环境影响评价。介绍项目大气污染物排放情况（包括烟尘、SO2、NO X等）以及项目大气污染治理、废水治理、灰渣治理及综合利用、噪声治理、粉尘治理等措施。 9、社会效益评价。测算项目建成后年节约供热标煤量、年减少CO2等温室气体排放量、年减少烟尘、SO2、氮氧化物等污染物排放量，以及项目对促进当地经济发展的贡献。 二、示范项目申请报告附件部分 1、项目可行性研究报告 2、项目的备案文件 3、项目环境影响评价报告（表）的批复文件 4、项目其他支持性文件
附件2： 生物质成型燃料锅炉供热示范项目 申请文件起草大纲 一、总体情况 项目基本情况。项目总数、锅炉总数、锅炉总容量、总投资、工业热负荷、民用总供热面积等。 项目符合示范条件情况。项目是否完成备案；项目环评批复等支持性文件是否齐备；项目热负荷、大气污染物排放水平、建设进度等条件是否符合示范要求。 二、项目简介 简要介绍每个申报示范项目的情况，包括项目类型（新建/扩建/改造）、锅炉容量、建设地址、计划开工和投产日期、项目法人或项目建设运营单位、锅炉类型、工业供热负荷或民用供热面积、年供热量、年消耗生物质成型燃料量、总投资等情况，以及项目是否完成备案、是否取得环评批复等。填写附表1。 三、附件 每个项目的示范项目申请报告及附件。
生物质燃料与其它燃料的对比 什么是生物质成型燃料？ ??? 众所周知，人类的生存和发展离不开能源。随着世界能源需求量的迅猛增长，以煤、石油、天然气为代表的常规能源将最终被开采殆尽，同时大量使用这些化石燃料会导致一系列严重的环境污染问题。因此，大力提高能源的利用效率，以高新技术开发低污染、可再生的新能源，逐步取代石油、煤、天然气等不可再生能源，是解决能源危机和环境问题的重要途径。 ??? 在众多的可再生能源中，生物质能以其资源储量丰富、清洁方便和可再生的特点，具有极大的开发潜力。生物质能是指绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量，即以生物质为载体的能量，是太阳能的一种表现形式。生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器。太阳能照射到地球后，一部分转化为热能，一部分被植物吸收，转化为生物质能；由于转化为热能的太阳能能量密度很低，不容易收集，只有少量能被人类所利用，其他大部分存于大气和地球中的其他物质中；生物质通过光合作用，能够把太阳能富集起来，储存在有机物中，这些能量是人类发展所需能源的源泉和基础。基于这一独特的形成过程，生物质能既不同于常规的矿物能源，又有别于其他新能源，兼有两者的特点和优势，是人类最主要的可再生能源之一。我国有着丰富的生物质资源，据统计，全国桔杆年产量约5. 7亿吨，人畜粪便约3. 8亿吨，薪柴年产量（包括木材砍伐的废弃物）为1. 7亿吨，还有工业排放的大量有机废料、废渣，每年生物质资源总量折合成标准煤约3 亿吨。我国直接利用生物质能已有几千年的历史, 但利用效率极低，即使是目前农村已较普遍推广的省柴节煤灶, 热效率也仅20 % 左右。近年来，在一些经济发达的城市周边地区, 农民大量使用优质高效燃料, 用于炊事、取暖，而将农作物桔杆直接放在农田焚烧,浪费了能源，也污染了环境。生物质能资源结构疏松,能量密度低，仅是标准煤的一半多一些，且不易贮运。 生物质成型燃料是将秸秆、稻壳、锯末、木屑等生物质废弃物，用机械加压的方法，使原来松散、无定形的原料压缩成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料，其具有体积小、密度大、储运方便；燃烧稳定、周期长；燃烧效率高；灰渣及烟气中污染物含量小等优点。生物质成型燃料由可燃质、无机物和水分组成，主要含有碳（C）、氢（H）、氧（O）及少量的氮（N）、硫（S）等元素，并含有灰分和水分。 各种成分构成其中： ◆碳：生物质成型燃料燃料含碳量少（约为40-45%），尤其固定碳的含量低，易于燃烧。 ◆氢：生物质成型燃料燃料含氢量多（约为8-10%），挥发分高（约为75%）。 ◆生物质燃料中碳多数和氢结合成低分子的碳氢化合物，遇到一定的温度后热分解而析出挥发物。 ◆硫：生物质成型燃料燃料中含硫量少于%，燃烧时不必设置烟气脱硫装置，降低了成本，又有利于环境的保护。 ◆氮：生物质成型燃料燃料中含氮量少于%，NOx排放完全达标。 ◆灰分：生物质成型燃料，燃料采用高品质的木质类生物质作为原料，灰分极低，只有1%左右。 ◆生物质成型燃料的热值：生物质成型燃料的密度一般为～m3，热值约为 4,100±100Kcal/Kg。1吨生物质成型燃料相当于～吨标准煤或吨柴油/燃料油。生物质成型燃料除具有生物质燃料的一般特点外，还具有以下优点： （1）密封塑料袋包装，装运方便，清洁安全；
生物质成型燃料优点分析 一、生物质实现循环经济 生物质燃料的生产和使用，减少了农林废弃物在田间焚烧或分解过程对环境的危害，增加农民收入，创造就业机会。与常规燃料相比，生物质燃料属于碳中性在为使用者带来经济利益的同时，也使其成为了环保的倡导典范。 到2012年将会产生6亿吨生物质，其中有超过80%的生物质将得不到利用。中国的十一五规划以及2007年《中国应对气候变化国家方案》均提出温室气体以及二氧化硫的减排目标。这些文件都非常鼓励采用生物质并提出了许多具体的鼓励措施。有了这些文件，燃料使用者不仅能够拥护国家提出的上述目标还能免交高额的排放税。另外，这也将使得通过《京都议定书》中规定的核证减排量（CERs）形式或核实减排量（VERs）形式实现的碳配额货币化成为可能。 对于生物燃料的发展，中国的“十一五”规划明确了发展替代能源要按照以新能源替代传统能源、以优势能源替代稀缺能源、以可再生能源替代化石能源的思路，逐步提高替代能源在能源结构中的比重。按照这一思路，以木质材料为基础的可再生能源应该是当前发展的重点。 二、什么是生物质成型燃料（BMF）？ 生物质成型燃料（Biomass Moulding Fuel,简称“BMF”）是应用农林废弃物（如秸杆、锯末、甘蔗渣、稻糠等）作为原料，经过粉碎、烘干、挤压等工艺，制成各种成型的（如颗粒状）可在澄宇研制的BMF锅炉内直接燃绕的新型清洁燃料。 三、为什么使用生物质成型燃料 标准燃料=燃料稳定 降低含水率<（10%）提高燃烧效率 减少烟气和粉尘排放 增加密度（以锯末为例200KG/M 到650KG/M） 降低运输成本 减少储存空间 易于掌控操作方便 属于低碳燃料 含氢量高，挥发分高，易于燃烧 含氧量高，易于燃烧和燃尽，灰渣中残留的碳量极少 含硫量低，燃烧时不必设置气体脱硫装置，降低了成本，又有利于环境保护 燃烧器排烟温度较低，效率提高 灰分含量低……（词句不变） 低位发热量3800-4800K/CAL/KG，与中质煤相当 属于可再生能源，可替代化石燃料，有效降低温室气体排放 四、生物质成型燃料的环保优势 运用国际先进技术，各种生物质原料都可以成型燃料。这些成型燃料运输方便，同时符合环境管理体系（EHS）的储存要求。颗粒燃能够在工业锅炉里极稳定的燃烧，并且较之其它燃料产生更少的灰烬和排放物。
生物质成型燃料的实用性分析 生物质是由植物或动物生命体而衍生得到的物质的总称，主要由有机物组成。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质体内的一种能量形式，它源于植物的光合作用，可再生且性能稳定，方便储存运输。生物质的种类很多，通常生物质燃料大致可分为四类：农业生物质、森林生物质、城市固体废弃物和能源作物。 1.生物质致密成型技术简介 生物质致密成型技术指具有一定粒度的农林废弃物干燥后在一定压力作用下可连续挤压成棒状等成型燃料的工艺，有的成型时还需要加入一定的添加剂或粘结剂其压缩成型物，可作为工农业锅炉等的燃料。由于生物质原料经挤压成型后，除具有比重大、着火易、燃烧性能好、便于储存和运输、热效率高等优点外，还具有灰分少、低污染等优点，具有广阔的市场开发前景。 2.生物质成型燃料优势 2.1替代煤炭且着火性能好 部分生物质的热值与我国一些地区的层燃炉用煤的热值相当(约18000kJ／kg)，如日本试验研究所用的生物质，其热值高达19600kJ／kg。由工业分析可知，生物质含有大量挥发分，而玉米秸秆和木屑的挥发分含量高达70—90％，这就决定了生物质不仅有良好的代煤效果，而且还具备优良的着火燃烧性能。 2.2清洁燃烧且排放污染少 我国是煤炭燃烧大国，NO x 、CO 2 和SO 2 等大气污染物主要是由化石燃料的燃烧形成的，且 其排放量所占的比例也相当大，同时其它排放物如总悬浮颗粒物(TSP)、城市NO x 浓度也严重 超标。而生物质燃料CO 2 减排的效果明显，且生物质中硫的含量极低，基本上无硫化物的排放。 同时，生物质燃料还具有飞灰和排渣少、NO x 和重金属污染物排放低等环保特性，可称其为绿色能源。 2.3资源丰富且价格优势强 生物质能是当今世界的第四大能源根据生物学家估算，地球上陆地年生产1000～1250亿t千生物质：海洋年生产500亿t干生物质。我国是一个农业大国，有着丰富的生物质资源，广大的农村领域能提供大量的生物质来源因此，生物质能是一种年产量极大且较稳定的可再生资源由于生物质原料价格低廉，而制取的生物质成型燃料也比煤炭等燃料在价格方面更具优势，利于推广。 2.4工艺配套且生产设备全 2.4.1热压成型工艺 生物质粉碎后经高压推挤到加热的成型模具中，使其在一定温度和压力下固化。工艺过程一般分为原料粉碎、干燥、挤压、加热成型和保型等几个环节
为改善环境，减少污染，致力于将燃煤锅炉改造为燃烧生物能源(生物质固体成型燃料)锅炉。其改造案主要为利用原有或闲置的链条炉排燃煤锅炉本体以及锅炉附属设备：鼓风机、引风机、出渣机、省煤器、减速器、除尘器、锅炉控制柜以及仪表阀门等，增加1-3套螺旋式生物质颗粒燃料上料机、1套二次送风设备及二次送风管等，以减少锅炉以及附属设备的投资费用。 燃煤锅炉用于生产和生活供热的锅炉多为4t以下的燃煤锅炉。从改造燃煤锅炉炉膛、炉拱、炉墙、余热回收、除尘装置、上料系统、控制系统等入手，将燃煤锅炉改造为全自动生物质锅炉，让能效率提高到80%-85%。
一、生物质燃料燃烧特性分析 生物质燃料是可再生的碳源，具产量巨大、分布广泛、低硫、低氮、生长快、二氧化碳排放低的特点。 生物质燃料燃烧主要由下面几个条件控制：(1)一定的温度；(2)一定量的空气(氧气)；(3)燃料与空气(氧气)的混合程度；(4)燃料中的可燃物与空气中的氧气进行剧烈的化学反应时间。 生物质燃料的着火温度为250—400℃，比煤低(煤的着火温度为400～500℃)，其温度的提高由点火热供给。生物质燃料的燃烧过程是挥发分及可燃成分与空气中的氧剧烈化合并放出热量的过程，因而氧气的供给量决定燃烧反应的过程。通过对供氧量的控制，可以很好地控制其燃烧反应。现运行的生活及工业锅炉的结构若不加改造直接使用生物质颗粒燃料，锅炉将出现重冒黑烟、效率低、有粉尘污染等现象。因此，燃用生物质颗粒燃料锅炉需要加装专门的
二次送风设备，增强进氧，使其能充分燃烧，有效提高炉堂温度，减少一氧化碳和烟尘的排放及热量的流失。 二、对燃煤锅炉进行生物质燃料改造的法 (1)利用原有或闲置的链条炉排燃煤锅炉本体以及锅炉附属设备：鼓风机、引风机、出渣机、省煤器、减速器、除尘器、锅炉控制柜以及仪表阀门等等，减少锅炉以及附属设备的投资费用。 (2)把原来进煤炭燃料用的煤斗改制作成密闭式生物质料斗，并加装防回火装置。 (3)安装1套生物质颗粒燃料输送、储料、上料装置。
生物质燃料燃烧特性与应用 郑陆松 2008031620 关键词：生物质燃料、燃烧过程、特性、应用、锅炉 摘要：生物质燃料是一种可再生能源，介绍其组成成分，燃烧的一般过程和特点。根据 多种典型生物质燃料的基本组成，着重分析介绍了生物油的燃烧过程、性能特点及在动力机械中的应用。以锅炉为例具体分析玉米秸秆在其中的层燃燃烧过程和特性。分析总结了生物质燃烧对锅炉的影响。 1、前言 生物质燃料是一种可再生能源，是指依靠太阳光合作用而产生的各种有机物质，是太阳能以化学能的形式存在于生物之中的一种能量形式，直接或间接地来源于植物的光合作用。被认为是第四大能源，分布广，蕴藏量大。 生物质燃料基本特性 生物质的种类很多，一般可分以下5大类：①木质素：木块、木屑、树皮、树根等；②农业废弃物：秸秆、果核、玉米芯、甘蔗皮渣等；③水生植物：藻类、水葫芦等；④油料作物：棉籽、麻籽、油桐等；⑤生活废弃物：城市垃圾、人及牲畜的粪便。 生物质作为有机物燃料是由多种复杂的高分子有机化合物组成的复合体，化学组成主要有：纤维素、半纤维素、木质素和提取物等，这些高分子物质在不同种类生物质、同一种类生物质的不同区域其组成也不同，有些甚至有很大差异。生物质的可燃成分主要是有机元素如碳、氢、氮和硫，虽然就元素的成分而言，生物质燃料的成分和常规燃料煤炭基本上没什么区别，但正是各成分在数量上的差异导致了生物制燃烧产物与煤炭的差异。生物质的碳含量普遍在50%左右，低于普通的烟煤，而氢含量则高于烟煤，尤其是挥发份和氧含量远远高于普通烟煤，氧含量超过煤10倍左右。由于生物质燃料的可燃组分含量相对比较低，因此生物质燃料的低位发热量比一般烟煤低。在着火燃烧性能方面，生物质燃料的挥发份含量远远高于普通烟煤，导致着火燃烧性能明显高于普通烟煤。在燃烧污染物生成排放方面，生物质燃料的硫含量仅为0.1 %左右，含氮量和理论氮气容积也低于烟煤，所以总的SO2和NOx生成量都远低于烟煤。根据秸秆生物质燃料高挥发分、高氧量、低硫份和灰份的基本特性，因此相对于煤炭而言，秸秆生物质具有易燃、清洁环保的特点。 2、生物质燃料： 2.1生物质燃料燃烧过程分析： 生物质燃料的燃烧过程主要分为挥发分的析出、燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立阶段。其燃烧过程的特点是：【1】 (1)生物质水分含量较多，燃烧需要较高的干燥温度和较长的干燥时间，产生的烟气体积较大，排烟热损失较高。
生物质成型燃料简介 生物质成型燃料（BMF），是以农林废弃物（秸秆、稻壳、花生壳、木屑、树枝等）为原料，通过生物质固体燃料致密加工成型设备在特定的工艺条件下加工制成块状的高效燃料，是一种环保、可再生能源。生物质成型燃料的二氧化硫排放量是煤的1/28，是天然气的1/8，二氧化碳可做到零排放，可替代煤炭、天然气、液化气等不可再生资源，广泛应用于工商业生产和居民生活，是国家重点支持发展的新能源。（一）BMF物理特性 密度：800～1100 kg/m 热值低：3400～4000 kcal/kg（详见测试报告） 挥发份高：60～70% 灰分大：5～15%（不稳定） 水分高：5～12% 含硫量低：0.02～0.21%（常用的烟煤含硫量为0.32～3%） （详见测试报告） 常见生物质原料制成生物质成型燃料热值参考值 玉米秸秆：3470 kcal/kg 棉花秸秆：3790 kcal/kg 松木锯末：4010 kcal/kg 稻草：3470 kcal/kg 烟杆：3499 kcal/kg
花生壳：3818 kcal/kg （二） BMF燃烧特性 从燃烧特性曲线可以看出，BBDF燃烧分三个阶段进行：第一阶段（A-B）：水分蒸发阶段（～180℃）； 第二阶段（B-C）：挥发份析出、燃烧阶段（180～370℃），此阶段挥发份大量析出，并在300℃左右着火剧烈燃烧；
第三阶段（C-D）：固定碳燃烧阶段（370～620℃）。 BMF的燃烧具有如下特点： 着火温度低：一般为300℃左右 挥发分析出温度低：一般为180～370℃ 易结焦且结焦温度低：一般800℃左右 根据以上研究成果可知： 由于生物质燃料特性的不同，导致生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应速度以及燃烧产物的成份与燃煤相比都存在较大的差别，表现出与燃煤不同的燃烧特性。 （三）BMF燃烧原理 生物质燃料洁净燃烧必须满足三个条件： 1、要求较高的温度（不低于380℃） 2、可燃气体在高温区停留时间要长 3、充足的氧气
生物质成型燃料开发建设项目可行性研 究报告
1第一章总论 一、项目提要 1、项目名称：生物质成型燃料开发项目 2、建设性质：新建 3、项目建设单位：龙山顺天生物能源开发有限公司 负责人：张思红 4、建设地点：龙山县民安镇 5、项目申报单位：龙山顺天生物能源开发有限公司 负责人：张思红 6、投资规模及构成：项目总投资4952万元，项目计划用地20000平方米，建设年产10万吨生物质颗粒燃料生产线。其中项目用地及建筑投资2095万元，主要建设车间、仓库、办公室、附属设施，总建筑面积10008平方米；项目主要设备投资917万元；生物质速生薪草种苗繁育和技术培训示范基地1000亩，建设投资600万元，林木废弃物、农作物秸秆收集网点建设120万元；流动资金400万元。 7、资金筹措：项目总投资4880万元中，拟申请银行贷款2000万元，投入设备购置；自筹2880万元，投入基础性设施与新产品研制及生产与管理费用。 8、主要技术经济指标：生物质成型燃料加工，以龙山县引种的速生柴薪树种桤木为例，每吨成本100元；生产成本342.85元/吨，1吨桤木产生物质成
型燃料1吨，生物质成型燃料市场批价500元/吨左右。项目年销售收入5000万元，达产后年利税1571.50万元。 9、项目辐射范围及带动能力本项目以示范区大面积种植的速生薪柴林原料、林木加工厂废弃木屑、林木、果树枝条、农作物秸秆进行成型加工，配以粘合剂等成分，采用新型生物质成型燃料加工技术，配套我公司生产的复合生物质气化炉使用，能完全替代传统的柴薪、煤炭、液化气、天然气，生物质有效成分利用率达80%以上，燃效比较传统燃烧方式高出30%左右，加上生物质成型燃料生产原料的超低生产成本，项目的综合效益显著，其技术适合广泛的农村地区，极具推广利用价值。 种植生物质原料，生长速度快、产量高、收集便捷、来源广泛，使物质的循环利用达到了高经济价值的转换，形成了当代农业林业的绿色、环保、高效、可持续发展可再生能源产业链条，适合我县农耕区广大的农户。 本项目通过对农作物秸秆粉碎、压块，使秸秆充分燃烧。试点运行成功，将有效转化能源利用、降低供能成本、减轻空气污染、促进农民增收。 在物质循环综合利用过程中，生产低成本、高附加值产品，每公斤生物质成型燃料压块可产生4500-4800大卡热量，充分燃烧后残质仅为5%-6%，少于燃煤的15%-20%。目前测算，每吨生物质压块的成本在150元左右。必将带来高效益与高回报，项目的开发成功将给我国和世界新能源产业带来深刻、深远的影响。其中，本项目提出：以新型复合生物质气化炉+生物质成型燃料+生物质原料种植收集的种产销结合模式，生产生物质产销燃料的方法，将成为新型生物能源发展最具经济价值的领先技术，加速我国可再生能源产业的发展。
金稻草生物科技 一、概论 能源问题是影响社会经济发展的决定性因素之一，解决能源问题就解决了经济发展的动力问题。我国的常规能源供应紧张已严重影响了社会经济的快速发展，而且化石能源大规模的集中使用，释放出大量二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等物质，给人类的生存环境造成了危害。为此国家颁布了《可再生能源法》要大力加强可再生能源技术的开发研究。生物质能作为第四大能源资源，在可再生能源中占有重要地位。开发生物质能既可以补充常规能源的短缺，也具有重大的环境效益。同其他生物质能源技术相比较，生物质颗粒燃料技术更容易实现大规模生产和使用，使用生物质颗粒的方便程度可与燃气、燃油等能源媲美。 生物质成型燃料还具有绿色环保的特点，可以实现温室气体二氧化碳的“零”排放。生物质成型燃料的能量来源于自然界光合作用固定于植物上的太阳能，其燃烧时所释放的二氧化碳来自于植物的生长，是对自然界二氧化碳的吸收，因此生物质成型燃料具有二氧化碳生态“零”排放的特点。而煤炭的燃烧使用，则会不断增加大气中的二氧化碳含量，致使地球温室效应进一步加剧。以植物为原料生产的生物质成型燃料，固定碳含量为15.99%，硫含量为0.05%，氮含量为0.14%。生物质成型燃料是典型的低碳燃料，而且硫、氮含量低，燃烧生成的污染物少，不需要脱硫设备就可以实现二氧化硫减排，简单的除尘装置就可以实现粉尘排放达标。生物质成型燃料的使用符合“降低碳排放，减
少污染”的环境保护大趋势。 生物质成型燃料的原料来源有其独特之处，与以粮食为原料的生物质醇基燃料和以油料作物为原料的生物柴油相比，不会产生“与人争粮”和“与人争地”的社会问题。生物质成型燃料原料分布广泛、成本低、可以循环生长，又是典型的循环经济。因此大力发展生物质成型燃料具有良好的经济效益、生态效益和社会效益，可以降低排放减少污染，增加绿化改良环境，有利于解决“三农问题”，促进就业增加农民收入，能有效推动“和谐社会”建设。在“大力发展循环经济，建设环境友好型社会”的大背景下，生物质成型燃料产业的发展必将越来越受到重视，可谓前途无量。 二、项目背景及必要性 1、项目背景 国务院办公厅2009年6月5日正式发布《促进生物产业加快发展的若干政策》全文，确定了现代生物产业发展重点领域，包括生物医药、生物农业、生物能源、生物制造、生物环保五大领域，并具体规定了对生物产业实施税收优惠的办法。 要加大财税政策支持力度。在生物能源领域，推动生物柴油、集中式生物燃气、生物质发电、生物质致密成型燃料等生物能源的发展。首先，加大对生物技术研发与产业化的投入。特别要加大对重要生物技术产品研发、产业化示范项目的支持。对完全可降解生物材料和经批准生产的非粮燃料乙醇、生物柴油、生物质热电等重要生物能源产品，国家给予适当支持。鼓励企业、科研机构、高校和个人申请植物新品种、
生物质固体成型燃料行业现状 生物质固化成型燃料是将作物秸秆、稻壳、木屑等农林废弃物粉碎后，送入成型器械中，在外力作用下，压缩成需要的形状；然后，作为燃料直接燃烧，也可进一步加工。在国外，该生产方法已经成熟，如丹麦、德国、比利时、美国、日本等国家已实现了工厂化生产，其产品主要用于取暖炉、锅炉发电等。目前，我国研究和开发出的生物质固化成型机已应用于生产，生产的致密成型燃料，也已应用于取暖和小型锅炉。 我国生物质固化成型燃料行业起步较晚，始于上个世纪80年代。近几年来，生物质固化成型燃料技术得到明显的进展，生产和应用已初步形成了一定的规模。2009年，国内有生物质固体成型燃料生产厂260余处，其中压块燃料生产能力约46.6万吨/年；2011年，国内有生物质固体成型燃料生产厂680余处，其中压块燃料生产能力约150万吨/年（北京奥科瑞丰公司2011年产能70万吨/年。实际生产约48万吨，在国内绝对处于领先地位）。主要用于农村居民炊事取暖用能、工业锅等。 我国生物质固化成型燃料产业在发展中问题比较突出，总体来说，目前我国的生物质固体化成型装备在设备的实用性、系列性、规模化上还很不足，距国际先进水平还有不小的差距。主要表现在生产率低、成型能耗高、主要工作部件寿命短、机器故障率多、费用高等方面。（1）产量低，目前国产设备大部分的产量不到1200千克/小时，距离规模化生产的产量要求较大。 （2）能耗高，粉料在螺旋挤压成型前先要经过电加温预热，挤压成型过程每吨料电耗就在90KW以上。 （3）易损件寿命短，国产设备主要工作部件的最高寿命不超过500小时。 （4）原料要求苛刻，国内压块机一般要将原料含水率控制在8%-12%之间，所以有的物料要进行预干燥处理，增加了加工成本。 根据国家发展改革委发布的《可再生能源中长期发展规划农业生物质能产业发展规划（2007-2020年）》及《“十二五”能源规划》，提出到2015年我国生物质固化成型燃料产量将达到1000万吨左右，到2020年达到5000万吨左右。由此可见，我国生物质固体成型燃料行业发展前景广阔。