循环流化床燃烧秸秆类生物质技术的探讨

秸秆能源化利用技术探讨摘要：我国作为一个农业大国，拥有丰富的农作物秸秆资源，因此利用好秸秆资源对我国农村发展具有重要意义。

本文主要介绍了秸秆能源化利用技术，主要为秸秆沼气、秸秆气化、秸秆液化、秸秆发电、秸秆固化成型等，以期为科学、合理、高效地利用秸秆资源提供参考。

农作物秸秆是农业生产中的副产物，也是主要的生物质能源。

目前在世界上农作物秸秆是仅次于煤炭、石油和天然气之后的第四大能源，占全球能源消耗总量的14%[1]。

与煤炭、石油、天然气等能源相比，农作物秸秆具有分布广泛、可再生、来源丰富等特点；但由于其主要成分为纤维素、木质素等，因此导致使用除燃烧外的普通生物处理方法难以降解，因此无法提高利用率。

所以，探索和研究新方法，合理运用物理、化学、发酵等手段，实现秸秆资源的高效利用是当前的研究重点。

1秸秆能源化利用技术1.1秸秆沼气技术秸秆沼气技术是指以农作物秸秆为原料，利用特定的发酵池或设备，让其在隔绝空气的厌氧环境中，在适合温度、适量水分和合理的pH条件下，通过微生物厌氧发酵进而产生能够燃烧的气体（沼气）的技术[2]。

秸秆沼气技术根据处理工艺，可分为干法发酵和湿法发酵两类。

由于秸秆的高纤维素和木质素特性，难以被厌氧微生物等利用分解，因此在发酵前需对秸秆进行预处理，一般的处理方法有物理法、化学法、热处理法、生物法等。

物理法主要通过改变秸秆的形态或结构来提高发酵产气率，例如粉碎、浸泡秸秆；化学法主要是利用氨水或氢氧化钠等制剂破坏秸秆的纤维素和木质素来提高产气率，但该方法由于添加了化学试剂，会对环境造成污染；热处理法主要是运用高压水蒸气爆破法破坏秸秆的纤维组织，进而提高利用率，此方法的缺点是成本高；生物法主要是利用微生物进行处理，成本低，处理效果好，因此该方法是使用最广泛的秸秆处理方法。

此外，在发酵时添加碳酸氢铵或动物粪便等含氮素的原料，可以提高发酵效率。

秸秆预处理后，便可投入发酵池中加水封池后进行发酵，发酵一段时间后进行点火试气，进而投入使用。

生物质锅炉燃烧技术生物质锅炉燃烧技术是指将生物质转化为热能，通过燃烧过程产生高温烟气，再通过余热锅炉将高温烟气中的热量传递给水，最终产生蒸汽或热水的过程。

在生物质锅炉燃烧过程中，主要包括生物质的制备、燃烧过程、烟气净化以及热能的传递四个环节。

目前，常用的生物质锅炉燃烧技术主要有直燃式和循环式两种。

直燃式燃烧技术是指生物质燃料直接与锅炉中的空气接触进行燃烧，该方法操作简单，但生物质利用率较低，且燃烧过程中产生的烟气温度较高，容易造成环境污染。

循环式燃烧技术则是通过循环流化床锅炉来实现生物质的燃烧，该方法能够提高生物质的燃烧效率，同时降低烟气温度，减少环境污染。

在循环流化床锅炉中，生物质颗粒在高速风的作用下形成流态化，使生物质与氧气充分接触、混合并进行燃烧。

同时，炉膛下部会设置多个隔板和喷水装置，使燃烧产生的烟气能够充分循环并带走部分热量，从而达到减少排烟温度、节约能源的目的。

此外，为了保证燃烧的稳定性和避免结焦现象的发生，循环流化床锅炉还配备了先进的燃烧控制系统和监测系统。

案例分析以下是一个使用循环流化床锅炉进行生物质燃烧的案例：某工厂使用生物质锅炉进行蒸汽生产。

该锅炉采用循环流化床燃烧技术，燃料为当地收集的农林废弃物，如树枝、锯末等。

在燃烧过程中，锅炉配备了先进的燃烧控制系统和监测系统，能够保证燃烧的稳定性和持续性。

生物质在锅炉中被加热至燃烧温度，与氧气充分接触、混合并进行燃烧，产生的烟气则通过循环系统带走了部分热量，从而降低了排烟温度。

此外，为了保证锅炉的热效率，锅炉还会配备余热回收装置，将排烟热量转化为蒸汽或热水，最终用于生产。

在运行过程中，该锅炉表现出了良好的稳定性和可靠性。

燃料成本较低，且环保性能优越，排放物主要为二氧化碳和水蒸气，对环境无害。

此外，该工厂还充分利用了回收的余热，提高了能源利用效率。

总之，生物质锅炉燃烧技术具有环保、高效、经济等优点，在实践中得到了广泛应用。

合理选择燃烧技术、配备先进的控制系统和监测系统，以及充分利用回收的余热，是实现生物质锅炉高效运行的关键。

收稿日期：2021-04-30作者简介：王恩宇（1997-），男（满族），辽宁营口人，硕士研究生。

通信作者：刘耀鑫（1977-），男，辽宁沈阳人，副教授，硕士生导师，博士，主要从事煤/生物质热解、气化技术等方面的研究。

生物质与褐煤循环流化床燃烧污染物排放研究王恩宇，阚泽，刘耀鑫（沈阳工程学院能源与动力学院，辽宁沈阳110136）摘要：为研究稻壳与褐煤混合燃料在循环流化床中燃烧后产生的污染物的排放特性，在自制小型循环流化床试验台上进行了稻壳与褐煤掺烧试验，分析了燃烧温度和稻壳掺混比例对污染物排放量和炉膛温度分布的影响。

结果表明：与煤粉单独燃烧相比，随着稻壳掺混比例的增加，炉膛内垂直方向的放热均匀，燃烧更加稳定，挥发分的析出量增多，CO 排放量逐渐升高，炉膛中下部的温度明显上升；由于还原性气氛和多孔性颗粒的共同作用，NO x 排放量逐渐降低；当稻壳含量大于30%时，结焦明显；在相同稻壳掺混比例下，随着燃烧温度升高，燃烧效率提高，CO 排放量逐渐降低，由于还原性气氛减少和高温加剧煤粉中含氮化合物裂解的影响，NO x 排放量上升的程度不同。

关键词：稻壳；循环流化床；CO ；NO x 中图分类号：X705文献标识码：A文章编号：1673-1603（2024）02-0031-07DOI ：10.13888/ki.jsie （ns ）.2024.02.005第20卷第2期2024年4月Vol.20No.2Apr.2024沈阳工程学院学报（自然科学版）Journal of Shenyang Institute of Engineering （Natural Science ）为实现“双碳”目标，在传统燃煤电站的改造过程中降低燃料中的含碳量是主要改造方向［1］。

单独燃烧生物质存在灰渣结焦和碱金属腐蚀等问题［2］，因此生物质与煤掺烧必定成为电站锅炉降低碳排放的主要发展方向。

生物质作为一种来源广、污染低、可再生的燃料，每年在我国的产量巨大。

秸秆循环利用的问题及解决建议一．现存解决方法及面临问题1.方案一秸秆发电（1）生物质燃烧发电原理生物质燃烧发电是将生物质与过量的空气在锅炉中燃烧, 产生的热烟气和锅炉的热交换部件换热, 产生的高温高压蒸汽在燃气轮机中膨胀做功发出电能。

在生物质燃烧发电过程中, 一般要将原料进行处理再进行燃烧以提高燃烧效率。

例如, 燃烧秸秆发电时, 秸秆入炉有多种方式: 可以将秸秆打包后输送入炉；也可以将秸秆粉碎造粒( 压块) 后入炉或与其他的燃料混合后一起入炉。

生物质燃烧发电的技术已基本成熟, 已进入推广应用阶段, 这种技术大规模下效率较高单位投资也较合理（2）生物质气化发电原理经处理的（以符合不同气化炉的要求）生物质原料，由进料系统送进气化炉内。

由于有限地提供氧气，生物质在气化炉内不完全燃烧，发生气化反应，生成可燃气体─—气化气。

气化气一般与物料进行热交换以加热生物质原料，然后经过冷却及净化系统。

在该过程中，灰分、固体颗料、焦油及冷凝物被除去，净化后的气体即可用于发电，通常采用蒸汽轮机、燃气轮机及内燃机。

因此生物质气化是在高温下部分氧化的转化过程。

该过程是直接向生物质通气化剂（空气、氧气或水蒸汽），使之在缺氧的条件下转变为小分子可燃气体的过程。

2.面临问题（1）收集秸秆难度大。

（2）储存（防火、防水等）比较困难。

（3）发电技术还不是很成熟。

（4）秸秆（小麦）的燃烧质很低。

（5）发电成本较高。

2.方案二深耕深耕是说当一块田地要播种、插秧之前，先须犁田，把田地深层的土壤翻上来，浅层的土壤覆下去。

深耕具有翻土、松土、混土、碎土的作用，合理深耕能显著促进增产。

增产的原因是：（1）疏松土壤，加厚耕层，改善土壤的水，气热状况。

（2）熟化土壤，改善土壤营养条件，提高土壤的有效肥力。

（3）建立良好土壤构造，提高作物产量。

（4）消除杂草，防除病虫害。

但它要求生物质集中,数量巨大。

2. 面临问题（1）容易造成土地的悬空，使植物无法与土壤充分接触，吸收到足够的养分，影响农作物生长，降低作物的产量。

探讨秸秆生物质转化为燃料化学品的工艺技术进展摘要：在农作物的生产过程中，主要产生的生物质资源就是秸秆，为了能够实现资源再生、资源循环利用的目标，将秸秆转换成为更加具有价值的第二代生物质燃料化学品是一种主要的方式，其能够有效地实现资源再生、资源循环利用的发展战略，这也是未来资源循环利用的主要方式。

对此，文章重点阐述了国内外将秸秆生物质转化成为燃料化学品的主要工艺技术，使其能够更好的被工业化发展所应用，实现带动农业发展的转型，有效地缓解全球能源危及所带来的压力的同时，也能够解决环境污染方面存在的问题。

对于秸秆来说，其不仅是粮食作业生产中的副产物，而且也是经济作物中主要的副产物，秸秆的主要组成成分为26.1%～43.8%的半纤维素、29.1%～42.5%的纤维素以及15.4%～32.7%的木质素。

对于我国而言，我国现有的秸秆生物质资源量非常丰富，在相关部门的统计下，我国每年秸秆资源的总量高达7.2亿t，在这其中，大约有6.04亿t可以被作用再生能源使用。

除此之外，农作物产品在经过加工与处理后，剩余的花生壳、玉米芯以及稻壳等物质，每年的产量也高达1.3亿t，其也可以被作为能源投入到工业发展中使用。

对于生物质来说，其属于再生能源的开发与利用中，价值非常明显的一种绿色可再生能源，其已经继风电、水电以及太阳能后，成为一个新的专题，被列入到我国再生能源的研究序列中。

1生物质对于生物质来说，其作为未来发展中，能够替代化石能源的一种可再生类型资源，可以按照不同的类型，提供不同形式的可再生类能源，在这其中主要包括燃料、热能、电能和其他各种类型的化学物质，在这其中，电能与热能可以通过太阳能、风能的方式获得，而利用生物质来产生燃料化学品则成为了目前科学研究的主要方向，而且也是一个极具挑战力和吸引力的课题。

在生物质能的实际利用方式中，秸秆生物质可以进行直接燃烧，这也是一种最为简单化的生物质能利用方法，但是，如果采用传统的燃烧方法，不仅燃烧效率比较低，容易导致能源浪费[1]，甚至还会对环境造成污染，所以，应该合理的采用生化法、热化学法、物理化学法以及化学法等多种技术，将秸秆生物质燃烧转化成为更加具有价值的再生能源，以此来提高再生能源的利用效率。

循环流化床燃烧技术与应用简介作者：王正阳流化床燃烧是固体燃料颗粒在炉床内经气体流化后进行燃烧的技术。

当气流流过一个固体颗粒的床层时，若其流速达到使气流流阻压降等于固体颗粒层的重力时（即达到临界流化速度umf），固体床本身会变得像流体一样，原来高低不平的界面会自动地流出一个水平面来。

换句话说，固体床料已经被流态化了。

流化床燃烧即利用了这一现象。

流化床燃烧的床料包括化石燃料、废物和各种生物质燃料。

如果把气流流速进一步加大，气体会在已经流化的床料中形成气泡，从已流化的固体颗粒中上升，到流化的固体颗粒的界面时，气泡会穿过界面而破裂，就像水在沸腾时汽泡穿过水面而破裂一样。

因此这样的流化床又称为“沸腾床”、“鼓泡床”（图-1）。

继续加大气流流速，当超过终端速度ut,颗粒就会被气流带走，但如将被带走的颗粒通过分离器加以捕集并使之重新返回床中，就能连续不断地操作，成为循环流化床（图-2）。

流化床燃烧技术已经广泛应用于国民经济的许多方面。

图-1 鼓泡流化床(Bubbling Bed)图-2 循环流化床（Circulating Fluidized Bed）(Bubbling Bed)1.循环流化床在电站锅炉领域的应用与发展循环流化床燃烧是介乎鼓泡床燃烧和煤粉悬浮燃烧之间的一种燃烧方式，它具有这两种燃烧方式效率高，低污染的优点，克服了鼓泡床锅炉难大型化和煤粉炉燃烧脱硫、脱硝费用高等缺点，近十五年来得到了快速的发展。

目前，世界上已有千余台循环流化床锅炉投入运行，并在向大型化发展。

我国科研机构与生产单位合作，通过自主研制与引进、吸收、消化国外循环流化床技术相结合，发展具有中国特色的循环流化床锅炉。

2.流化床燃烧在工业锅炉、窖炉中的应用常规流化床、循环流化床具有清洁、高效和燃料适应性好等优点，在工业锅炉、窖炉中得到广泛应用。

例如流化床锅炉能燃烧化肥厂造气炉炉渣，在我国几乎每个小化肥厂有一台常规流化床锅炉或循环流化床锅炉。

窖炉工业由于经济利益往往使用劣质煤和工业锅炉炉渣，而流化床锅炉恰恰有具有能够燃烧劣质燃料的优点，这就为流化床燃烧技术在窖炉中的应用创造了条件。

循环经济下农作物秸秆利用探析一、循环经济在农作物秸秆利用中的作用随着经济的快速发展，资源的浪费与环境污染日益加剧，人们意识到循环经济的重要性。

农作物秸秆作为废弃物，如何有效地利用变成了当前亟待解决的问题。

本文从循环经济的角度出发，分析农作物秸秆的利用路径及其在循环经济中的作用。

二、农作物秸秆的综合利用农作物秸秆主要包括谷物秸秆、牧草秸秆、油料秸秆和蔬菜秸秆等。

循环经济利用农作物秸秆主要有四种方式：作为土壤改良剂、饲料、生物质能源和原料。

1.作为土壤改良剂：利用农作物秸秆直接还田能够改善土壤肥力，增加土壤有机物含量，提高土壤质量，同时还能减少土壤中的污染物。

2.饲料:农作物秸秆可以供应给家畜作为食物，有助于减少饲料成本，同时还能提高畜禽的生产性能。

3.生物质能源:农作物秸秆可以产生生物质能源，用于发电、取暖等，具有节能减排的作用。

4.原料：农作物秸秆也可以作为原料，制成纸张、餐具、生物降解塑料等多种生物制品取代传统石化制品。

三、循环经济在农作物秸秆利用中的作用1.推动资源最大化利用：循环经济提倡资源回收再利用，农作物秸秆变废为宝，循环经济可以促进农作物秸秆的全面利用，最大限度地追求资源的利用效率。

2.降低经济成本：循环经济的产生可以降低生产成本，提高企业的效益，将农作物秸秆优化利用，将有助于缓解企业的资源压力。

3.减少环境污染：农作物秸秆的堆放或处理过程中会产生大量的乙烯和氧化氮等对环境有害的气体，通过循环经济的手段，农作物秸秆可以得到妥善处理，减少对环境的污染。

4.提高社会效益：通过循环经济方式，可以使资源得到更好地利用，为社会和人们带来更多的好处，同时也有助于促进可持续发展。

5.为农村振兴提供动力：循环经济已被确定为推动农村振兴的重要战略之一，通过循环利用农作物秸秆，就能为农村振兴提供动力。

四、案例分析1.福建省农业废弃物综合利用示范项目该项目采用循环经济模式，通过进行农作物秸秆发电和沼气发电，实现了资源的重复利用，有效地减少了农村废弃物的污染度，同时还降低了能源消耗和成本，为福建省的可持续发展做出了贡献。

棉秆流化床燃烧试验研究及其数值模拟的开题报告一、研究背景随着我国小农户家庭农场数量不断增加，农作物稻草、棉秆、植物秸秆等农余物的产量也在逐年增长。

当前，这些农余物主要以露天焚烧为处理方式，这不仅会对大气环境造成污染，而且浪费了资源。

因此，如何将农余物转化为可再生能源并有效利用，成为了一个亟需解决的难题。

棉秆是我国主要农作物之一，其质量较为均匀，含水率相对较低，可作为一种优质的生物质燃料。

目前，棉秆的利用方式主要是热电联产，其中流化床燃烧技术是一种常用的燃烧方式。

二、研究目的本课题旨在通过实验和数值模拟方法，研究棉秆在流化床燃烧过程中的热力学特性和排放特征，为棉秆的高效利用和减少其对环境的负面影响提供理论依据。

三、研究内容及方法1. 实验内容：设计并搭建棉秆流化床燃烧试验装置，测量棉秆燃烧的热值、氧化效率、主要污染物排放浓度等参数，并分析其热力学特性和排放特征。

2. 实验方法：采用气相色谱法和吸收光谱法测量燃烧废气中二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、硫化物等主要污染物的排放浓度，运用热重分析法和差示扫描量热法测量棉秆的燃烧热值和燃烧特性，利用图像处理软件对棉秆的形态和燃烧过程进行分析。

3. 数值模拟内容：采用计算流体力学（CFD）方法，建立棉秆流化床燃烧的数值模型，模拟棉秆燃烧的传热、传质、化学反应过程和污染物排放情况，分析不同参数对棉秆燃烧的影响。

4. 数值模拟方法：选取ANSYS Fluent软件作为数值模拟工具，对流场、压力场和温度场进行数值模拟，并加入化学反应和污染物排放模型，模拟棉秆燃烧和氮氧化物排放情况。

四、预期成果本研究将通过实验和数值模拟方法，探究棉秆在流化床燃烧过程中的热力学特性和排放特征，预期成果包括：1. 确定棉秆的燃烧特性和主要排放物的浓度范围，为棉秆燃烧的优化设计提供依据。

2. 建立棉秆流化床燃烧的数值模型，揭示棉秆在不同参数下的燃烧和排放特性，为燃烧工艺的优化设计提供数值支撑。

玉米秸秆与煤掺数对循环流化床锅炉性能的影响随着化石燃料储量逐渐减少，世界能源危机越来越严重。

生物作为一种清洁的再生能源，以受到各国的高度重视。

秸秆作为一种生物质，其开发利用越来越受到人们的关注。

我国每年农作物秸秆产量7 亿多吨，但大部分秸秆被废弃燃烧，不仅污染环境，而且造成能源的浪费，众多学者已对秸秆的能源利用进行研究。

秸秆掺烧技术是今年来兴起的一种生物质燃烧技术。

秸秆掺烧就是将秸秆同固体化石燃料按一定的比例混合作为锅炉等燃烧设备燃料直接燃烧，它既克服了单纯生物质直接燃烧时热值低、燃烧状况不易控制、燃烧设备易腐蚀、结渣等问题，又使煤的燃烧情况得到改善。

而且将混合燃料加入现有燃煤锅炉，许多现存设备不需太大的改动，总投资费用低。

目前，许多国家纷纷开展了生物质与煤共燃发电的研究，其中美国和欧洲在这方面的研究较深入，并已经建立了许多示范工厂。

国外在原有锅炉设备上掺混生物质燃烧，掺烧比在25% 以上，在专门设计的生物质锅炉上，掺烧比甚至达到60% ；而我国在这方面的研究相对较少，关于生物质成型燃料尤其是秸秆成型燃料燃烧设备设计与开发几乎是个空白。

从国外引进的炉具适应燃料范围窄，不适合我国国情，在原有锅炉设备上掺混生物质燃烧，掺混比例一般为5% ，一些单位为燃用生物质成型燃料对原有锅炉进行改造，由于这方面的燃烧理论欠缺而导致锅炉热效率低、排烟中污染物含量高、易结渣等问题。

循环流化床锅炉作为一种清洁的燃烧方式，其燃料适宜性广，能适应不同燃料混合燃料，并且能适宜于各地生物质的特点，所以研究适合我国国情的应用于循环流化床的秸秆掺烧技术对秸秆的利用具有实际应用价值。

为研究秸秆掺烧对燃烧过程的影响，分析掺烧比例对锅炉整体性能的影响，在秦皇岛北山电厂75 t/h 未经过改动的循环流化床锅炉进行了秸秆掺烧工业试验，本文介绍掺烧对锅炉运行性能的影响。

1 、试验1.1试验装置工业试验在秦皇岛北山电厂一台75t/hCFB 锅炉上进行。