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流化床锅炉分为常压流化床锅炉和带压流化床锅炉。根据流化速度的不同,常压流化床锅炉又分为沸腾(或称为泡沫)流化床锅炉和循环流化床锅炉。与炉排锅炉相比,流化床锅炉燃烧效率高,可有效燃烧生物质和低级燃料,SO2和NOx的排放量低。流化床锅炉的效率约为85%。
影响生物质燃烧效率的主要因素是生物质的含水量、引入锅炉的过量空气和未燃烧或部分燃烧的生物质的百分比。高热值、低含水量的生物质比低热值、高含水量的生物质效率高。
直接燃烧生物质热电联产系统与燃煤热电联产系统相比,增加了生物质准备工场、生物质处理设备(干燥器、筛选机和研磨机等)、捕集大颗粒粉尘的旋风分离器、处理细微粒的囊式集尘室、干式筛分系统、氮氧化物排放量控制装置以及其它控制设备。直接燃烧包括混合燃烧(cofiring)和专用生物质燃烧。混合燃烧指的是将少量的生物质原料与化石燃料混合作为锅炉的燃料。
生物质燃料的热值占锅炉总热值的5%~15%时,锅炉以及配套设备几乎不用做大的改动就可以运行。混合燃烧具有降低原料成本、改善空气污染物排放量、多样化原料供应以及适于节能改造的优点。但是碱含量高的生物质燃料在燃烧过程中会在换热器等设备表面出现结渣、结垢问题;氯含量高的生物质燃料在燃烧过程中,尤其在高温时,会加速对设备的腐蚀。这些问题可以通过以下途径解决:筛选掉氯、碱含量高的生物质原料,如青草、干草;用燃料添加剂。大多数木制材料与废纸不会出现结渣、结垢和腐蚀问题。将既有锅炉改造成适合混合燃烧的锅炉,附加成本大约占到生物质系统的15%~30%。
02气化技术
气化技术是指将生物质通过高温分解或厌氧发酵产生中、低热值的合成气。合成气的热值在3726~18630kJ/m3之间,具体数值取决于生物质的含碳量、含氢量以及气化器的特性。图3为生物质气化热电联产系统示意图。
气化器包括固定床气化器与流化床气化器。按照空气气流方向不同,固定床气化器可分为向下送风式、向上送风式与交叉流。向下送风式是指空气通过固定床由上向下流动,合成气在炉排下侧流出;向上送风式是指空气通过炉排由下向上流动,在固定床上侧收集合成气;交叉流是指空气流向与固定床交叉,空气从一侧进入,合成气从另一侧流出。
按照空气气流流速由小到大的顺序,流化床气化器可分为沸腾式、再循环式与夹带式。与固定床气化器相比,流化床气化器结构复杂,造价高。然而,流化床气化器具有较好的灵活性,可处理大范围的生物质原料,甚至包括含水率达到30%的生物质。固定床气化器与流化床气化器的典型参数见表1。
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