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生物质热电联产是一个综合的能源系统,系统形式和组成取决于生物质燃料类型和末端用户的需求。生物质原料的燃料特性差别很大,因此在应用过程中所考虑的问题也不同。不同的生物质原料需要不同的收集、储存、运输以及转化技术。生物质的转化路线如图1所示,图中所示为用于热电联产的生物质的转化路线,大体分为二类:直接燃烧技术和气化技术,后者包括固体生物质直接气化、固体生物质高温分解生成生物油后气化,以及湿生物质(如动物废弃物)经厌氧发酵生成生物质气。
生物质热电联产系统的原动机具有不同类型,如蒸汽轮机、燃气轮机、燃料电池、往复式发动机和燃料电池等。模块化系统出现了一些正处于研发阶段或正在商业化过程中的新技术,如有机朗肯循环(ORC)、“熵”循环、热空气透平以及斯特林发动机。
1生物质热电联产中的生物质转化技术
生物质转化是将生物质转化为可用于发电供热的能源的过程。用于生物质热电联产的主要转化技术为直接燃烧技术与气化技术。
01直接燃烧技术
直接燃烧技术可追溯至19世纪,当今依然广泛应用。图2为直接燃烧热电联产系统组成图,常用于生物质燃烧的锅炉为炉排锅炉和流化床锅炉,这2种锅炉完全依靠生物质来维持燃烧或者将煤与生物质混合燃烧。
炉排锅炉根据燃料供给位置的不同分为下送炉排(underfeed)和上送炉排(overfeed)锅炉,前者从炉排下向上供给燃料和空气,而后者的燃料从炉排上供给,空气则由炉排下向上送。上送炉排进一步分为集中式供给(massfeed)和撒布式供给(spreader),在集中式供给炉排里,燃料被连续地送至炉排的一端,当燃烧的时候,燃料沿着炉排运动,在炉排的另一端清除灰渣;撒布式供给炉排是最普通的炉排锅炉,燃料被均匀地散在炉排面上,空气从炉排下供给。炉排锅炉的效率约为65%。
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