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生物質(zhì)作為一種燃料,其組成和特性的優(yōu)點和缺點可以歸結(jié)為以下幾點:
1、主要優(yōu)點:
?。?)生物質(zhì)和生物質(zhì)灰中結(jié)構(gòu)性有機成分,揮發(fā)性物質(zhì),提取物,水溶性營養(yǎng)元素多,堿土元素含量高,生物質(zhì)反應活性高,生物質(zhì)灰的PH值高。
?。?)生物質(zhì)和生物質(zhì)灰中C、固定碳、灰分、N、S、Si和生物質(zhì)的初始點火溫度和燃燒溫度以及其他多種微量元素(包括一些有害元素)的含量值都比較低。
2、主要缺點:
?。?)生物質(zhì)中水分和氧含量較高,生物質(zhì)和生物質(zhì)灰中水溶性物質(zhì),堿和鹵族元素,以及其它有害微量元素的含量較高。
?。?)生物質(zhì)能量密度(堆積密度和熱值),pH值和粉塵熔化溫度較高,另外生物質(zhì)灰的堆積密度較高。
?。?)生物質(zhì)和生物質(zhì)灰組成和性能的可變性比較高
?。?)為生物燃料和化學品的生產(chǎn)提供了可無限次利用的生物質(zhì)資源
3、把自然生態(tài)系統(tǒng)中的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化成能源會導致非常嚴重的環(huán)境問題。要避免消耗自然資源來生產(chǎn)生物燃料。用于這一目的的潛在可用資源有:
?。?)非食用農(nóng)業(yè),森林,飼料和食物殘渣;
?。?)半生物質(zhì)資源(污染物和工業(yè)廢渣);
?。?)短輪伐期能源作物,如專門培育的森林,草地和藻類種植園,并且只針對種植在低產(chǎn),退化或污染的非耕地,廢水或受污染的池塘的此類能源作物;
?。?)動物和人類的廢物。生物燃料和生化生產(chǎn)的潛在生物質(zhì)資源應始終嚴格遵守規(guī)定的環(huán)境標準,初步分為可持續(xù)和不可持續(xù)的管理資源。
4、結(jié)果發(fā)現(xiàn),生物質(zhì)的生物燃料和生物化學應用的缺點大于優(yōu)勢;但是,它產(chǎn)生的環(huán)境,經(jīng)濟和社會效益可以彌補由生物質(zhì)組成和性質(zhì)導致的技術(shù)性缺陷和其他缺點。
由此我們可以發(fā)現(xiàn):
?。?)生物質(zhì)顆粒燃料所需的點火時間與燃料的揮發(fā)份、含水率密切相關(guān),揮發(fā)分越高,含水率越低,點火時間越短。
?。?)生物質(zhì)顆粒燃料在燃燒器中正常燃燒時的 SO2、NOx等污染物排放濃度遠低于國家標準,但存在著部分生物質(zhì)顆粒燃料灰分含量過大、結(jié)渣嚴重等問題,從而導致燃燒器難以連續(xù)運行。
(3)燃料的灰熔融特性對其結(jié)渣率有較大影響,對大多數(shù)燃料來說,軟化溫度越高,結(jié)渣率越低,當軟化溫度達到一定數(shù)值時,燃料不會發(fā)生結(jié)渣,如落葉松。
?。?)影響生物質(zhì)顆粒燃料結(jié)渣趨勢的元素主要有 Si、堿金屬和堿土金屬。其中,Si元素含量越高,堿金屬含量越高,越易于結(jié)渣;堿土金屬含量越大,越抗結(jié)渣。添加適當?shù)奶砑觿?,可有效改善燃料的結(jié)渣性能。建議在生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料時添加適當?shù)奶砑觿?,以降低燃料的結(jié)渣率,改善運行工況;同時,建議對國外引進的燃燒器進行優(yōu)化改進,及時排出灰渣,保證其正常連續(xù)運行,以適應中國的國情。
?。?)表格數(shù)據(jù)表明,生物質(zhì)的著火溫度比煤低,生物質(zhì)在燃燒過程中有兩個明顯的失重階段,而煤只有一個明顯的失重階段。物質(zhì)燃料在純燒時,燃盡率較相同條件下的煤粉為低,這是由于生物質(zhì)成型燃料由表面著火后,逐步向內(nèi)部燃燒,隨著揮發(fā)分的析出和氧分內(nèi)部擴散阻力的增大,剩余焦炭并沒有完全燃盡;而煤粉粒徑較小,在同樣的燃燒條件下卻達到了相對較高的燃盡率。
隨著炭化溫度升高,生物質(zhì)炭產(chǎn)率下降、揮發(fā)分產(chǎn)率下降、固定碳產(chǎn)率升高、燃燒特性下降,而發(fā)熱量先增后減。生物質(zhì)粒度對燃燒狀況也有影響,生物質(zhì)粒度越小,燃料與氧氣的接觸面積就較大,燃燒越充分。
通過摻燒可以使生物質(zhì)與煤的混合物著火溫度降低,著火時間縮短,延長了整個燃燒的溫度區(qū)間,使煤能更好地燃盡,使燃料的燃燒特性得到了優(yōu)化。隨著生物質(zhì)摻混比例的提高,摻混樣品著火點溫度降低得更加明顯;生物質(zhì)的加入很好的改善了煤的燃燒特性,且當煤和生物質(zhì)按熱量比為 80%:20%時燃盡率較大,此混合比為較好燃料混合比,延長燃燒時間,混合物的燃盡情況也有所改善。
后續(xù)展望
中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間廣闊,技術(shù)將不斷完善,它將改變中國現(xiàn)有的能源消費結(jié)構(gòu),凈化環(huán)境,并推動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展。大力發(fā)展生物質(zhì)能源,對于緩解中國能源供給緊張狀況,保障國家能源安全、減少污染和優(yōu)化環(huán)境,促進農(nóng)村和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,這對于能源的有效利用和可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。
目前中國的生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)還處于起步探索階段,近20年來,我國在生物質(zhì)能燃燒利用方面取得了長足的進步,但與發(fā)達國家相比,無論技術(shù)層面還是應用層面仍有很大差距。展望未來,發(fā)展空間十分廣闊,針對中國生物質(zhì)能源發(fā)展方向,為進一步促進我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,建議政府的有關(guān)部門制定優(yōu)惠政策,研究經(jīng)濟高效的燃燒技術(shù),促進建立生物質(zhì)燃料收集、預處理和配送體系,鼓勵建設(shè)和使用生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng),即與煤混合燃燒發(fā)電系統(tǒng),這將對我國社會經(jīng)濟和環(huán)境持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展起到重大深遠的影響。我們相信由于生物質(zhì)的可再生性、環(huán)境友好性及對全球氣候異常的抑制作用,大力發(fā)展生物質(zhì)能利用及燃燒發(fā)電技術(shù)前景良好且意義重大。