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生物质燃料特性范文1
论文关键词：生物质气化气，行驶试验，排放特性，过量空气系数
0 引言
随着化石资源的枯竭和环境污染的加剧，清洁可再生的代用燃料成为发展的必然趋势。目前，我国应用于机动车的代用燃料主要有压缩天然气和液化石油气，但实质上它们都是化石燃料的衍生品，其发展严重受化石燃料的制约。
理论上，生物质气化气有合适的热值和能量密度，能够满足作为内燃机燃料的要求，而且可以实现CO2净“零排放”。早在第一、二次世界大战期间，生物质气化气就已经作为机动车燃料应用于欧美等国家（1）；目前，我国生物质气化气作为内燃机燃料的试验工作相继展开。任永志等（2）试验研究了内燃式燃气发电机的运行特性；孟凡生等（3-4）分析了我国低热值燃气内燃机的发展及应用现状,并对生物质气化气作为内燃机燃料的燃烧特性做了简单分析；孟凡彬等（4）试验研究了生物质气化气作为车用燃料初步规律。本文以不同组分生物质气化气作为原料，进一步研究了生物质气化气作为车用燃料的适应性和排放特性。
1 试验内容
1.1 试验原料：
试验原料为生物质气化气，其中1#-6#为生物质空气气化气，7#-12#为生物质富氧气化气，具体见表1。
表1 生物质气化气组分及热值
Table 1 the components of producer gas andlow heat value
NO.
CO2/%
C2H4/%
C2H6/%
H2/%
O2/%
N2/%
CH4/%
CO/%
Qv/kJ/m3
1#
9.00
0.00
0.00
15.77
0.99
50.62
0.75
22.88
4853.98
2#
9.68
0.00
0.00
16.73
1.07
49.88
0.97
21.68
4884.89
3#
15.87
0.30
0.00
16.46
0.28
45.06
1.89
20.14
5195.70
4#
15.61
0.31
0.00
15.62
0.22
45.77
2.13
20.32
5222.56
5#
11.42
1.55
0.00
12.92
0.67
49.52
2.28
21.64
5969.60
6#
11.00
1.75
0.00
13.61
0.63
49.30
2.14
21.57
6121.69
7#
24.41
0.71
0.00
32.33
0.00
1.33
3.72
37.50
10022.68
8#
23.55
1.39
0.23
28.73
0.54
4.58
4.89
36.10
10480.57
9#
18.34
0.91
0.20
25.76
0.89
7.55
6.07
40.28
10778.35
10#
13.06
0.53
0.00
28.34
0.36
9.77
2.69
45.25
10078.75
11#
13.36
0.55
0.00
27.92
0.55
11.06
2.70
43.87
9877.44
12#
19.80
1.28
0.00
25.26
1.00
14.01
4.69
生物质燃料特性范文2
【关键词】生物质成型燃料锅炉设计；双层炉排；动态评价；技术经济
锅炉设计是我国工业生产中所涉及到的一个重要方面，必须要采取切实有效的方式来进行设计，最大限度的避免锅炉的排放过大，容易对环境造成重大的污染的弊端。而双层炉排生物质成型燃料锅炉在进行设计的过程中，更是要注重这方面的问题。下文主要针对双层炉排生物质成型燃料锅炉设计与研究进行了全面详细的探讨。
1、双层炉排的设计依据
我国在生物质成型燃料燃烧上所进行的相关理论研究起步较晚，其中所涉及到的研究课题也没有发达国家深入，但是仍然能够明显的发现，这一方面是能够切实有效的解决生物质高效、干净利用的重要课题。就目前来说，如果没有彻底了解生物质成型燃烧理论，那么就必须要把以往传统的燃烧锅炉进行相应的改造，但即便是这样，其炉膛自身的容积、形状、过剩空气等各个方面在这一过程中所体现出来的成型燃烧都是完全不匹配的，在这种情况之下，直接导致了锅炉自身所具有的热效率、燃烧率无法充分的满足要求，并且锅炉所存在的污染排放超标等方面的问题也在这一过程中体现出了较为严重的状况。所以，必须要使用生物质成型燃烧理论来针对专用锅炉进行全面深入的研究，这是当前锅炉中所涉及到的一个重要问题。
1.1燃烧特性
以稻草，玉米秆，高粱秆，木屑为例子，对比它们的工业分析、元素分析、以及发热量的数值，我们可以得出结论：生物质成型燃料的挥发分远远高于煤，含碳量和灰分也比煤小很多，热值比煤要小。
（1）原生物质燃烧特性，原生物质尤其是秸秆类的生物质密度较小，体积大，挥发分在60%～70%之间，易燃。热分解时的温度低，一般来说，350C就能释放80%的挥发分，燃烧速度很快。需氧量也远大于外界扩散所提供的氧量，导致供养不足，从而形成CO等的有害物质。
（2）生物质成型燃料特性，生物质成型燃料自身所具有的密度要远远大于以往的原生物质，这主要是由于其自身是经过高压处理之后才彻底成型的，并且呈现出块状物体，其结构、组织所具有的各方面特性，直接使得挥发热量、传热的速度大幅度的降低，并且火温也在这一过程中持续不断的升高，性能较差，但是依然比煤的性能更加优秀。燃烧开始的时候挥发分是慢速分解的，在动力区燃烧，速度也中等，逐渐过度到扩散区和过渡区。
1.2设计生物质成型燃料锅炉的主要要求
结构布置，采用了双层炉排的设计结构，也就是手烧炉排，并且在一定高度加上一道水冷却的钢管式炉排。其组成包括了：上炉门、中炉门、下炉门、上炉排、下炉排、辐射受热面、风室、燃烬室、炉膛、炉墙、对流受热面、排气管、烟道和烟囱等。
上炉门是保持的常开设计，这一门的本身所起到的主要作用便是用作燃料的投放以及空气的进入。中炉门能够对下炉所排放上来的燃料进行燃烧，同时对于燃烧的残渣进行清理。通常情况下，都仅仅只是使用在清理以及点火操作砂锅。下炉门在实际操作的过程中，一般都是作为排灰操作，仅仅只对其供应少量的空气到其中，只需要在锅炉运行的过程中轻微打开即可，在进行检查的过程中，主要是依据下炉燃烧的具体状况来作为是否打开的一个依据。在上炉以上的位置，都是作为风室来进行使用，而上下炉排之间则是作为炉膛来进行使用。在锅炉的墙上必须要设置相应的排烟口，烟口位置不能够过高，否则极有可能会导致烟气出现短路的可能性。但是其烟口本身的位置也不能过低，否则在下炉排的灰渣厚度无法达到要求的情况下，就可能会导致锅炉燃烧出现一定程度的问题。在进行设计的过程中，务必遵循相应的原理来进行，也就是让一定粒径的生物质燃料能够进入到上炉门中进行燃烧，而上炉排在这一过程中所存在的生物质屑以及灰渣都能够下炉排继续进行燃烧。
2、对双层炉排生物质成型燃料锅炉的前景分析
生产、利用这两个方面从本质上来说，就是一个将生产目的、手段都投入大量的资金和人力进行深入研究的重要过程中，在这整个过程之中，所涉及到的不仅仅知识一个经济过程，同样也是经济和技术进行完美结合的一个过程。只有其中所涉及到的经济因素和技术因素能够在这一过程中进行切实有效的协调，才能够为该技术的发展和推广提供保障。
2.1技术分析
双层炉排生物质成型燃料锅炉设计的热负荷是87千瓦，热水温度95摄氏度，进水的温度是20摄氏度，热效率也能高达70%，其排烟温度200摄氏度。它在技术的性能上十分占优势，有很高的热效率和燃烧效率，也减少了有害气体和烟尘的排放量，符合我国的标准，对环境带来的损害小，所以可以考虑广泛应用于各种活动生产中来。
2.2经济分析
从经济效益方面来说，由于双层炉排生物质成型燃烧锅炉在实际使用过程中所展现出来的燃烧效率极高，这使得燃料能够在这其中最大限度的进行燃烧，其中所存在的热量损失也较小，减少了燃料费用的使用。和燃煤锅炉相比较而言，这一锅炉燃烧形式更加的经济、适用。除此之外，在成本费用中，还包括了固定资产的投入部分以及运行成本。而在固定资产投入的费用之中，则是直接包含了设备以及建设费这两项，例如锅炉成本为一万元，那么土建费以及安装费这两个部分就是五千元，并且在运行费用之中还会包含大量的人工费、原料费、电费、维修费，这其中所存在的主要优点就在于人工费的节省。如果说成型技术以及设备能够进行持续不断的深入研究，那么就还可以在以往的基础之上来进行成本降低，所以，该方式是完全可取的，能够良好的适应当前经济发展需求。
3、结语
综上所述，双层炉排锅炉是现代锅炉设计中一个极其重要的进步，这一类型的锅炉能够极大的提高生产效率，并且切实有效的减少了污染物的排放，锅炉的各个方面也充分的达到了工质参数所严格要求的指数，并且在当前燃料市场价格不断上扬的情况下，相关的研究人员还应当针对这一方面进行持续不断的研究，这能够促使双层炉排锅炉在现代工业中的占有率获得进一部的提升。
参考文献
[1]刘圣勇，赵迎芳，张百良.生物质成型燃料燃烧理论分析[J].能源研究与利用，2002（06）
[2]刘圣勇，陈开碇，张百良.国内外生物质成型燃料及燃烧设备研究与开发现状[J].可再生能源，2002（04）
[3]田宜水，张鉴铭，陈晓夫，姚向君，崔远勃.秸秆直燃热水锅炉供热系统的研究设计[J].农业工程学报，2002（02）
作者简介
生物质燃料特性范文3
一、农林生物质资源存量和发展前景
（一）农业资源构成。农业生物质资源是指农业作物（包括能源植物），主要有以下两个部分构成：农业生产的废弃物，如农作物秸秆（玉米秸高粱秸麦秸豆秸棉秆和稻草等）；农业加工业的废弃物，如稻壳、玉米芯、甘蔗渣、花生壳等。
我国是一个农业大国，可以利用的主要有两个方面：秸秆和农业加工废弃物。其中，秸秆的产量约为每年6.5亿吨，折合约3亿吨标准煤。稻壳重量约在稻谷重量的20%以上，由此可以推算出2005年我国谷物（包括稻谷、小麦、玉米）产量为37428.7万吨，其中稻谷产量为16065.6万吨，稻壳产量为3213.2万吨。另外，稻壳的热值为12560～14650kJ/kg。所以，稻壳在每年谷物处理过程中是一种不可忽视的能源。我国玉米的主要产区（2000千公顷以上）有河北、吉林、黑龙江、山东、河南。2005年玉米的产量为11583万吨，玉米芯的平均热值为14400kJ/kg。
（二）林业资源的构成。林业生物质资源包括森林生长和林业生产加工资源中所提供的能源，主要有以下三个部分构成：碳薪林、在森林抚育和间伐过程中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑等；林业副产品的废弃物（如果壳和果核等）。
林业生物质资源在我国农村能源中具有重要地位。林业生物质资源占农村能源总消费的21.2%，在丘陵、山区和林区等区域，这个比例高达50%以上。在2005年我国农村消耗林业生物质资源约为1.66亿吨标准煤。
在林业生产过程中，碳薪林是一种产量高而生长期短的生物质能资源，它主要可以缓解农村的燃料需求，减少对自然林木的砍伐从而减少对环境的破坏。我国幅员辽阔，有许多种不同的气候，因此我国树种资源也十分丰富，适合我国的碳薪林种类比较多。
林木伐区剩余物包括经过采伐、集材后遗留在地上的枝杈、梢头、灌木、枯倒木、被砸伤的树木、不够木材标准的遗弃材等。据不完全统计，每采伐100立方米的木材，剩余物约占30%，若利用率按55%计算，将会有1000多万立方米的剩余物可供加工利用，这也将会缓解我国森林资源紧缺和木材供需矛盾。
我国目前的水平，木材综合出材率（由立木到原木）为65%，我国的木材利用率（由原木到成品）为60%左右。故我国每年可以利用的林业生物质资源是巨大的。利用好这一块能源也具有很大的潜力。
（三）我国生物质压缩成型替代煤的前景。由于生物质通过气化、液化、固化可以转化为二次能源，分别为热量或电力、固体燃料（木炭或成型燃料）、液体燃料（生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等）和气体燃料（氢气、生物质燃气和沼气等）。
生物质压缩成型替代煤是利用木质素充当黏合剂将农业和林业生产中的废弃物压缩为成型燃料，提高其能源密度，是生物质预处理的一种方式。将松散的秸秆、树枝和木屑等农林废弃物挤压成固体燃料，能源密度相当于中等烟煤，可明显改善燃烧特性。在该领域中我国已拥有世界领先技术，为大规模燃烧利用生物质打下基础。
二、国内利用秸秆发电现况
国内利用秸秆发电情况大致分为秸秆掺烧发电、纯秸秆发电、利用城市垃圾和包括秸秆在内的农林废弃物发电三种情况。目前已开始启动的厂家、项目有江苏宝应协鑫生物质环保热电工程、华电国际十里泉发电厂、江苏国信新能源开发有限公司、盐城垃圾焚烧发电项目、晋州掺烧发电厂改造工程等。据了解这些单位依傍不同优势而掺烧不同材质的生物质，由于是自己摸索，虽已经过了一段时间的实际掺烧，但各自存在一些问题，正向深层次摸索。目前，真正利用秸秆压缩发电的国内还没有。
笔者走访了香港协鑫集团下属的江苏宝应协鑫生物质发电厂和盐城阜宁协鑫环保发电厂。这两家都已进行掺烧试验，试验证明秸秆掺烧对锅炉燃烧未产生不良影响，对锅炉效率，除尘器效率、飞灰可燃物、烟气排放未造成不良影响。
三、秸秆掺烧的技术可行性
笔者在秦皇岛及附近地区采集了10种生物质燃料，其编号见表1，压缩成型燃料的秸秆来自定州，并委托清华大学煤燃烧工程研究中心，对生物质秸秆压缩成型燃料的燃烧特性、污染物控制等进行研究。（表1）
试验结果表明：秸秆的发热量为3670～3890大卡，玉米骨子的发热量为3700大卡，果木枝条的发热量为4170大卡。各种生物质无论产自何地，几乎其成分和热值基本相近，发热量相当于中等烟煤。
清华大学得出这样的技术结论：
1、从实验数据来看，单一生物质燃烧主要集中于燃烧前期；而煤燃烧主要集中于燃烧后期。生物质与煤混烧的情况下，燃烧过程明显地分成两个燃烧阶段。在煤中掺入生物质后，可以改善煤的着火性能。在煤中加入生物质后，燃烧的最大速率有前移的趋势，同时可以获得更好的燃尽特性。生物质在燃烧过程中放热比较均匀。在煤中加入生物质后，可改善燃烧放热的分布状况，对燃烧前期的放热有增进作用。煤中加入生物质后，使得煤的燃烧最大速率有所增加，生物质的燃烧特性普遍较好。
2、通过不同比例的掺混成型秸秆燃烧，对于试验范围内，燃烧温度提高到1050OC时，均未发生结焦。
3、掺混10%～20%的成型秸秆的混合燃料，SO2排放较低，在不添加石灰石情况下，SO2排放可以控制在200ppm以内。
4、掺混10%～20%的成型秸秆的混合燃料，NOx排放可以控制在200ppm以内。
总之，在目前的循环流化床锅炉设备中，无需经过过多改动，利用秸秆压缩发电掺烧比例可达到20%在技术上是完全可行的。不仅可以减少煤的使用量降低燃料成本，掺烧生物质还可以起到助燃作用，提高锅炉燃烧室的温度，从而提高锅炉的热效率（北山电厂锅炉热效率在74%～77%），同时在降低飞灰可燃物（掺烧前为27%）、减少排渣带走的热损失（掺烧前为700大卡）上都能发挥效能。
四、经济可行性预测
考虑到秸秆的采购、储运、安全等方面因素，我们准备采取将粉碎、压缩设备分散到农户手中，由农民将秸秆压缩成型后再送到厂里掺烧的办法。以河北秦皇岛北山电厂拥有的一台装机容量为2.5万千瓦、二台1.22.5万千瓦的凝汽式火力发电机组为例：
1、掺烧对底渣物理热损失、未完全燃烧损失的改善以及对飞灰未完全燃烧损失的改善，以掺烧秸秆量为Xo=20%（重量比）考虑，效率总体可提高?浊=2.49%。
2、考虑秸秆的热值Q1为3550～3800kcal/kg，煤的热值为Qo=3200kcal/kg（未考虑炉前煤损失），以及对效率的影响掺烧20%的秸秆，可以替代22.19%～25.64%的煤量。
生物质燃料特性范文4
近期，笔者跟随调研组对某市水煤浆试点和生物质能颗粒燃料开展了调研工作，了解了上述清洁能源的生产、销售、使用情况，采集了有关数据资料，分析了相关问题，形成了推行清洁能源，淘汰落后锅炉，从源头上控制污染物排放，提高空气质量，改善大气环境的一些建议。
一、水煤浆的特点、优势，以及推广应用存在的问题
（一）水煤浆的特点
水煤浆是一种相对经济、洁净、可替代石油和天然气的煤基液体燃料，它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有象石油一样的流动性和稳定性，在运输、储存、泵送、燃烧等方面都与石油相近。
（二）水煤浆的优势
1、在节能方面的优势
水煤浆锅炉比普通的燃煤锅炉燃烧效率高，可从80%左右提高到95%以上，热效率也可从65%提高到85%以上。水煤浆锅炉与燃煤锅炉相比，综合节能率约15%。
2、在环保方面的优势
一是制作优质水煤浆必须选用较好的煤，在原产地经过精洗剔除杂质后运出，原料煤的含硫率和灰份低，可以从源头上减少SO2等污染物的排放。二是水煤浆锅炉采用喷射燃烧等先进工艺，煤浆燃烧较充分，烟气排放能够达到或优于国家规定的二类地区第二时段排放标准。与烧煤和重油相比，各种污染物排放浓度有较大幅度的降低。如果企业采用国家Ⅰ级标准的水煤浆，可不安装脱硫设施就能保证SO2的达标排放。三是相对燃煤而言，可以大大减少仓储、运输和燃烧过程中的扬尘，净化周边环境，减少堆煤场，节约用地。
3、在经济效益方面的优势
水煤浆锅炉与重油或柴油锅炉相比，燃料成本可节约30～50%。
（三）推广应用水煤浆存在的问题
1、水煤浆锅炉的建设成本较高。例如，我市上xxx印刷有限公司1台2吨的水煤浆锅炉，建设费用约100万，而普通的2吨燃煤或燃油锅炉建设费用约30～40万，包括安装环保设施。企业原有的燃煤或燃油锅炉不能直接改造成水煤浆锅炉，必须拆除原锅炉后重新建设，所以初期投资成本较高。
2、与燃煤锅炉相比，水煤浆锅炉燃料成本提高15～20%。
3、与传统锅炉相比，水煤浆锅炉燃烧技术相对复杂，维护要求较高。水煤浆锅炉的喷孔、点火电极、磁棒、炉膛等部位需要经常清洗、除灰。
4、某些试点单位锅炉排放的污染物浓度仍然偏高。最近采集的监测数据显示，某试点企业20吨锅炉SO2的排放浓度平均约500 mg/m3，而按照总量减排的要求，须达到350 mg/m3以下。所以20吨以上锅炉还须上脱硫设施，企业可能难以接受，推广较困难。
二、生物质能颗粒燃料的特点、优势，以及推广应用存在的问题
（一）生物质能颗粒燃料的特点
生物质能颗粒燃料是在燃烧应用上的一项科研成果。它是利用秸秆、水稻秆、薪材、木屑、花生壳、瓜子壳、苜蓿草、树皮等废弃的农作物和工业废物，经粉碎―混合―挤压―烘干等工艺，最后制成颗粒状燃料，生产过程不需添加助燃物质。
（二）生物质能颗粒燃料的优势
生物质能颗粒燃料是洁净燃烧技术发展的一次突破，其原料本身含硫量极低。它采用先进的气化燃烧方式，具有高效的燃烧效率，能将不完全燃烧热损失和化学未完全燃烧热损失降到较低，并且无需处理就可实现烟气、氮氧化物、二氧化硫等污染物的达标排放。据测算，每燃烧1万吨生物质能颗粒燃料可替代燃煤0.8万吨，减少SO2排放150吨，烟尘排放80吨。生物质能锅炉是替代燃油、燃煤锅炉的选择之一，运行成本也比燃油、燃气锅炉低。
调研组也对部分试点企业的0.7吨生物质能锅炉进行了考察和监测，监测结果初步表明，这种锅炉在无须另行治理的情况下，烟气排放达标，烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放浓度明显较低。
（三）推广应用生物质能颗粒燃料存在的问题
1、对生物质能颗粒燃料认识不足。由于生物质能颗粒燃料在我市是一个新兴的清洁燃料行业，大多数人对生物质能颗粒产品具有高能、环保、使用方便的特性认识不够，许多用能单位根本就不知道有生物质能颗粒产品。
2、原材料供应尚未普及。生产生物质能燃料的原材料主要是秸秆、水稻秆、薪材、木屑、花生壳、瓜子壳等废弃的农作物和工业废物。珠三角地区废弃的农作物比我国北方少，木屑、锯末等工业废物的产生量虽然不少，但绝大部分已被利用为生产锯末板或刨花板等家具板材。
3、成本价格偏高。生物质能颗粒燃料成本约1000元/吨，市场价格约1200元/吨，比优质煤高出30%以上。
三、结论和建议
推广应用水煤浆和生物质能颗粒燃料能够优化我市的能源结构，可从燃料源头确保锅炉烟气达标排放，是整治黑烟囱的有效手段之一，是替代煤、油等燃料的较佳选择。
建议：1、环保监管部门对新、改、扩建锅炉在环评审批时强制使用水煤浆、生物质能颗粒燃料等清洁能源锅炉，其中2吨以上的推荐使用水煤浆锅炉，2吨以下的推荐使用生物质能颗粒燃料锅炉；2、对高速公路和主干道路两旁的燃煤燃油锅炉以行政手段推行改造，用水煤浆或生物质能颗粒燃料锅炉逐步替代现有锅炉。
四、措施
综合分析调研情况，调研组提出以下保障措施，以确保水煤浆和生物质能颗粒燃料有序推广应用。
（一）质监、工商等部门加强监管，确保水煤浆生产、销售企业给用户稳定提供优质的水煤浆，水煤浆的标准必须符合《水煤浆技术条件国家标准》中的Ⅰ级标准。
（二）由政府培育几家水煤浆生产企业和生物质能颗粒燃料生产经销企业，形成规范有序的市场竞争环境，减轻市场垄断程度，保障燃料的充足供应。
（三）综合运用经济手段、法律手段和行政手段推广应用天然气、轻柴油、水煤浆、生物质能颗粒燃料等清洁燃料。一是落实已制定的财政资金补助措施，并增加对生物质能锅炉和其它清洁能源锅炉的改造补贴；二是对现有冒黑烟企业限期治理，治理措施推荐使用水煤浆或其它清洁能源锅炉；三是以实施《珠江三角清洁空气行动计划》为契机，由政府相关部门联手，出台相关政策文件，用行政手段强制推行使用天然气、轻柴油、水煤浆、生物质能颗粒燃料等多样性清洁燃料，从根本上减少大气污染物排，改善城市空气质量。
（四）组织有关部门对水煤浆用煤产地和生物质能颗粒燃料锅炉生产企业进一步考察，掌握水煤浆和生物质能颗粒燃料的原料来源、生产、供应、环境与经济效益等情况。
生物质燃料特性范文5
【关键词】生物质；综合利用；稻壳
生物质是指有机物中除化石原料外的所有来源于动、植物能再生的物质，是一种理想的可再生的绿色资源，由于它的广泛性、可再生性、清洁性而受到人们的关注。燃烧后产生的CO2能被植物循环利用，CO2的净排放量为零，是典型的绿色可再生资源。
生物质种类繁多，主要包括农业废弃物、林业废弃物、动物油脂、制糖业和造纸业蔗渣等工业废弃物。稻壳是一种农业秸秆，大量的稻壳在农村或在粮米加工厂堆积如山，成了难以处理的废弃物。因此，下面对生物质的研究也是针对农作物废弃物稻壳为对象的。
稻壳是稻谷加工的主要副产品之一。我国每年拥有稻壳量在3.6亿吨以上，是一种量大价廉的再生资源。稻壳所含木质素和硅质较高，所以它不易吸水，直接施放到田间作肥料不易腐烂。正是因为稻壳本身具有这一特性，所以限制了对它的开发利用。
本文主要从稻壳的各个组成部分分析其用途，使其变废为宝，造福于社会。
1 稻壳的物理和化学性质
稻壳表面粗糙、有细小毛刺、呈空心梭形状，长度一般在5 mm左右， 宽约2.5mm～5mm，，厚不到0.5mm。
稻壳富含半纤维素、纤维素、木质素、二氧化硅，其中脂肪、蛋白质等含量极低。
2 稻壳的应用
稻壳的气化与应用
（1）发酵成沼气：稻壳在农村的产量非常大，人们将稻壳堆放成山，大量的稻壳聚集在一起，经过日晒、雨淋后，堆砌的稻壳内部温度上升，微生物迅速生长，在无氧的环境下进行发酵，而发酵的主要气体就是甲烷，即沼气。而沼气的用途很多，如发电、供热等。据资料报道，目前我国广东省能源研究所在海南开发建成了1.2MW植物生物质能气化示范发电站，该电站是我国乃至整个亚洲最大的植物生物质能气化发电系统，其综合技术参数及整个系统的运转水平均达到了国际先进水平。从经济意义分析，该示范电站的建成，每年可增加产值（人民币）约500万元，具有明显的经济效益。
（2）稻壳直接燃烧发电：进入稻壳煤气发生炉的空气预热后与氧化层稻壳接触燃烧，产生大量的热能和CO2，CO2气体在还原层与赤红的稻壳反应生成CO，同时CO与水蒸气反应分解出H2，在还原层中形成煤气。这种利用稻壳产生的煤气经过净化后进入燃气内燃机燃烧，产生的巨大热能动力带动发电机进行发电。虽然以农业废弃物做燃料的发电厂，其投资比一般发电厂高，但发电成本低廉、燃料获取容易，有助于解决发展中国家电力紧张的情况。例如广东省建成了生物质能气化发电站；山东省推行“惠农九九气化炉”，利用稻壳转化为为天然气来为人们提供服务。
3 稻壳直接作为燃料
当今，能源的来源主要是矿物燃料，而矿物燃料资源是有限的。21世纪，生物质作为一种清洁燃料及可再生能源己受到各国的高度重视。稻壳燃烧热值为12600～16800KJ/kg，每3kg的稻壳所产生的热量相当于1kg的燃料油或1.5kg的煤所产生的热量，我们可以利用稻壳燃烧所产生的热能来发电、供热。稻壳的堆积密度小，一般为100～140 kg/m3，如果通过压缩成型制成燃料棒（块），则能降低运输及贮存成本，方便使用，且大大地提高其燃烧效率。
4 饲料工业
稻壳所含营养物质很少，易受农药残毒污染，不宜直接作为饲料。但如果经过加工处理，使纤维软化或酵解，就可制成粗饲料。甚至还要进行进一步加工处理，将其膨化处理。作为饲料效果较理想。
即使是粉碎后的稻壳粉直接喂饲畜禽，也不易消化吸收，但膨化后的稻壳按10%的比例添加到配合饲料中，畜禽消化率明显提高，总消化率可达17%～20%，综合指标提高1倍以上。据日本饲料专家介绍，膨化后的稻壳按10%的比例添加到配合饲料中，奶牛产奶量可提高11%；猪日增重提高14%；鸡产蛋率提高4.6%。
5 在建材方面的应用
5.1 制水泥
稻壳煅烧后灰分中的二氧化硅与石灰化学反应便可生成黑色稻壳灰水泥。如印度采用稻壳灰制作高标号水泥；韩国利用稻壳燃烧时形成活性高的黑色炭粉后，与石灰化学反应，便可生成黑色稻壳灰水泥，具有防潮、不结块的特性。
5.2 制砖
稻壳内含20%左右优良的无定型硅石，是制砖的好原料。日本将稻壳类与水泥、树脂混合均匀后、再经过快速模压制成砖块，具有防火、防水及隔热性能，其质量轻，且不易破碎的特性。
5.3 制防水材料
印度是多雨水的国家，一科研所把稻壳灰配入沥青铺于屋顶防渗漏获得成功，新材料可耐80℃高温，防水性能优异，有效使用寿命20年以上，现已批量生产。印度某科研所把稻壳灰配入沥青铺于屋顶防渗漏获得成功。
6 在农业中的应用
6.1 无土育苗
浸透的稻壳可做苗床使用。在苗床播种后用粉碎的稻壳覆盖，即可实现无土育苗，且无需封闭灭草。即使用筛过土覆盖，也可达到节土育苗的效果。
6.2 土壤改良剂
稻壳灰是稻壳经过炭化以后的产物，利用膨化后的稻壳灰容易吸水的特点，掺入少量尿素或碳氨；再加入石灰水作催化剂，使其自然发酵30天左右；待颜色变黑后，施撒到地里作为固体有机肥料使用，具有化肥不可比拟的改良土壤、肥田增产的功效。稻壳灰是一种很好的土壤改良剂，可保持土壤的疏松性和透气性。
7 结论
综上所述，稻壳的综合利用的前景广阔，在能源、工业、建材、农业等方面经济效益十分显著。利用廉价的稻壳为原料，经过一系列的加工和特殊的工艺处理，可制备多种附加产品。稻壳的综合利用可以回收资源和能源，创造经济效益，符合国家节能减排和可持续发展的基本国策。
生物质资源种类繁多，范围较广，本文选择我国丰富的农业秸秆稻壳为例，对其利用现状进行简要介绍，从一个侧面论证了生物质资源的优势与光明前景，随着科学技术的不断发展与提高，相信生物质资源将会发挥更加重要的作用，对工业、农业、能源安全等众多方面产生重要的影响。
参考文献：
[1]吕鹏梅，常杰，熊祖鸿等.生物质在流化床中的空气-水蒸气气化研究[J].燃料化学学报，2003（4）.
[2]王智微，唐松涛，苏学等.流化床中生物质热解气化的模型研究[J].燃料化学学报，2002（4）.
生物质燃料特性范文6
关键词：固体成型的生物质燃料；链条炉排层状燃烧；自然循环；受热面为全水管式锅炉
1 概述
随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料在迅速地减少。因此，寻找一种可再生的替代能源，成为社会普遍关注的焦点。生物质能是一种理想的可再生能源，它来源广泛，每年都有大量的工业、农业及森林废弃物产出。在目前世界的能源消耗中，生物质能消耗占世界总能耗的14%，仅次于石油、煤炭和天然气，位居第四位。而在我们国家特别是北方地区玉米杆、稻壳等可再生资源资源非常丰富，用其代替或部分代替燃煤，能为用户带来丰厚的经济回报。
SZL4.2-1.0/95/70-T型组装水管热水锅炉，采用双锅筒纵置式布置，燃烧方式用链条炉排。额定功率4.2MW，额定出水压力1.0MPa，额定出水温度95℃，锅炉设计燃料为固体生物质燃料。炉膛两侧墙水冷壁采用膜式水冷壁结构；炉膛前、后墙水冷壁管向下延伸到炉排上部形成前后拱，这样既增加锅炉的密封性能，可有效降低炉墙外壁温度，减少散热损失，又增加了炉膛容积及受热面，同时加固了后拱的强度。炉膛后为燃烬室、对流管束，尾部有省煤器。烟气经炉膛、燃烬室、对流管束、省煤器进入尾部烟道，通过除尘器、引风机、烟囱排入大气。
本锅炉分上下两大件出厂，上部大件包括锅炉本体、上部钢架及上部炉墙，下部大件包括煤斗、链条炉排、下部炉墙及内部通风道，除前后拱管及其连接管现场装配，部分砖墙及前后炉拱在现场砌筑外，其余部件均组装出厂，尾部省煤器及烟风道随炉配套出厂。尾部除尘器及其接管按照合同发货。
该锅炉的安全稳定运行工况范围：热负荷： 70%-100%。
2 锅炉规范
额定功率：4.2MW
额定出水压力：1.0MPa
额定出水温度：95℃
回水温度：70℃
冷空气温度：20℃
试验压力：1.4MPa
辐射受热面：26.08m2
对流受热面：111.7m2
省煤器受热面：139.52m2
炉排有效面积：7.7m2
排烟温度：154℃
排烟处过量空气系数：1.65
设计效率：82.4%
锅炉水容量：7.5m3
金属耗量：锅炉本体9718 kg；钢结构8203kg；炉排15593kg
总耗电量：53.35KW
3 对燃料的要求
该型锅炉按生物质固体成型固体燃料（BBDF）进行设计。
进入本锅炉的秸杆经烘干，并制成块状或棒状，因此本设计采用链条炉排的层状燃烧方式，燃料适应性广。
生物质固体成型固体燃料的特性如下：灰分：5～20%；水分：≤12%，低位发热值：14650～16747KJ/Kg（3500～4000kcal/kg；密度：800～1100kg/m3；块状尺寸为32×32×（30～80），或棒状尺寸为φ30×（30～80）。
4 锅炉给水品质应符合GB/T1576-2008《工业锅炉水质》的有关规定（见表1）
5 结构设计简介
锅炉整体型式为双锅筒纵置式自然循环锅炉，为缩短安装工期及基建投资，本锅炉设计成组装锅炉，分上下两大件出厂
针对生物质燃料的燃烧特性采取以下几项改进措施。
5.1 链条炉排的层式燃烧：由于燃料经烘干，并制成块状或棒状，本锅炉采用前轴驱动链条炉排的层式燃烧方式，着火条件好，燃料适应性广。
5.2 采用较高的前拱和低而长的后拱：既可保证挥发份有足够大的空间充分燃烧，又可保证固定碳在后拱区有较长的燃烧时间，以提高锅炉燃烧效率。
5.3 合理的二次风系统：由于该燃料挥发分高，燃烧速度快，为防止空气与可燃气体混合不均匀，使烟气中的碳氢化合物分解，在炉膛燃烧区设计了二次风喷嘴。后拱出口处的二次风除了使烟气与空气充分混合外，还可将炉膛高温烟气推向前拱区，有利于燃料的着火。二次风风道上都装有调节阀门，可根据燃烧工况需要调节各组风量。
5.4 采用下部绝热炉膛：在炉膛下部，前拱区及后拱区，都采用绝热炉膛，以提高燃烧区的燃烧温度，保证燃料的完全充分燃烧。
5.5 锅炉两侧墙水冷壁采用膜式水冷壁结构；炉膛前、后墙水冷壁管向下延伸到炉排上部形成前后水冷拱，这样既增加锅炉的密封性能，又增加了炉膛容积及受热面，同时加固了后拱的强度。
1）水冷系统：包括前后拱管、侧水冷壁、对流管束、上、下锅筒、下降管及集箱。
（1）锅筒：上锅筒直径为900，厚14，长5300（不算两端封头），下锅筒直径为900，厚度为14，长2140（不算两端封头），材料均采用Q245R。下锅筒通过两个汽包支座搁在底盘上，后边一个为活动支座。上下锅筒中心距为2300，上锅筒支承在焊接的水冷壁、对流管束上。上锅筒内部装有配水装置和出水装置，由省煤器集箱引出的回水经4根φ89的管子进入锅筒内φ159的配水管，配水管两端留有半圆形出水口。上锅筒内还装设横向隔板，使上升管与下降管隔开。在锅筒的顶部装有出水装置，加热后的热水在锅筒内混合后由出水装置引出，供给用户。下锅筒内设有排污装置。
（2）水冷壁：炉膛两侧采用膜式水冷壁结构，管子为φ51×4，节距为100。前、后墙水冷壁为φ51×3的管子共28 根，节距为120mm，前后墙水冷壁向下延伸，形成高而短的前拱和低而长的后拱。后拱倾角为10°，前后拱总覆盖率达80%。
（3）燃烬室：两侧为φ51×4膜式水冷壁管子连接于上锅筒与两侧集箱之间，管间距为100mm，贴后墙管有两排共16根，连接于上下锅筒之间，横向管间距为110mm，管径φ51×3。
（4）对流管束：上下锅筒间由320根φ51×3的对流管束分别与上下锅筒采用焊接连接，管间有一堵隔墙，烟气成两个回路横向冲刷流动。
（5）省煤器采用流线型鳍片式铸铁省煤器，长度为1500 mm，材料为HT200。省煤器共64根省煤器管组成，回水由进水管流入省煤器，沿逆烟气方向而上，然后再由出水管送入锅筒。
2）炉墙部分：本炉为组装锅炉，采用轻型炉墙，锅炉炉膛及燃烬室两侧全部采用轻质保温材料，既加强了炉墙的保温隔热性能又减轻了锅炉总重。后半部内层为耐火砖，外层为保温材料。前后拱分别由前后拱管作骨架浇筑耐火混凝土组成，后拱的重量吊在两个横梁上，锅炉的前后拱、前墙、中墙和下部炉墙在工地由安装部门在用户现场砌筑施工。
3）燃烧系统部分：燃烧系统包括煤斗、链条炉排、炉排传动装置。
本锅炉链条炉排为大块炉排片。炉排前后轴距为5.56m，有效宽度为1.6m，炉排下面划分为5个独立的风室，根据燃烧情况配风，进风方式为双侧进风，进风均匀。炉膛前部设有煤斗、煤闸门，用以调节进入炉排的料层厚度。炉排速度由减速箱控制调节。烧透的炉渣排入渣斗。
6 锅炉管道系统及附件
锅炉范围内管道系统设计满足TSG G0001-2012《锅炉安全技术监察规程》》及TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》（附录B：锅炉仪表配置要求）的要求。
锅炉本体附件除放气阀、出水阀、安全阀、排污阀外，还有测量仪表、压力表、温度计，测点应参照图纸6T8150-0和现场具体情况而定。
7 辅机配套
用户自己选配辅机时，各辅机的参数不能低于我厂辅机清单上辅机的参数，海拔高地区的风机参数应予以修正。
8 锅炉按GB50273-2009《锅炉安装工程施工及验收规范》进行安装与验收。
9 对于链条炉排锅炉经济运行，应做到如下方面：（1）水质一定要符合标准，保证受热面不结垢，提高换热系数；（2）鼓引风机及循环水泵采用变频控制；（3）控制排烟处过量空气系数小于1.65；（4）定期吹灰，提高换热效率；（5）锅炉及系统杜绝跑、冒、滴、漏；（6）风机轴承和循环泵轴承的冷却水尽可能循环利用。（7）锅炉炉墙、烟风道、各种热力设备、热力管道及阀门应当密封和保温，其表面温度低于50℃，减少散热损失。
总之，该锅炉在河南洛阳某地运行已经一年有余，各项指标都达到设计要求，受到用户的好评，在设计上是成功的，其独特新颖的结构特点对于其它炉型的生物质锅炉也具有一定的参考价值。生物质锅炉与一般工业锅炉在结构形式上具有共同之处，但也有不同之处。生物质锅炉的炉型根据燃料的不同，它的结构设计不同。在设计生物质锅炉时一定要根据燃料的特点，设计出具有防腐蚀性、防结渣、防积灰等特性的生物质锅炉结构型式，尽量减少生物质锅炉在运行时可能出现的各种安全隐患。随着能源危机的加剧及节能环保的意识增强，燃烧清洁燃料及可再生能源是未来的发展趋势。促使我国的生物质锅炉得到快速发展，促使我们生存的环境愈来愈美好。
参考文献
