生物質(zhì)發(fā)電

前言

能源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟的基本支撐。我國是能源消費大國，2008年能源消費總量28.5 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。能源供應(yīng)主要依靠煤炭、石油和天然氣等化石能源，而化石能源資源的有限性及其開發(fā)利用過程對環(huán)境生態(tài)造成的巨大壓力，嚴(yán)重制約著經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。在這種形勢下，開發(fā)清潔的可再生能源已成為中國能源領(lǐng)域的一個緊迫課題。生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式儲存在生物質(zhì)中的能量形式，以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源。我國具有豐富的生物質(zhì)能資源，據(jù)專家測算，我國生物質(zhì)能理論資源量相當(dāng)于50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，大約是目前年能源消費總量的1.5 倍，發(fā)展?jié)摿薮?。生物質(zhì)發(fā)電是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可利用的能源形式，然后再轉(zhuǎn)化為電能的一種技術(shù)，主要包括生物質(zhì)燃燒發(fā)電、生物質(zhì)氣化發(fā)電和沼氣發(fā)電等形式，是生物質(zhì)能開發(fā)利用的主要方向之一。自2006年1月我國《可再生能源法》生效以來，國家相繼出臺了《可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄》、《可再生能源發(fā)電有關(guān)管理規(guī)定》、《可再生能源發(fā)電價格和費用分攤管理試行辦法》、《可再生能源電價附加收入調(diào)配暫行辦法》、《關(guān)于公布資源綜合利用企業(yè)所得稅優(yōu)惠目錄（2008年版）的通知》、《關(guān)于資源綜合利用及其他產(chǎn)品增值稅政策的通知等政策措施》等，規(guī)定了可再生能源發(fā)電上網(wǎng)、固定電價和費用分攤、稅收減免等政策措施，有力地促進了我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在國家政策帶動下，我國生物質(zhì)發(fā)電裝機容量和發(fā)電量逐年增長。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2008年底，全國已建成投產(chǎn)的生物質(zhì)直燃發(fā)電項目40多個，分布在山東、黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、江蘇、河南和新疆等省、自治區(qū)，總裝機容量約82萬千瓦。已建成農(nóng)業(yè)廢棄物沼氣工程3.9 5萬處，年產(chǎn)沼氣5.3 億立方米，其中大中型沼氣發(fā)電工程已達100余座，年發(fā)電量可達2億度。國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》提出，2020年，生物質(zhì)發(fā)電總裝機容量達到3000萬千瓦。為適應(yīng)我國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展形式，本書采用問答的形式，全面、系統(tǒng)地介紹了各類生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的基本原理、資源調(diào)查、工藝設(shè)計、設(shè)備選型、運行管理以及相關(guān)政策等內(nèi)容。本書適合從事生物質(zhì)發(fā)電的工程技術(shù)人員閱讀，同時也可作為大專院校有關(guān)專業(yè)的參考資料。參與本書編寫的有田宜水、王飛、孟海波、董保成、董長青等，其中全書由田宜水負責(zé)統(tǒng)稿。由于作者水平有限，書中難免會有疏漏、欠妥之處，歡迎廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

開發(fā)清潔的可再生能源已成為中國能源領(lǐng)域的一個緊迫課題，生物質(zhì)能具有可再生和環(huán)境友好等雙重屬性，生物質(zhì)發(fā)電是生物質(zhì)能開發(fā)利用的主要方向之一。本書采用問答的形式，全面、系統(tǒng)地介紹了各類生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的基本原理、資源調(diào)查、工藝設(shè)計、設(shè)備選型、運行管理以及相關(guān)政策等內(nèi)容。本書適合從事生物質(zhì)發(fā)電的工程技術(shù)人員閱讀，同時也可作為大專院校有關(guān)專業(yè)的參考資料。

書籍目錄

第1章　生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)　1?什么是能源？ 　2?能源是如何分類的？ 　3?可再生能源有幾種形式？ 　4?什么是光合作用？ 　5?什么是生物質(zhì)？ 　6?什么是生物質(zhì)能？ 　7?生物質(zhì)能具有哪些優(yōu)點？ 　8?生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)有幾種形式？ 　9?生物質(zhì)能有什么缺點？ 　10?目前我國生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀如何？ 　11?國外生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀如何？ 　12?什么是離網(wǎng)式發(fā)電？ 　13?什么是分布式發(fā)電？ 　14?分布式發(fā)電是如何分類的？ 　15?分布式發(fā)電技術(shù)有幾種類型？ 　16?分布式發(fā)電有幾種運行方式？ 　17?分布式發(fā)電對配電網(wǎng)有什么影響？ 　18?我國促進生物質(zhì)能發(fā)電的產(chǎn)業(yè)政策有哪些？ 第2章　生物質(zhì)能資源　19?生物質(zhì)能分為幾大類？ 　20?什么是農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源？ 　21?我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量有多少？ 　22?我國農(nóng)作物秸稈資源主要用途是什么？ 　23?我國農(nóng)作物秸稈資源變化趨勢是什么？ 　24?我國農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)剩余物資源量有多少？ 　25?什么是林業(yè)生物質(zhì)能資源？ 　26?我國林業(yè)“三剩物”年產(chǎn)量有多少？ 　27?我國灌木林年產(chǎn)生物質(zhì)能資源數(shù)量有多少？ 　28?我國灌木林有幾種品種？ 　29?什么是生活污水和工業(yè)有機廢水？ 　30?我國有幾種典型的工業(yè)有機廢水？ 　31?什么是畜禽糞便？ 　32?我國的畜禽糞便資源量有多少？ 　33?規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)的主要環(huán)境污染問題有哪些？ 　34?什么是城市固體廢物？ 　35?固體廢物對環(huán)境有什么影響？ 　36?什么是能源作物？ 　37?適合于發(fā)電的能源作物有幾種？ 第3章　生物質(zhì)燃料的物理化學(xué)特性　38?什么是生物質(zhì)燃料？ 　39?什么是元素分析？ 　40?什么是工業(yè)分析？ 　41?什么是熱值？　42?什么是堆積密度？　43?什么是灰分熔點？　44?生物質(zhì)燃料特性對燃燒過程有何影響？ 　45?生物質(zhì)燃料的形態(tài)對燃燒有什么影響？ 　46?含水量對燃燒有什么影響？ 　47? C、H、O對燃燒有什么影響？ 　48?揮發(fā)分對燃燒有什么影響？ 　49?成灰元素對燃燒有什么影響？ 　50?重金屬對燃燒有什么影響？ 第4章　農(nóng)林生物質(zhì)的收集、儲藏和預(yù)處理技術(shù)第5章　農(nóng)林生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)第6章　農(nóng)林生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)第7章　沼氣發(fā)電技術(shù)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：尺度上的重新排列和密實化，物料的松容重增加，從而實現(xiàn)密實填充。這一過程中通常伴隨著微粒的彈性變形和因相對位移而造成的表面破壞，此過程為表面變形與破壞。在外部壓力進一步增大之后，由產(chǎn)生的塑性變形使空隙率進一步降低，密度繼續(xù)增高，顆粒間接觸面積的增加比密度的提高要大幾百甚至幾千倍，將產(chǎn)生復(fù)雜的機械嚙合和分子間的結(jié)合力（特別添加黏結(jié)劑時），此過程為塑性變形。為了防止壓縮后的物料反彈回原來的形態(tài)，使其維持一定的形狀和強度，壓縮后的物料中必須有適量的黏結(jié)劑，這種黏結(jié)劑可以是在壓縮成型過程中加入的，也可以是原料本身所具有的。從秸稈等生物質(zhì)的組成來看，主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素以及樹脂、蠟等成分組成。在構(gòu)成生物質(zhì)的各種成分中，木質(zhì)素普遍認為是生物體內(nèi)固有的、最好的內(nèi)在黏結(jié)劑。在常溫下，原本木質(zhì)素的主要部分不溶于任何有機溶劑，但木質(zhì)素屬于非晶體，沒有熔點但有軟化點。當(dāng)溫度達到70～110℃左右時軟化，黏合力開始增加，當(dāng)溫度達到200～300℃時熔融狀，黏性高，此時施加一定壓力，可使其與纖維素、半纖維素等緊密粘接，同時與鄰近的生物質(zhì)顆粒互相膠接。生物質(zhì)中的纖維素分子連接形成的纖絲，在以黏結(jié)劑為主要結(jié)合作用的黏聚體內(nèi)發(fā)揮了類似于混凝土中鋼筋的“骨架”作用，可提高成型燃料強度。在水分存在時，纖維素可結(jié)合成團狀，當(dāng)含水率在30％（質(zhì)量分數(shù)）左右時，用較小的力作用即可使纖維素形成一定的形狀；當(dāng)含水率在10％（質(zhì)量分數(shù)）左右時，對其施加較大壓力，才能使其成型，但成型后結(jié)構(gòu)牢固。此外，生物質(zhì)所含的腐殖質(zhì)、樹脂、蠟質(zhì)等可提取物也是固有的天然黏結(jié)劑，且對溫度和壓力較敏感，當(dāng)采用適宜的溫度和壓力時，也可在壓縮成型過程中發(fā)揮一定的黏結(jié)作用。生物質(zhì)中的水分作為一種必不可少的自由基，流動于生物質(zhì)顆粒中和顆粒間，在壓力作用下，與有機質(zhì)（如果膠或糖類等）混合形成膠體，起黏結(jié)劑的作用，因此過于干燥的生物質(zhì)原料通常情況下是很難壓縮成型的。此外，生物質(zhì)中水分的存在還可以降低木質(zhì)素的軟化（熔融）溫度，使生物質(zhì)在較低加熱溫度下成型。在較高溫度下，生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素可受熱分解為固態(tài)、液態(tài)和部分氣態(tài)產(chǎn)物。將生物質(zhì)熱分解技術(shù)與壓縮成型工藝結(jié)合，即利用熱解反應(yīng)產(chǎn)生的液態(tài)焦油等作為壓縮成型的黏結(jié)劑，可增強粒子的黏聚作用，并提高成型燃料的品位和熱值。因此對于木質(zhì)素等黏彈性組分含量較高的原料，可采用加壓、加熱的方式，使木質(zhì)素達到軟化點塑性變形，起到黏結(jié)劑的作用，使成型燃料維持既定的形狀；同時，生物質(zhì)原料加熱軟化，也利于減小成型時擠壓壓力。而對于木質(zhì)素含量較低的原料，在壓縮成型過程中，可加入少量的諸如黏土、焦油、廢紙漿等無機、有機和纖維類黏結(jié)劑，也可以使壓縮后的成型燃料維持致密的結(jié)構(gòu)和既定的形狀。因為這些黏結(jié)劑的加入，強化了原始顆粒間的結(jié)合力，從而在整體上提高了制品顆粒的強度。成型燃料經(jīng)冷卻降溫后，強度增大，即可得到燃燒性能類似于木材的棒狀、塊狀、顆粒狀生物質(zhì)成型燃料。

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