生物质直接燃烧技术市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx
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1、1.生物质燃烧原理生物质燃烧原理2.传统炉灶及其改进传统炉灶及其改进3.生物质直接发电生物质直接发电第五章第五章 生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术第1页第2页第一节第一节 生物质燃烧原理生物质燃烧原理一、生物质燃料特征一、生物质燃料特征第3页与煤炭相比,生物质燃料主要有以下差异:与煤炭相比,生物质燃料主要有以下差异:(1 1)含碳量少,含固定碳少)含碳量少,含固定碳少(2 2)含氧量多,含水分多)含氧量多,含水分多(3 3)挥发分含量多)挥发分含量多(4 4)密度小)密度小(5 5)含硫量低)含硫量低第4页二、二、生物质燃料燃烧过程生物质燃料燃烧过程1 1、燃烧各阶段分析燃烧各阶段分析生物
2、质燃料燃烧过程是强烈放热化学反应。生物质燃料燃烧过程是强烈放热化学反应。燃烧过程是燃料和空气间传热、传质过程。燃烧过程是燃料和空气间传热、传质过程。发生燃烧前提条件是要有足够热量供给和发生燃烧前提条件是要有足够热量供给和适当空气供给。适当空气供给。第5页第6页燃烧各个阶段:燃烧各个阶段:(1 1)预热阶段)预热阶段(2 2)干燥阶段)干燥阶段(3 3)挥发分析出燃烧阶段)挥发分析出燃烧阶段(4 4)焦炭燃烧阶段)焦炭燃烧阶段 以上燃烧各过程能够分为:吸热反应(预以上燃烧各过程能够分为:吸热反应(预热、干燥和挥发分析出)和放热反应。热、干燥和挥发分析出)和放热反应。第7页因参加吸热反应柴草和参加
3、放热反应柴草因参加吸热反应柴草和参加放热反应柴草并未直接接触,这使得柴草吸热只能依靠并未直接接触,这使得柴草吸热只能依靠火焰和炉膛内壁辐射。火焰和炉膛内壁辐射。另外,可将空气分为一次空气和二次空气。另外,可将空气分为一次空气和二次空气。普通,从炉灶底部供给空气称为一次空气。普通,从炉灶底部供给空气称为一次空气。,而为了让挥发分尽可能地充分燃烧所额,而为了让挥发分尽可能地充分燃烧所额外提供空气称为二次空气。外提供空气称为二次空气。第8页2 2、燃烧过程温度控制技术燃烧过程温度控制技术首先,燃烧过程主要发生为碳燃烧:首先,燃烧过程主要发生为碳燃烧:C+OC+O2 2=CO=CO2 2+405.8
4、KJ+405.8 KJ生成二氧化碳在氧气供给不足情况下与空气生成二氧化碳在氧气供给不足情况下与空气中碳颗粒发生吸热反应,从而降低温度:中碳颗粒发生吸热反应,从而降低温度:COCO2 2+C=2CO-160.7KJ+C=2CO-160.7KJ水蒸气与碳也会发生吸热反应:水蒸气与碳也会发生吸热反应:H H2 2O+C=CO+H-126.7KJO+C=CO+H-126.7KJ第9页三、燃烧过程部分计算问题三、燃烧过程部分计算问题1 1、空气供给量计算、空气供给量计算 生物质燃料中含磷量极少,而钾常以氧化钾形式生物质燃料中含磷量极少,而钾常以氧化钾形式存在,在忽略不计情况下,则单位质量燃料理论存在,在
5、忽略不计情况下,则单位质量燃料理论需要空气量可按下式计算:需要空气量可按下式计算:V V0 0=0.889C=0.889Cy y+0.4256H+0.4256Hy y+0.0333+0.0333(S Sy y-O-Oy y)V V0 0为单位质量燃料理论需要空气体积(标准状态下),为单位质量燃料理论需要空气体积(标准状态下),m3/Kgm3/Kg;C Cy y为燃料碳元素应用基含量;为燃料碳元素应用基含量;H Hy y为燃料氢元素应用基含量;为燃料氢元素应用基含量;S Sy y为燃料硫元素应用基含量;为燃料硫元素应用基含量;O Oy y为燃料氧元素应用基含量。为燃料氧元素应用基含量。第10页普
6、通情况下,为1.7-3.0,最正确为2.0左右第11页第12页2 2、排烟量计算排烟量计算每千克燃料实际烟气量可按下式计算:每千克燃料实际烟气量可按下式计算:Vpy=0.1866(Cy+0.375Sy)+0.111Hy+0.012Wy+Vpy=0.1866(Cy+0.375Sy)+0.111Hy+0.012Wy+0.008Ny+(1.0161py-0.21)V00.008Ny+(1.0161py-0.21)V0VpyVpy为每千克燃料实际烟气量(标准状态下)为每千克燃料实际烟气量(标准状态下)CyCy为燃料碳元素应用基含量;为燃料碳元素应用基含量;SySy为燃料硫元素应用基含量;为燃料硫元素应
7、用基含量;HyHy为燃料氢元素应用基含量;为燃料氢元素应用基含量;WyWy为燃料水分应用基含量;为燃料水分应用基含量;NyNy为燃料氮元素应用基含量。为燃料氮元素应用基含量。第13页3 3、燃烧温度计算燃烧温度计算第14页 构想使燃料在理想条件下(没有散热损失构想使燃料在理想条件下(没有散热损失和完全燃烧)时计算出来燃烧温度称为和完全燃烧)时计算出来燃烧温度称为“理论燃烧温度理论燃烧温度”,该数值用来评价燃料燃,该数值用来评价燃料燃烧过程本身程度,是经过进入和排出燃烧烧过程本身程度,是经过进入和排出燃烧系统物质热平衡来求得。系统物质热平衡来求得。第15页四、四、影响燃烧主要原因影响燃烧主要原因
8、1 1、温度、温度在考虑到灰分熔化问题前提下,应尽可能提在考虑到灰分熔化问题前提下,应尽可能提升反应温度。升反应温度。2 2、空气量、空气量燃料和空气供给决定着燃烧反应进程。燃料和空气供给决定着燃烧反应进程。3 3、时间、时间4 4、颗粒尺寸、颗粒尺寸尽可能降低燃料颗粒尺寸有利燃烧反应进行。尽可能降低燃料颗粒尺寸有利燃烧反应进行。第16页5 5、水分含量、水分含量 大多数生物质燃料若要进行自维持燃烧,大多数生物质燃料若要进行自维持燃烧,则要求燃料中水分含量不超出则要求燃料中水分含量不超出65%65%。6 6、气固混合、气固混合 需要搅动使气固混合良好,才能使灰分剥需要搅动使气固混合良好,才能使
9、灰分剥落并暴露出未燃炭,确保燃烧充分性。落并暴露出未燃炭,确保燃烧充分性。7 7、灰分灰分 燃料中灰分含量越高,燃料热值和燃烧温燃料中灰分含量越高,燃料热值和燃烧温度越低。度越低。第17页燃料充分燃烧三要素:燃料充分燃烧三要素:(1 1)温度)温度(2 2)空气量及其与燃料混合)空气量及其与燃料混合(3 3)反应时间和空间)反应时间和空间第18页五、五、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术一、生物质直接燃烧特点一、生物质直接燃烧特点(1 1)生物质直接燃烧所释放出)生物质直接燃烧所释放出COCO2 2相当于其相当于其生长时经过光合作用所固定生长时经过光合作用所固定COCO2 2,实现,实现CO
10、CO2 2零零排放,有利于缓解温室效应。排放,有利于缓解温室效应。(2 2)生物质燃烧产物用途广泛,灰渣可加以)生物质燃烧产物用途广泛,灰渣可加以综合利用;综合利用;(3 3)生物质燃料可与矿质燃料混合燃烧,即)生物质燃料可与矿质燃料混合燃烧,即可降低运行成本,提升燃烧效率,又能够可降低运行成本,提升燃烧效率,又能够降低有害气体排放。降低有害气体排放。(4 4)含有良好经济学和开发潜力。)含有良好经济学和开发潜力。第19页二、生物质直接燃烧技术分类二、生物质直接燃烧技术分类1 1、炉灶燃烧技术、炉灶燃烧技术节柴灶特点:节柴灶特点:热能在灶内停留时间长,能够得到充分利热能在灶内停留时间长,能够得
11、到充分利用,故热效率高;用,故热效率高;无熏烟、污染少;无熏烟、污染少;质量小,可拆装;质量小,可拆装;功效对,经灶桥调整,可烧柴、烧锯灰和功效对,经灶桥调整,可烧柴、烧锯灰和烧煤。烧煤。第20页2 2、锅炉燃烧技术、锅炉燃烧技术第21页 在进行多相过程设备中,若有固相参加且在进行多相过程设备中,若有固相参加且处于静止状态时,则设备内固体颗粒物料处于静止状态时,则设备内固体颗粒物料层称为固定床。层称为固定床。层燃层燃下饲式下饲式 生物质平铺在炉排上形成一定厚度燃料层,生物质平铺在炉排上形成一定厚度燃料层,进行干燥、挥发分析出及燃烧等过程。进行干燥、挥发分析出及燃烧等过程。第22页 流化床技术流
12、化床技术是指生物质燃料颗粒与空气在锅是指生物质燃料颗粒与空气在锅炉中在沸腾状态下燃烧。流化床内有大量炉中在沸腾状态下燃烧。流化床内有大量床料,能蓄积大量热量,便于低热值燃料床料,能蓄积大量热量,便于低热值燃料快速干燥和点火,同时因为窗内高温炽热快速干燥和点火,同时因为窗内高温炽热颗粒猛烈运动,强化了气固混合,使燃料颗粒猛烈运动,强化了气固混合,使燃料表面灰分剥落,有利于颗粒充分燃烧。表面灰分剥落,有利于颗粒充分燃烧。鼓泡流化床鼓泡流化床循环流化床循环流化床第23页悬浮燃烧技术是指生物燃料以粉状随同空悬浮燃烧技术是指生物燃料以粉状随同空气经燃烧器喷入锅炉炉膛,在悬浮状态下气经燃烧器喷入锅炉炉膛,
13、在悬浮状态下进行燃烧。进行燃烧。该技术使用于小颗粒燃料燃烧,含水率不该技术使用于小颗粒燃料燃烧,含水率不能超出能超出15%15%,燃料是在涡流作用下实现悬浮,燃料是在涡流作用下实现悬浮状态燃烧,挥发分与二次空气混合并燃尽。状态燃烧,挥发分与二次空气混合并燃尽。第24页3 3、生物质直接燃烧技术存在问题、生物质直接燃烧技术存在问题(1 1)流化床锅炉对燃料颗粒尺寸要求严格;)流化床锅炉对燃料颗粒尺寸要求严格;(2 2)对于比重较小、结构涣散、蓄热能力差)对于比重较小、结构涣散、蓄热能力差生物质,必须不停添加石英砂等床料,以生物质,必须不停添加石英砂等床料,以维持正常燃烧室所需蓄热床料。燃烧后产维
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