文档介绍：摘要
随着我国经济的发展,农村生活用能结构发生较大变化。一方面秸秆消耗量减少,煤和液化气用量增加,但其价格较高且呈上涨趋势:另一方面,尽管部分生物质秸秆用于加工饲料、肥料等产品,但仍有大量剩余秸秆闲置。将废弃的生物质秸秆与农村生活用能结合,因地制宜合理利用生物质资源,是解决农村能源与环境问题的有效途径。
本课题将生物质成型颗粒燃料应用于家用采暖炉具,在已有研究基础上进一步较全面研究生物质成型燃料燃烧特性。依据工业炉设计标准,结合省柴灶、型煤炉特点和传热计算设计出家用生物质成型颗粒燃料炉具,进行炉具试验并依据分析结果提出建议。本文主要内容和研究成果如下:
生物质成型燃料的燃烧模式为挥发分先析出燃烧、挥发分析出燃烧、表面焦炭过渡区燃烧、渗透扩散燃烧、灰烬形成;
依据炉具设计步骤,通过燃料燃烧计算、传热计算初步估算出炉具设计热效率,并在此基础上参考相关文献确定炉具燃料消耗量、炉膛、烟囱等主要设计参数,设计出专用炉具。
关键词:生物质成型燃料燃烧特性炉具设计
生物质颗粒燃料炉具科研报告
研究的目的和意义
生物质直接燃烧是生物质能最早被利用的传统方法,生物质直接作为燃料燃烧具有许多优点:l资源化,使生物质真正成为能源,而不是产生能源产品替代物的原料;2减量化,减少了生物质利用后剩余物的量;3无害化,直接燃烧生物质不会造成环境问题,真正达到了能源利用的无害化。本课题将原生物质压缩成型并应用于家用炉具,有以下重大意义:
部分缓解能源紧张状况
通过对07年中国能源结构和06年世界能源结构对比可知,我国能源仍是以煤为主,资源利用率低。小煤矿资源回收率不足20%,煤泥、劣质煤及伴生资源没有有效利用。而90%以上的城市供热和工业用热由普通燃煤锅炉供应。
图1 2006年中国能源结构图2 2006年世界能源结构
降低农村用能费用,改善居室环境,调整农村用能结构
从近几年农村能源建设来看,成绩显著,但部分地区生活用能尚未解决主要问题,一是生活用能商品化程度偏低,许多农民以薪柴和秸秆为主要生活燃料,影响生活条件改善,导致植被严重破坏。二是地区发展不平衡,西部农村普遍存在生活能源短缺问题,东中部山区和贫困地区农村生活用能状况需要进一步改善。
(3)二氧化碳零排放
生物质生长过程中吸收的与其燃烧利用中排放的是相等的,在总量上实现了零排放或零增长,消除了产生温室效应的根源。如果能在中国广大农村将该燃料应用本试验中的高效炉具,将会进一步增加中国实施清洁发展机制的潜力【1】【2】。
我国2006年1月1日开始实施的《可再生能源法》指出:“促进可再生能源的开发利用,增加能源供应,改善能源结构,保障能源安全,保护环境,实现经济社会的可持续发展。”国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料,专家认为,到2015年,全球总能耗将有40%来自生物质能源。根据中国工程院《中国可持续发展能源战略研究》预测,2050年我国生物质能开发利用量将占一次能源供应量的8%【3-5】。将生物质成型燃料应用于农村炉具,不仅可以满足快速发展的国民经济对能源利用的需要,而且对于改善农村用能结构,缓解能源生产和使用造成的环境污染,弥补化石能源的不足,保障能源供应安全,建立可持续的生物能源系统,保障我国经济的可持续发展都具有十分重要的意义。
国内外研究的现状与存在的问题
生物质燃料燃料在国外的应用情况
目前,国外的生物质能技术和装置多已达到商业化应用程度,实现了规模化产业经营,以美国、瑞典和奥地利三国为例,生物质转化为高品位能源利用己具有相当可观的规模,分别占该国一次能源消耗量的4%、16%和10%[6][7]。同时国外许多国家都制定了相应的生物质能开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等,其中生物质能源的开发利用占有相当的比重[8]-[10]。
其中,生物质固化把生物质压制成成型燃料(如块型、棒形燃料、颗粒),以便集中利用和提高热效率。原料经挤压成型后,~,能量密度与中质煤相当,燃烧特性明显改善,火力持久黑烟小,炉膛温度高,而且便于运输和贮存。利用生物质炭化炉可以将成型生物质块进一步炭化,生产生物炭。成型燃料可作为生物质气化炉、高效燃烧炉和小型锅炉的燃料,也可以进一步碳化,作为冶金、化工等行业的还原剂、添加剂等。
国外如丹麦、德国、比利时、美国、日本等,技术已经成熟,实现工厂化生产,主要用于取暖炉、锅炉发电等[11][12]。
20世纪90年代,日本、美国及欧洲一些国家生物质成型燃料设备已经定型,并形成了产业化、自动化,在加热、供暖、干燥、发电等领域己普遍推广已用,但这些设备相对于我国存在着价格高、使用燃料单一、宜结渣、电耗高的缺点,不适合直接引进我国,在我国农村更是不适合引