生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)（精）

章 緒論

1．1 生物質(zhì)能概述

1．1．1 引言

1．1．2 生物質(zhì)資源與生物質(zhì)能

1．1．3 生物質(zhì)能的利用意義

1．2 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用的方式

1．2．1 直接燃燒技術(shù)

1．2．2 壓縮成型技術(shù)

1．2．3 氣化技術(shù)

1．2．4 熱解技術(shù)

1．2．5 直接液化技術(shù)

1．2．6 厭氧沼氣技術(shù)

1．2．7 燃料乙醇技術(shù)

1．2．8 生物柴油技術(shù)

1．3 生物質(zhì)發(fā)電的主要形式

1．3．1 農(nóng)林業(yè)生物質(zhì)燃燒發(fā)電

1．3．2 垃圾焚燒發(fā)電

1．3．3 沼氣發(fā)電

1．3．4 生物質(zhì)氣化發(fā)電

1．3．5 生物質(zhì)氫能發(fā)電

1．4 生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)政策

1．4．1 國(guó)外生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1．4．2 國(guó)內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1．4．3 生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)相關(guān)支持政策

1．4．4 生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)化存在的問(wèn)題分析

參考文獻(xiàn)

第2章 生物質(zhì)原料

2．1 生物質(zhì)原料的分類(lèi)與特性

2．1．1 農(nóng)業(yè)生物質(zhì)

2．1．2 林業(yè)生物質(zhì)

2．1．3 城市固體廢棄物

2．1．4 動(dòng)物廢棄物

2．1．5 海洋生物質(zhì)

2．2 我國(guó)生物質(zhì)原料特點(diǎn)

2．2．1 我國(guó)生物質(zhì)原料總量和分布情況

2．2．2 生物質(zhì)原料的收儲(chǔ)運(yùn)

2．3 生物質(zhì)原料預(yù)處理

2．3．1 發(fā)電工藝對(duì)原料的一般要求

2．3．2 原料篩選與分級(jí)

2．3．3 原料的干燥

2．3．4 原料切割與粉碎

2．3．5 原料混合

2．3．6 壓縮成型

參考文獻(xiàn)

第3章 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)

3．1 生物質(zhì)氣化發(fā)電概述

3．1．1 氣化發(fā)電原理與分類(lèi)

3．1．2 氣化過(guò)程原理

3．1．3 生物質(zhì)氣化方式

3．1．4 氣化過(guò)程的主要指標(biāo)參數(shù)

3．2 生物質(zhì)氣化裝置

3．2．1 固定床氣化爐

3．2．2 流化床氣化爐

3．2．3 氣化裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3．2．4 新型氣化裝置

3．3 生物質(zhì)氣化發(fā)電產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

3．3．1 技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用情況

3．3．2 生物質(zhì)氣化發(fā)電機(jī)組

3．3．3 產(chǎn)業(yè)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

參考文獻(xiàn)

第4章 生物質(zhì)氫能發(fā)電技術(shù)

4．1 生物質(zhì)氫能發(fā)電概述

4．1．1 氫與氫能

4．1．2 生物質(zhì)氫能發(fā)電基本方式

4．2 生物質(zhì)制氫技術(shù)

4．2．1 生物質(zhì)熱化學(xué)法制氫

4．2．2 生物法制氫

4．3 生物質(zhì)氫能發(fā)電系統(tǒng)

4．3．1 發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成

4．3．2 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)

4．3．3 燃料電池對(duì)于氫源的要求

4．3．4 生物質(zhì)氫能發(fā)電系統(tǒng)

參考文獻(xiàn)

第5章 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)

5．1 垃圾焚燒發(fā)電概況

5．1．1 垃圾焚燒發(fā)電工藝

5．1．2 垃圾焚燒發(fā)電應(yīng)用狀況

5．2 垃圾焚燒過(guò)程與設(shè)備

5．2．1 垃圾焚燒過(guò)程

5．2．2 垃圾焚燒影響因素

5．2．3 垃圾焚燒過(guò)程評(píng)價(jià)指標(biāo)

5．2．4 垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備

5．3 垃圾焚燒發(fā)電污染物防控

5．3．1 煙氣污染物形成與控制

5．3．2 灰渣處理與利用

5．3．3 廢水處理

5．4 垃圾焚燒發(fā)電工程建設(shè)與運(yùn)營(yíng)

5．4．1 工程總體規(guī)劃及建設(shè)原則

5．4．2 工程運(yùn)營(yíng)實(shí)例

參考文獻(xiàn)

第6章 沼氣發(fā)電技術(shù)

6．1 沼氣生產(chǎn)技術(shù)

6．1．1 發(fā)酵原料

6．1．2 原料特性及產(chǎn)氣潛力

6．1．3 厭氧消化工藝

6．1．4 厭氧發(fā)酵裝置

6．1．5 厭氧發(fā)酵過(guò)程參數(shù)控制

6．1．6 垃圾填埋氣生產(chǎn)

6．2 沼氣凈化與儲(chǔ)存

6．2．1 沼氣組成與凈化要求

6．2．2 沼氣脫水

6．2．3 沼氣脫硫

6．2．4 沼氣儲(chǔ)存

6．3 沼氣發(fā)電及聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

6．3．1 沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)

6．3．2 發(fā)電機(jī)組

6．3．3 余熱回收與利用

6．3．4 沼氣發(fā)電工程實(shí)例

參考文獻(xiàn)

第7章 農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)

7．1 生物質(zhì)燃燒特性

7．1．1 農(nóng)林生物質(zhì)燃料

7．1．2 生物質(zhì)燃燒過(guò)程

7．1．3 燃燒過(guò)程計(jì)算

7．2 生物質(zhì)燃燒方式和裝置

7．2．1 燃燒裝置的類(lèi)型

7．2．2 生物質(zhì)燃燒設(shè)備的基本要求

7．2．3 爐排爐燃燒

7．2．4 流化床燃燒

7．3 生物質(zhì)燃燒發(fā)電系統(tǒng)

7．3．1 發(fā)電系統(tǒng)原理概述

7．3．2 生物質(zhì)燃燒發(fā)電燃料系統(tǒng)

7．3．3 生物質(zhì)燃燒鍋爐

7．3．4 汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)

7．3．5 環(huán)保系統(tǒng)

7．3．6 消防系統(tǒng)

7．4 農(nóng)林廢棄物直燃發(fā)電工程應(yīng)用

7．4．1 應(yīng)用情況概述

7．4．2 固定床鍋爐發(fā)電工程應(yīng)用

7．4．3 流化床鍋爐發(fā)電工程應(yīng)用

7．5 農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電面臨的主要問(wèn)題

7．5．1 生物質(zhì)燃燒中的堿金屬腐蝕及結(jié)渣

7．5．2 床料聚團(tuán)及燒結(jié)

7．5．3 燃燒污染物排放及處理

7．6 生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用

7．6．1 生物質(zhì)混合燃燒技術(shù)

7．6．2 生物質(zhì)混燃發(fā)電產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

7．6．3 生物質(zhì)混燃對(duì)于燃煤系統(tǒng)的影響

參考文獻(xiàn)

附錄《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223—2011）（節(jié)選）

索引

張曉東，集美大學(xué)，教授，2004年博士畢業(yè)于浙江大學(xué)工程熱物理專(zhuān)業(yè)，2004至2018年在山東省科學(xué)院能源研究所從事科研工作，曾擔(dān)任研究所副所長(zhǎng)、研究員、省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任等，2019年至今在集美大學(xué)從事教學(xué)科研工作。主要從事生物質(zhì)資源高值轉(zhuǎn)化利用方向的科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)，掌握了扎實(shí)的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)和豐富的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。從熱化學(xué)與生物化學(xué)轉(zhuǎn)化中的共性科學(xué)問(wèn)題入手，致力于解決關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)技術(shù)和工藝問(wèn)題。內(nèi)容涉及生物質(zhì)定向性熱轉(zhuǎn)化、生物燃料、生物炭基材料、水熱轉(zhuǎn)化技術(shù)、高效清潔燃燒以及有機(jī)固體廢棄物處理等。曾主持國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家863計(jì)劃課題、國(guó)家自然科學(xué)基金、公益性行業(yè)科技專(zhuān)項(xiàng)、留學(xué)歸國(guó)人員科技活動(dòng)擇優(yōu)支持以及省、市科技發(fā)展項(xiàng)目等20余項(xiàng)。獲得授權(quán)26項(xiàng)，發(fā)表論文百余篇，專(zhuān)著2部，獲得省市級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)6項(xiàng)，入選閩江學(xué)者特聘教授、山東省西部經(jīng)濟(jì)隆起帶和省扶貧開(kāi)發(fā)重點(diǎn)區(qū)域引進(jìn)急需緊缺人才等。2100433B

本書(shū)為“現(xiàn)代生物質(zhì)能高效利用技術(shù)叢書(shū)”中的一個(gè)分冊(cè)，在簡(jiǎn)述生物質(zhì)能及其轉(zhuǎn)化、發(fā)電、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹了生物質(zhì)原料，生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，生物質(zhì)氫能發(fā)電技術(shù)，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)，沼氣發(fā)電技術(shù)，農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)等內(nèi)容。

本書(shū)具有較強(qiáng)的技術(shù)性、實(shí)用性和針對(duì)性，可供可再生能源領(lǐng)域從事生物質(zhì)能發(fā)電方向的科研人員、工程技術(shù)人員和管理人員參考，也可供高等學(xué)校資源循環(huán)科學(xué)與工程、能源工程、環(huán)境工程及相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生參閱。

生物質(zhì)作為一種以碳水化合物為基體的可再生能源，將逐步取代煤炭和石油，為人類(lèi)提供化工原料和能源。本書(shū)對(duì)常見(jiàn)的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)及其系統(tǒng)工藝進(jìn)行較全面的介紹。編著者根據(jù)多年對(duì)生物質(zhì)發(fā)電的研究和工程實(shí)踐，編寫(xiě)了此書(shū)，以供高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生、研究生和科研人員、工程師等參考。

本書(shū)采用問(wèn)答的形式，全面、系統(tǒng)地介紹了各類(lèi)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(jì)、設(shè)備選型、運(yùn)行管理以及相關(guān)政策等內(nèi)容。本書(shū)適合從事生物質(zhì)發(fā)電的工程技術(shù)人員閱讀，同時(shí)也可作為大專(zhuān)院校有關(guān)專(zhuān)業(yè)的參考資料。

生物質(zhì)發(fā)電直接燃燒發(fā)電

直接燃燒發(fā)電是將生物質(zhì)在鍋爐中直接燃燒，生產(chǎn)蒸汽帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)發(fā)電。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)包括生物質(zhì)原料預(yù)處理、鍋爐防腐、鍋爐的原料適用性及燃料效率、蒸汽輪機(jī)效率等技術(shù)。

生物質(zhì)發(fā)電混合發(fā)電

生物質(zhì)還可以與煤混合作為燃料發(fā)電，稱(chēng)為生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電技術(shù)。混合燃燒方式主要有兩種。一種是生物質(zhì)直接與煤混合后投入燃燒，該方式對(duì)于燃料處理和燃燒設(shè)備要求較高，不是所有燃煤發(fā)電廠都能采用；一種是生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的燃?xì)馀c煤混合燃燒，這種混合燃燒系統(tǒng)中燃燒，產(chǎn)生的蒸汽一同送入汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。

生物質(zhì)發(fā)電氣化發(fā)電

生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是指生物質(zhì)在氣化爐中轉(zhuǎn)化為氣體燃料，經(jīng)凈化后直接進(jìn)入燃?xì)鈾C(jī)中燃燒發(fā)電或者直接進(jìn)入燃料電池發(fā)電。氣化發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)之一是燃?xì)鈨艋瑲饣鰜?lái)的燃?xì)舛己幸欢ǖ碾s質(zhì)，包括灰分、焦炭和焦油等，需經(jīng)過(guò)凈化系統(tǒng)把雜質(zhì)除去，以保證發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行。

生物質(zhì)發(fā)電沼氣發(fā)電

沼氣發(fā)電是隨著沼氣綜合利用技術(shù)的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項(xiàng)沼氣利用技術(shù)，其主要原理是利用工農(nóng)業(yè)或城鎮(zhèn)生活中的大量有機(jī)廢棄物經(jīng)厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。用于沼氣發(fā)電的設(shè)備主要為內(nèi)燃機(jī)，一般由柴油機(jī)組或者天然氣機(jī)組改造而成。

生物質(zhì)發(fā)電垃圾發(fā)電

垃圾發(fā)電包括垃圾焚燒發(fā)電和垃圾氣化發(fā)電，其不僅可以解決垃圾處理的問(wèn)題，同時(shí)還可以回收利用垃圾中的能量，節(jié)約資源，垃圾焚燒發(fā)電是利用垃圾在焚燒鍋爐中燃燒放出的熱量將水加熱獲得過(guò)熱蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。垃圾焚燒技術(shù)主要有層狀燃燒技術(shù)、流化床燃燒技術(shù)、旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)等。發(fā)展起來(lái)的氣化熔融焚燒技術(shù)，包括垃圾在450°~640°溫度下的氣化和含碳灰渣在1300℃以上的熔融燃燒兩個(gè)過(guò)程，垃圾處理徹底，過(guò)程潔凈，并可以回收部分資源，被認(rèn)為是最具有前景的垃圾發(fā)電技術(shù)。

生物質(zhì)發(fā)電有待扶持

國(guó)家在生物質(zhì)能發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)上給予了扶持，每千瓦時(shí)電價(jià)比火電高兩角錢(qián)左右，但是，我國(guó)的扶植力度與歐美國(guó)家比還是有差距。歐洲一些國(guó)家除了電價(jià)，在稅收上的扶持力度更大。歐洲一些電廠之所以經(jīng)營(yíng)得好，有很重要的一條，人家的原料不僅不付錢(qián)，而且由于秸稈是按照垃圾處理，還要征收垃圾處理費(fèi)，因此可以良性發(fā)展。我國(guó)與國(guó)外情況不同，一方面要通過(guò)發(fā)電避免農(nóng)民焚燒秸稈引起污染等社會(huì)問(wèn)題，一方面又要通過(guò)發(fā)電扶助農(nóng)民?；谝陨蟽牲c(diǎn)，不僅秸稈收購(gòu)價(jià)格不能過(guò)低，而且隨著此類(lèi)項(xiàng)目的增多，收購(gòu)價(jià)格還在上升。如國(guó)家在確定生物質(zhì)能發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼時(shí)，秸稈每噸價(jià)格被定在100元左右，而秸稈實(shí)際收購(gòu)價(jià)格已達(dá)200—300元/噸，如此高的原料成本增加了企業(yè)成本預(yù)算，以山東秸稈發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)為例，實(shí)際成本在0.65元/千瓦時(shí)左右，脫硫標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)(0.344元/千瓦時(shí))加上政府補(bǔ)貼電價(jià)(0.25元/千瓦時(shí))，總計(jì)為0.594元/千瓦時(shí)，虧損顯而易見(jiàn)。虧損的狀態(tài)迫使部分生物質(zhì)能企業(yè)停產(chǎn)，因此國(guó)家在稅收等政策上進(jìn)一步加大扶持力度就顯得非常重要。

此外，在生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目布局上國(guó)家也應(yīng)該更科學(xué)規(guī)劃，有序建設(shè)，避免一哄而上。如果布局太密集，勢(shì)必會(huì)加大秸稈的收購(gòu)和運(yùn)輸半徑，而且還會(huì)導(dǎo)致原料價(jià)格上升，企業(yè)的效益就會(huì)受到更大的影響。