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1、第第2 2章生物质能发电章生物质能发电2.12.1生物质及其特性生物质及其特性2.22.2生物质及其型煤压缩成型燃料生物质及其型煤压缩成型燃料2.32.3生物质气化发电生物质气化发电2.42.4生物质燃烧发电生物质燃烧发电2.52.5垃圾发电垃圾发电2.62.6大型养殖场沼气发电及综合利用大型养殖场沼气发电及综合利用2.72.7生物质炭化及综合利用生物质炭化及综合利用12.12.1生物质及其特性生物质及其特性2.1.12.1.1生物质基本概念及特点生物质基本概念及特点生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量而居于世界能源消费总量第四位的能源第四
2、位的能源。在世界能源总消费量中占在世界能源总消费量中占14%14%。有关专。有关专家估计，到家估计，到2121世纪中叶，采用新技术生世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的耗的40%40%以上。以上。生物质主要包括：农业废弃物、林业生物质主要包括：农业废弃物、林业废弃物和各类有机生活废弃物和各类有机生活(或工业或工业)垃圾。垃圾。219981998年我国主要农作物秸秆产量年我国主要农作物秸秆产量作物种作物种类类 秸秸秆秆产产量量（万（万t）折折合合标标准准煤（万煤（万t）百百 分分 比比（%）玉米玉米22398.0022398.001184
3、8.5411848.5439.139.1小麦小麦13961.8913961.896980.956980.9523.023.0稻谷稻谷11539.8311539.834950.594950.5916.316.3油料油料4500.604500.602380.822380.827.97.9豆豆类类2681.252681.251455.921455.924.84.8其他其他杂杂粮粮 1669.001669.00834.50834.502.82.8薯薯类类1631.001631.00792.67792.672.62.6棉花棉花1430.501430.50776.71776.712.52.5甘蔗甘蔗654
4、.17654.17288.49288.491.01.0合合计计60466.1460466.1430309.1930309.19100.0100.032.1.22.1.2生物质基本特性生物质基本特性生物质组成和结构生物质组成和结构种种类类灰分灰分溶溶 剂剂 可可溶部分溶部分水水 溶溶部分部分木木质质素素半半 纤纤 维维素素纤纤 维维素素软软木木0.40.42.02.027.827.824.024.041.041.0硬木硬木0.30.33.13.119.519.535.035.039.039.0小麦小麦秆秆6.66.63.73.77.47.416.716.728.228.239.939.9稻杆稻杆
5、16.116.14.64.613.313.311.911.924.524.530.230.2甘蔗渣甘蔗渣1.61.60.30.320.220.238.538.538.138.1几种生物几种生物质质的的组组分分析（分分析（%）4生物质基本组成及石油、煤的碳、氢、氧原子统计比生物质基本组成及石油、煤的碳、氢、氧原子统计比品名品名C CH HO O纤维纤维素素1 11.61.61 1半半纤维纤维素素 1 11.61.61 1木木质质素素1 11.31.30.30.3淀粉淀粉1 12 20.80.8植物油等植物油等 1 12 20.10.1石油石油1 11.61.60.050.05煤煤1 10.80.
6、80.080.085生物质物理和化学特性生物质物理和化学特性物理特性物理特性生物质的密度生物质的密度生物生物质质密度通常有三种表示方法，即密度通常有三种表示方法，即堆密度、视堆密度、视密度和真密度密度和真密度，同一种生物，同一种生物质样质样，这这三种密度的数三种密度的数值值依次增大。依次增大。堆密度堆密度是指单位体积（既包括颗粒间的孔隙，也是指单位体积（既包括颗粒间的孔隙，也包括颗粒内都的孔隙）生物质的质量，它反映了在包括颗粒内都的孔隙）生物质的质量，它反映了在自然堆积状态下单位体积生物质物料的质量自然堆积状态下单位体积生物质物料的质量。生物生物质质物料的堆密度差物料的堆密度差别较别较大，木材
7、、木炭、棉秸在内大，木材、木炭、棉秸在内的高密度物料，它的高密度物料，它们们的堆密度在的堆密度在200350kg/m3之之间间，而大多数而大多数农农作物秸作物秸秆秆的堆密度却比的堆密度却比较较低。低。6部分生物质物料的堆密度部分生物质物料的堆密度7种种类类平均直径平均直径（mm）堆密度堆密度（kg/m3）视视密度密度（kg/m3）孔隙率孔隙率（%）木屑木屑0.78150200570.357.7木片木片200300花生壳花生壳0.61200250566.855.9椰子壳椰子壳0.98400450547.921.5稻壳稻壳1.50100140630.180.0碎稻草碎稻草4060稻草捆稻草捆100
8、120几种生物质的密度参数几种生物质的密度参数8视密度视密度是指单位体积（不包括颗粒间的孔隙，是指单位体积（不包括颗粒间的孔隙，但包括颗粒内部的孔隙）生物质的质量。但包括颗粒内部的孔隙）生物质的质量。可可用称量法（涂蜡法、涂凡士林法等）测定。用称量法（涂蜡法、涂凡士林法等）测定。真密度真密度是指单位体积（既不包括颗粒间的孔是指单位体积（既不包括颗粒间的孔隙，也不包括颗粒内部的孔隙）生物质的质隙，也不包括颗粒内部的孔隙）生物质的质量。量。可用比重瓶法或其他置换方法测定。可用比重瓶法或其他置换方法测定。从生物质热化学转化角度而言，从生物质热化学转化角度而言，常用的是生常用的是生物质的物质的堆密度和
9、视密度堆密度和视密度，而真密度，而真密度则则不常用。不常用。9化学特性化学特性生物生物质质在加在加热过热过程中，它的程中，它的组组分分变变得不得不稳稳定并开定并开始分解，始分解，对对木材木材热热解特性的研究解特性的研究发现发现，其，其组组分在分在150左右就开始有化学活性，半左右就开始有化学活性，半纤维纤维素的起始素的起始热热解温度解温度为为150350，纤维纤维素素为为275350，木，木质质素素为为250500，所以，一般，所以，一般认为认为木材的起始木材的起始热热解温度解温度为为250左右左右。所有木所有木质纤维质纤维原料的原料的热热解都可以解都可以简单简单地分地分为为两个两个过过程，即
10、一次程，即一次热热解和二次解和二次热热解，一次解，一次热热解是生物解是生物质质原料的降解，二次原料的降解，二次热热解解则则是一次是一次热热解解产产物的物的继续继续降降解。解。10生物质的发热量生物质的发热量燃料燃料发热发热量又称燃料的量又称燃料的热值热值，它有，它有高位热值高位热值（HHV）和）和低位热值低位热值（LHV）之分，是衡量生物）之分，是衡量生物质质燃燃料燃料燃烧烧性能性能优优劣的一个重要指劣的一个重要指标标。高位热值高位热值是指单是指单位质量的燃料完全燃烧后能够产生的全部热量位质量的燃料完全燃烧后能够产生的全部热量，包括燃包括燃烧产烧产物（烟气）中水分的汽化潜物（烟气）中水分的汽化
11、潜热热；一般燃；一般燃烧烧装置如装置如锅锅炉等的排烟温度都大于炉等的排烟温度都大于100，烟气中的水分烟气中的水分处处于蒸汽状于蒸汽状态态，这这些水蒸汽从燃料燃些水蒸汽从燃料燃烧释烧释放出的放出的热热量量中吸取了气化潜中吸取了气化潜热热，故，故从燃料高位热值中扣除这部从燃料高位热值中扣除这部分汽化潜热后才是燃烧装置可能利用的热量，称分汽化潜热后才是燃烧装置可能利用的热量，称此热量为燃料的低位发热量，即此热量为燃料的低位发热量，即低位热值低位热值。燃料燃料燃燃烧烧装置的装置的热热力力计计算以低位算以低位发热发热量量为为依据。依据。11几种生物质在自然风干情况下的热值几种生物质在自然风干情况下的热
12、值种种类类玉玉米米秸秸高高粱粱秸秸棉棉花花秸秸豆豆秸秸麦麦草草稻稻草草稻稻壳壳谷谷草草杂杂草草树树叶叶牛牛粪粪高高位位热热值值（MJ/kg）16.9016.3717.3717.5916.6715.2415.6716.3116.2616.2812.84低低位位热热值值（MJ/kg）15.5415.0715.9916.1515.3613.9714.3615.0114.9414.8411.6212几种树种不同部位的发热量几种树种不同部位的发热量树树种部位种部位 发热发热量（量（MJ/kg,干基）干基）松松树树云杉云杉桦桦木木树树干干19.2819.0819.08树树皮皮19.4819.8822.39
13、截截头头20.2819.8820.38针针叶叶21.1919.8813生物质燃料的化学当量比生物质燃料的化学当量比生物生物质质燃燃烧时实际烧时实际供供给给的空气量与完全燃的空气量与完全燃烧烧理理论论所需的空气量之比，称所需的空气量之比，称为为空气空气过过量系数，以量系数，以 表表示，根据示，根据 值值的大小，燃的大小，燃烧烧工况可以分工况可以分为贫为贫氧燃氧燃烧烧、富氧燃、富氧燃烧烧和理和理论论燃燃烧烧三种。即三种。即贫贫氧燃氧燃烧烧的空的空气气过过量系数量系数 小于小于1，富氧燃，富氧燃烧烧的空气的空气过过量系数量系数 大于大于1，理，理论论燃燃烧烧的空气的空气过过量系数量系数 等于等于1。
14、式中，式中，AR为为燃燃烧时实际烧时实际供供给给的空气量与燃料量之比的空气量与燃料量之比（kg/kg），），简简称空燃比，其称空燃比，其值值取决与运行工况；取决与运行工况；SR为为完全燃完全燃烧烧理理论论所需要的空气量与燃料量之比所需要的空气量与燃料量之比（kg/kg），），简简称化学当量比，其称化学当量比，其值值取决与燃料特性。取决与燃料特性。142.22.2生物质及其型煤压缩成型燃料生物质及其型煤压缩成型燃料2.2.12.2.1生物质压缩成型生物质压缩成型压缩压缩又称又称压实压实、是通、是通过过外力加外力加压压于松散的固体物上，于松散的固体物上，以以缩缩小其体小其体积积，增大密度的，增大密
15、度的-种操作方法。自然堆放种操作方法。自然堆放的固体的固体废废物，其表物，其表观观体体积积是是颗颗粒体粒体积积与空隙体与空隙体积积之之和。当和。当对对固体固体废废物物实实施施压实压实操作操作时时，随着，随着压压力增大，力增大，空隙率减小，表空隙率减小，表观观体体积积随之减小，容随之减小，容积积密度增大。密度增大。当固体当固体废废物受到外界物受到外界压压力力时时，各，各颗颗粒粒间间相互相互挤压变挤压变形或破碎，从而达到重新形或破碎，从而达到重新组组合的效果。合的效果。对农对农林林废废物物的的处处理通常都要理通常都要压缩压缩成一定的形状，成一定的形状，例如例如:棒状、棒状、粒状、块状等粒状、块状等
16、。15生物质压缩成型燃料生物质压缩成型燃料16生物质压缩成型燃料生物质压缩成型燃料17182.2.22.2.2生物质混煤型煤压缩成型生物质混煤型煤压缩成型煤炭在中国能源消煤炭在中国能源消费结费结构中仍占有构中仍占有较较大的比例，其中大的比例，其中煤炭大部分用于直接燃煤炭大部分用于直接燃烧烧，燃煤产生大量烟尘、二氧燃煤产生大量烟尘、二氧化硫、二氧化碳等污染物，使大气环境呈典型的煤烟化硫、二氧化碳等污染物，使大气环境呈典型的煤烟型污染型污染。此外，。此外，煤炭属于不可再生的一次化石能源煤炭属于不可再生的一次化石能源，化石能源枯竭已成化石能源枯竭已成为为未来能源的未来能源的重大问题重大问题。环环境境污污染染和替代能源已成和替代能源已成为为全球关注的重大全球关注的重大问题问题。因此我。因此我们们有有必要必要寻寻求一种新型的求一种新型的过过渡能源，如生物渡能源，如生物质质和煤混合、和煤混合、垃圾和煤混合等燃料技垃圾和煤混合等燃料技术术。这样这样既可以减少煤炭用量、既可以减少煤炭用量、又可解决农业秸秆的就地焚烧又可解决农业秸秆的就地焚烧等等问题问题，而且，而且可大大减可大大减少污染物的排放少污染物
