生物燃料制备技术篇1
生物质混燃发电技术是环境友好、高效经济的规模化利用技术，应用前景广阔.总结了现有生物质混燃技术和国内外应用现状，介绍了一种生物质能高效利用的新方式，即在煤粉炉中使用独立喷燃技术燃用生物质成型燃料的方案，该方案将成为未来发展方向.分析了生物质在大容量煤粉炉中混燃发电技术的可行性，讨论了该混燃技术的关键设备选型配置情况和系统要求，指出了该混燃技术要实现规模化推广存在的主要矛盾，并提出了相应的建议.
关键词：
生物质发电；混燃；技术；设备
中图分类号：tK6文献标志码：a
analysisofthebiomasscofiringtechnologyandkeyequipment
forpulverizedcoalpowerboilers
LUwanglin，LiUBingchi
（1.ShanghaipowerequipmentResearchinstitute，Shanghai200240，China；
2.ShanghaielectricpowerGenerationGroup，Shanghai201199，China）
abstract：
thebiomasscofiringpowergenerationisanenvironmentfriendlyandcosteffectivetechnologyforlargescalebiomassutilization.inthispaper，typesandapplicationsituationsofthebiomasscofiringtechnologyaresummarized.anew，promisingcofiringplanforhighefficiencyutilizationofbiomassisrecommended，bywhichpulverizedbiomassfueliscombustedwithseparateburnersonthesamepulverizedcoalfurnace.thefeasibilityofbiomasscofiringforpowergenerationonlargecapacitypulverizedcoalboilersisanalyzed.Keyequipmentselectionsandsystemrequirementsforthetechnologyarediscussed.inaddition，themajorproblemforlargescaleapplicationoftheplanisdiscussedandrelevantsuggestionsareprovided.
Keywords：
biomasspowergeneration；cofiring；technology；equipment
我国目前的生物质燃烧发电以直燃技术为主，装机容量在30mw以下，基本采用振动炉排炉或流化床技术[1].受燃料供应不稳定，供电效率低及基建投资高等因素影响，这些生物质发电厂虽然享受电价补贴，但经营状况仍然不佳.而生物质混燃技术是指将生物质与煤在传统的燃煤锅炉中混合燃烧技术.它能充分利用现有燃煤发电厂的投资和基础设施，是一种低成本、低风险且灵活的可再生能源利用方式.它既可减缓常规电站对传统化石燃料的依赖，又可减少传统污染物（So2，nox，pm等）和温室气体（Co2，CH4等）的排放，具有积极的社会效益和环境效益.
1生物质混燃技术分类和国内外应用现状
从混燃技术上可分为：（1）直接混合燃烧：经预处理的生物质直接输入锅炉系统燃烧；（2）间接混合燃烧：将生物质气化后的燃气输入锅炉系统燃烧；（3）并联燃烧：生物质在与传统锅炉并联的独立锅炉中燃烧，将所产蒸汽供给发电机组.根据混合点位置不同，直接混合燃烧又可分为共磨方案（在磨煤机前混合）、共管方案（在磨煤机后煤粉管道内混合）和独立喷燃方案（在锅炉燃烧室混合）.独立喷燃方案将成为未来发展方向[2].从生物质形态上可分为直接破碎混燃和成型颗粒混燃.
欧洲及北美等发达国家从上世纪90年代开始进行了多种混燃技术的示范工程，取得了一系列重要的成果[2]：如丹麦的Studstrupvrket1#机组150mw煤粉炉混燃了热量比20%的秸秆类生物质，约合输出电力30mw；荷兰的Gelderland电厂635mw机组的epon计划中混燃了木材粉末（约占3%的锅炉输入热），合输出电力20mw；英国的Drax电厂6×660mw机组混燃了热量比2%左右的生物质燃料，合输出电力80mw；比利时的Ruien发电厂540mw机组及奥地利的Zeltweg137mw机组尝试了间接气化混燃技术；丹麦的avedore2#的430mw机组尝试了并联燃烧方式.目前在英国10余家燃煤电站（总装机超过20000mw），实现了生物质混燃技术的商业化运行.近年来，国际能源署iea的生物质能协定任务32（task32）对该技术进行了较为深入的总结及调查研究.2007年，世界范围内有152个生物质混燃项目成功投入商业运行，到2009年已增长至228个，机组容量覆盖50～700mw，其中100多个项目分布在欧洲，超过40家分布在北美，还有部分项目分布在澳洲[3].国内生物质混燃技术起步较晚，应用较少.最为典型的为山东十里泉电厂140mw机组混燃秸秆示范项目.它是我国成功商业运行的生物质在煤粉炉中混燃的唯一项目[4].截至目前，国内未见在煤粉炉中使用独立喷燃方案燃用生物质成型燃料的实际工程实例报道.
2生物质混燃技术的关键设备和系统分析
受散状生物质收集半径所限，常规秸秆类生物质无法远距离运输，在一定程度上限制了生物质混燃电站的生物质供应链，而蓬勃发展的生物质成型燃料产业将会使生物质混燃技术进入全新的发展阶段.先进的生物质颗粒成型燃料的加工能耗约为70kwh·t-1[5]，约仅占其热值的2%左右.由于成型后燃料密度大（800～1400kg·m-3），且水分低（
2.1生物质成型燃料的储存运输处理系统配置要求
入厂原料采用生物质成型颗粒燃料的混燃技术，一般要求颗粒粒径在10mm左右.此模式能克服传统生物质易堵塞特性.欧洲实践经验表明，生物质颗粒可存放于封闭式料场，通过刮板机上料；也可在电厂内存放于大型筒仓之中，通过皮带输运.为了释放长期存储可能产生的热量，筒仓通常需要设置螺旋给料、斗提等自循环系统，并配有可燃气体浓度监测装置及爆破门，以进一步提高安全性.由于生物质成型燃料的加工过程已经完成了纤维破碎，因此可经仓储、输送过程后直接进入后续的制粉工艺.
2.2粉碎设备
生物质混燃共磨方案使用电站原有的磨煤机制粉系统磨制生物质燃料有一定的局限性，运行期间需要关注磨煤机电流、石子煤量、出口风温等特性指标，需严格控制较低的混燃比例，以免造成生物质燃料阻塞磨煤机，引起磨煤机故障.另外，需要严格关注送粉管道挥发分浓度，避免出现爆燃事故.该系统设备简单，但可靠性稍差.
共管及独立喷燃方案需要单独配置生物质粉碎设备.经国内外调研，粉碎终点粒度控制在3mm以下较佳[1]，可在约1000℃的炉膛内充分燃烬.目前主要有两种类型设备可实现规模化应用.
（1）锤片粉碎机（Hammermill）
如图1所示，此类设备非常适合粉碎处理秸秆、木材等生物质类物料，技术成熟可靠[6].通常为卧式结构，锤片在机内高速飞转，将物料锤碎至需要的过筛尺寸.国内主要应用于饲料及食品行业，国产设备单机最大生产能力约5～10t·h-1.近期，随着生物质成型燃料加工行业的兴起，也有个别厂家能够设计生产能力20t·h-1以上的产品，但目前尚无实际运行业绩支撑.国外设备经验较丰富，如瑞典BRUKS公司的最大型号单机额定功率500kw，配有470块锤片，转子直径1600mm，锤片末端线速度达78m·s-1，滤网面积可达8m2，设备价格高达300万元.
图1锤片粉碎机
Fig.1
Hammermill
（2）雷蒙磨粉机（Raymondmill）
如图2所示，此类设备历史悠久，在国内外矿产品粉体加工领域应用广泛[7].该设备为立式结构，工作原理为：旋转磨辊在离心力作用下紧滚压在磨环上，将物料碾压破碎成粉；内置旋转铲刀防止物料堆积；磨内通风把成粉的物料吹起，达不到粒度要求的物料被分析机阻挡后重回到磨腔继续研磨；达到粒度要求的物料则可通过旋转分析机后进旋风分离器分离收集.国内一些制造厂对传统技术进行升级，成品粒度更小，比功耗更低，但在生物质领域的适应性尚不明确.国内设备供应商维科重工曾配合笔者单位进行了生物质成型颗粒燃料的试磨试验，可以预期185kw最大型号设备单机生产能力达20～40t·h-1，成品粒度在0.5mm以下.
图2雷蒙磨粉机
Fig.2
Raymondmill
2.3燃烧器要求及气力输送配置
生物质燃料收到基含有约70%的挥发分，极易点燃及燃烬.国外一些公司开发了先进复杂的生物质专用燃烧器，但在笔者调研时发现十里泉电厂混燃示范项目实践中丹麦进口燃烧器的故障率较高，电厂已将其改造为简单的钢管燃烧器，且运行效果佳.燃烧系统的关键是将一次风量与燃料量相匹配，经初步计算四角切圆煤粉炉中独立喷燃方案，配10t·h-1的生物质燃烧器推荐配一次风量为4000nm3·h-1.合理地选择一次风速，并将其作为输送介质将生物质粉末吹送入燃烧器时宜选择稀相压送式装置，这在气力输送行业有丰富的经验，在此不再赘述[8].
2.4混燃对锅炉受热面的影响
碱金属氯化物（KCl等）的低温沉积腐蚀问题一直是困扰生物质直燃领域的一个技术难点，直接燃烧产生KCl等物质在含Cr合金钢受热面上发生沉积而导致严重的氯腐蚀问题.碱金属氯化物的高温腐蚀，直接限制了热力工质参数的进一步提高，导致目前生物质直燃电站的热电转换效率偏低.但在混燃技术领域，实验室及现场测试均表明，燃煤中含量较高的S元素及al，Si，Fe类灰成分，将会使K等碱金属形成高熔点化合物，Cl元素则以超低浓度气相HCl的形式随烟气排放，因此混燃时的腐蚀速率比直燃技术低很多数量级[9].控制混燃热量比在15%以下（质量比
2.5环境影响分析
生物质低灰低硫高挥发分的特性，宜与燃煤形成互补效应.大量研究表明，在传统电站中混燃少量的生物质后，单位供电量下的So2，nox，粉尘等污染物排放强度均可降低，且不会对原配置的环保设备造成负面影响，特别适宜在一些受污染物排放总量减排政策制约的电站中推广使用.值得关注的是，对于某些秸秆类生物质内的高碱金属，燃烧烟气可能有促使钒基SCR催化剂中毒的风险[10]，尚需进一步研究其机理后，对不同生物质的混燃比进行限制.
由于生物质内C元素在自然界中是循环利用的，同直燃技术一样，混燃技术中由生物质燃烧产生的Co2可不视为温室气体排放.年消耗约15万t生物质（收到基碳含量按40%计）的混燃技术项目，可因少用煤炭而折算的Co2减排50万t以上.如果未来实施全球碳排放交易，由此产生的收益将达到1亿元人民币数量级（参考欧洲目前碳排放交易经验，每吨Co2的减排补贴为25欧元）[11].
2.6混燃比计量与检测设备
混燃比是衡量混燃电厂供电中的可再生能源份额的重要指标.混燃比计量可分为两种方式：
（1）燃料侧计量：实际应用中，绿色电力份额可转化成生物质混燃热量比考虑，可由入厂原料汽车衡装置，或者皮带及给料机上设置的重力式传感器计量混燃的生物质重量，之后再综合入炉煤重量及生物质与煤的热值实验室分析数据转换取得.但对多种生物质燃料的取样分析过程繁琐，数据精度不高，且过程中存在大量的人为因素，有以虚假信息换取巨额绿电补贴的可能性.
（2）烟气侧计量：其原理同考古领域常见的14C断代法基本相同，已经拓展至环境监测领域[12-13].C元素中放射性同位素14C的半衰期为5730a，其化学性质与常见的12C相同，且大气环境及生物质燃料中的14C/12C比例基本稳定在10-12数量级.由于化石燃料形成年代距今达上亿年之久，基本检测不到14C，因此可通过测量混燃锅炉排烟中的14C/12C比例精确计量电站的混燃比率（生物基的百分含量）.目前的先进加速器质谱amS技术测量同位素比值的灵敏度可达10-15至10-16，可对混燃比作出非常准确的判断.欧美多国已经制定了针对燃料的生物基份额的检测标准，如aStmD6866、Cen15591/15747等，并在积极开发14C同位素同步在线监测技术.我国尚未开展此方面的研究工作.
3当前面临的主要矛盾及建议
生物质直燃发电的单位造价在万元·kw-1数量级，而混燃改造的投资低得多，采用国产设备的混燃系统投资仅在百元·kw-1数量级，且混燃技术的燃料热电转化效率明显优于直燃技术，是一种生物质能利用的有效方式.
生物质混燃在发电技术层面的问题已经明晰落实，但受国内监管体系制约，电网公司很难核实混燃电站实际运行中的生物质消耗量，可再生能源补贴量因此很难确定.混燃计量检测技术已经成为绿电价格补贴政策无法拓展到生物质混燃领域的主要瓶颈因素，严重制约了经济性较好的混燃技术的规模化应用.
按照2006年颁布的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》中有关“发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目，视同常规能源发电项目，执行当地燃煤电厂的标杆电价，不享受补贴电价”的规定，也就是说生物质在燃料比例中要大于80%才能享受补贴，而目前的混燃比例一般在20%以下，所以生物质混燃项目并不能享有与直燃电厂等效的电价补贴[14].从目前市场现状来看，单位热值的生物质燃料价格仍高于对应的煤价，如无电价补贴等刺激性政策，火力发电厂更加愿意燃用煤，这是目前我国生物质混燃技术无法规模推广应用的一个主要原因.
建议尽快开发监测生物质使用量的客观评价体系和烟气侧14C同步在线检测技术，政策上尽快完善燃料侧监管体系和制度，引领生物质产业健康发展.
参考文献：
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收稿日期：2012-10-14
生物燃料制备技术篇2
燃料电池是一种直接将化学能转化为电流的电池，只需氢和氧两种元素，利用这两种元素通过媒介作用转化为电流。氧气可直接以空气中提取，关键是提取氢气的方法。氢气从汽油、甲醇、乙醇等燃料中提取，燃料电池也因此得名。
燃料电池作为现代汽车技术发展的方向，美欧日等发达国家十分重视燃料电池的发展。世界上第一辆燃料电池作动力的轿车是由奔驰汽车公司制造，于1996年5月在德国柏林向公众展示。这款称作“necar”的轿车不会产生污染物，它向空中排放的是纯水蒸气，不含任何物质，甚至没有二氧化碳，使用甲醇做燃料。而美国的abl公司开发的燃料电池是使用汽油做燃料的，这种车载燃料电池动力系统是由汽油箱、转化器、燃料电池、电动机组成。其中转化器是将汽油转化为氢气的设备，把汽油加热，直至处于汽化状态，然后输入一个有点火功能的金属反应缸内，在低氧状下通过“不完全燃烧”产生氢，然后将氢输送到燃料电池。由于燃料电池构造复杂，生产成本高昂而无法推广。直至近年进行了一系列改进，燃料电池轿车在价格上与普通轿车相比约高10%－15%，已居有一定发展价值。
近几年，我国已有一些大城市，诸如北京、上海在进行燃料电池车的探索。然而，对燃料电池的研究从未间断。作为一个新兴领域，国外有很多经验和教训可以被我们借鉴和吸取，我们也应结合自身发展把这一领域的研究推向新的台阶。
名称：高性能贮氢电极合金及ni/mH电池技术
项目介绍：根据我国稀土资源丰富的特点，以廉价的混合稀土金属作为主要原材料的aB5型混合稀土-镍系贮氢电极合金是我国金属氢化物-镍（ni/mH）电池大规模产业化的首选负极材料。
该项目通过对aB5型合金a侧混合稀土中La、Ce、pr、nd四种稀土元素的成分进行综合优化搭配，并通过对合金B侧成分的精细多元合金化以及合金组织结构和表面特性的优化控制等研究，研制出具有我国资源与技术特色的高性能aB5型混合稀土-镍系贮氢电极合金系列，并进行了中试应用开发。
该系列合金具有初始活化快（2次循环活化95％以上）、最大放电容量高（≥320mah/g）以及循环寿命长（≥500次）等显著特点，综合性能指标居国际先进水平。
预计经济效益：年产值2000万元，利税350万元。
产品名称：燃料电池测试系统
产品型号：10w单池测试系统
产品描述：本装置由管路系统，控制系统，加湿器，加热系统，保温系统，电子负载，背压系统，安全系统等组成。反应气体通过质量流量计来测量和控制，反应气体加湿由加湿器来执行，通过调节加湿器的温度来控制反应气体的湿度，加湿器出来的湿的反应气体由保温管保温，由背压阀控制电池的压力，由电子负载来测量和控制燃料电池的电压和电流。FC2006V2.01软件测试内容燃料气体流量、气泡发生器水温、气体温度、电池温度以及背压，全部都从电脑来操控，在长时间的耐久性评价中，可自动测量各种各样条件下的特性。此外，可用电脑来监视和记录流量和各种温度（电池温度、气泡发生器水温、出口和入口管道的温度、供给气体温度等）、以及背压。
电流-电压特性测量试验在电流-电压特性测量试验中，测量对于负荷电流的电池电压，用塔菲尔图表示出来。另外，还可进行将气体流量控制为一个不变量的评价和将气体利用率控制为一个不变量（cc/a设定）的评价、并可通过预先设定电池面积来设定电流密度（ma/cm2）。
恒定电流测量、恒定电压测量、oCV测试在恒定电流测量试验中，使燃料电池在恒定电流下连续进行，测量电池电压和内部电阻，记录其随时间变化的情况。这里，也可进行将气体利用率控制为一个不变量（cc/a设定）的评价、以及通过设定电流密度（ma/cm2）的评价。在恒定电压测量试验中，使燃料电池在恒定电压下连续运行，记录负荷电流随时间变化的情况。在oCV测量试验中，测量燃料电池的开路电压（oCV：负荷电流为0a时的电池电压），记录其随时间变化的情况。FC2006安全保护系统考虑到了根据各种警报，进行气体切断、净化等的安全措施。能够检测氢气泄露、电池电压异常、电池温度异常、气泡发生器水位异常、气体供给压力下降、电池压力上升、负荷装置过载、异常过热，由此自动停止运行。此外，也能够通过来自外部的停止命令和装置盘面上的紧急停止按钮，用手动方式停止运行。根据这些停止信号，将系统强制关闭，在切断了燃料气体之后，就使净化气体流过。可以关闭后重新启动，也可以在等待到达规定的时间之前继续保持这样的状态。也可以在停电时自动停止净化动作。FC2006系统的可适用范围：详细内容将根据条件不同而有所区别。
名称：100kw燃料电池发动机（Ⅰ－a型）
项目介绍：额定输出100kw燃料电池发动机主要由电堆与其支撑系统组成。电堆分别由180节电池组成的三个电池组构成；支撑系统包括氢气系统、空气系统、水热管理系统及电控系统。氢气系统主要由氢气减/稳压装置、流量调节装置、氢气内循环装置、分/排水装置及废气排放装置等构成；空气系统主要由空气压缩机、压力调节装置、排气装置及消音装置等构成；水热管理系统由电堆水热管理、空压机泵头水热管理、空压机驱动电机热管理及空压机变频控制器热管理子系统构成。电堆水热管理子系统主要由分/排水装置、循环水泵、散热器等组成。电控系统主要由主控eCU、温度/压力传感器、单电池电压巡检装置及流量控制阀件驱动电路等构成。
该发动机操作采取了变压操作模式，发动机在不同工况下进入不同压力状态使系统的操作性与功耗更加合理。同时发动机控制采用了功率自适应模式，提高了发动机的可靠性，减小了上层eCU对发动机控制的复杂性。
燃料电池发动机的规格及性能如下：
额定输出功率：≥100kw
过载能力：≥20%（最高可达120kw）
外型尺寸：（m）
总重量；1000kg，重量比功率：92w/kg
输出电压：开路电压：550V，工作电压：300~360V
发动机效率：41%
使用氢气纯度：≥99.9%
额定电池平均电压：0.75V
适应环境温度范围：10-45摄氏度
冷却介质：去离子水
噪音：≤85dB
排放物质：纯净水
加载速度：＜0.1秒钟/kw
控制形式：功率自适应
与外部可能的通讯形式：Can
与外部可能的通讯内容：
接受：启动、关闭
发出：总电压、总电流、堆功率、堆温度、氢气压力、空气压力、水路压力、最低单节电压
应用范围：清洁能源型大型客车动力、分散电站、公共单位热电并供。
成果形式及现有基础：本所具有自主知识产权的全套国产技术（包括核心电堆制作技术，系统元器件设计及其系统集成技术）
合作形式：我方出技术，对方出资，合作建厂。
市场预测：仅北京市就有十多万辆公交大巴，如果全部改成燃料电池发动机驱动，其用量非常巨大。
对合作者要求：首先对新技术具有充分的理解，其次对环境污染/能源枯竭具有充分的认识，最后具有风险投资意识。
名称：直接甲醇燃料电池微电源系统
项目介绍：直接甲醇燃料电池(DmFC)是直接以甲醇为燃料的一类质子交换膜燃料电池。甲醇燃料来源丰富，价格便宜，理论比能量密度高(6000wh/kg)，便于携带与储存。整个电池具有结构简单、方便灵活等特点。DmFC可作为偏远地区、海岛荒漠等小型独立电源；国防通讯、单兵作战电源；手机、摄像机、笔记本电脑等移动电源；军民通用的传感器件等。
该项目已申请2项美国发明专利，15项中国发明专利的自主知识产权核心技术。目前可提供DmFC关键材料和电池组制备技术。(1)关键材料：铂基电催化剂（pt/C、ptRu/C、ptRuir/C等，粒径可控在2－5纳米之间）；复合双极板（电导率高达120Scm-1）；新型阻醇电解质膜、mea；(2)电池组：空气自呼吸式DmFC的玩具车、pDa和手机电源的演示系统；石墨板为双极板的15w电池组；以不锈钢为双极板的20w电池组；金属复合板为双极板的200w电池组。
名称：电动车用镍氢动力电池
项目介绍：该项目产品镍氢动力电池是国家863计划支持下的高科技产品，品种有6.5～150ah系列,电池大电流充放电性能好，功率密度达300～1000w/kg,能量密度达50～70wh/kg,寿命长，可按需要设计成不同电压等级的系统(含电池组管理系统)，性能可靠；曾在各类电动车上得到良好应用，国内领先并达国际先进水平，获部级成果二、三等奖等多项奖，获专利十余项。可应用于各类电动车、军用武器装备及各类电源需求，效益显著。
名称：燃料电池电动汽车用DC-DC变换器
项目介绍：燃料电池电动汽车用DC-DC变换器是燃料电池汽车的关键部件之一。株洲电力机车研究所在该产品研制方面积累了一定的经验，产品已在同济大学装车，目前运行情况良好。本所研制的产品具有体积小、重量轻、转换效率高、可通讯等特点。
该产品除可为燃料电池配套使用外，还可以和其他环保能源配套使用。如太阳能电池、风力发等，也可在要求直流电源变换的场合使用。
名称：碲化镉薄膜太阳电池的制造技术及中试生产线
项目介绍：该项成果是一种新产品――碲化镉薄膜太阳电池、以及相应的新工艺――以制备大面积化合物半导体薄膜为主的制造技术，并提供实施这些技术的关键设备，以建立年产0.3兆瓦的中试生产线。小面积电池的转换效率为13.38%，在国内领先，属于世界先进水平；已研制出50cm2组件，开路电压高于6.3V，输出功率0.3--0.4wp，可作为小型电器的电源。大面积太阳电池组件的应用非常广泛，受到国家的支持和鼓励。本项成果的特点在于，除提供成套的制造技术、生产线设计以外，还提供价值900万元以上的关键设备。此项成果有很好的应用前景。预计建立中试生产线的投资规模为1600万元，年产1兆瓦的生产线的投资规模为4800万元；年产量为1兆瓦时，其成本低于14元/瓦，年毛利可达1000万元。随产量的扩大、关键材料的国产化，成本下降还有较大的空间。
名称：燃料电池产品的创新研究开发和工程化开发
项目介绍：本中心设立的主要目的是组织国家力量进行燃料电池产品的创新研究开发和工程化开发，引导培育燃料电池应用市场，培养燃料电池专业人才，交流、跟踪国际燃料电池先进技术。通过3-5年建设，形成燃料电池及氢源技术领域的产业化技术和原型产品开发能力；成为全国燃料电池及氢源技术产业化领域的技术、产品和设备的检验测试基地；成为制定全国燃料电池及氢源技术产业化领域的各种标准的中心，并成为氢能利用的示范基地。
该项目属高科技型项目，属科技开发范围，可获得市场垄断性的高附加值效益，只要开发的产品有实用价值，并能获得客户的技术认可、经济认可和价值认可，该项目具有长期的清洁能源环保的社会效益价值，可转变为良好财务收益价值。
名称：燃料电池轿车电机及其控制系统
项目介绍：（1）该课题完成的“电动汽车用高速永磁无刷电机控制技术”对于大功率、高密度、永磁无刷电机的控制具有指导意义，基本解决了车用永磁电机控制关键问题，可以用于机器人电驱动技术和轨道车辆电力牵引装备，具有较大的社会效益。
（2）该课题完成的“电动汽车用ipm驱动器电磁兼容性设计与结构设计技术”，为开发具有良好电磁兼容性能的高密度变频器产品奠定了坚实的基础，进一步推广应用该项技术，可以产生巨大的经济效益。
（3）该课题完成的“电机和电机控制器布局”对于车用电机及其控制系统的设计和布置具有很高参考价值，其在相关领域的直接应用具有较大的经济效益。
（4）对稀土永磁材料工业的推动
我国是稀土大国，蕴藏量居世界首位，稀土永磁材料本身就是同石油一样的战略性资源，可以等同于能源看待。所以稀土永磁材料在电动汽车无刷电机驱动系统的成功应用，不仅对我国的汽车工业产生良好的发展作用，对国家稀土永磁产业也产生巨大的拉动效应，产生可观的经济效益。
（5）工业控制技术的推动
课题组应用了永磁无刷电机的弱磁控制技术。这项技术应用时，应设计阻抗-电压-频率关系相互匹配的电机，以满足工业中需要在3-4倍基速恒功率输出的要求，此项技术应用，对于工业伺服驱动系统、轨道车辆电力牵引装备的国产化，有十分重要的意义。对于工业驱动，特别是对要求具有较宽的调速范围的应用场合，具有潜在巨大的经济效益。
（6）推动同行业其它电动车的发展
对于已完成的电动汽车电机及其控制系统的研究成果，可以进一步应用于其它电动车辆的电驱动系统，特别是轮毂电机传动系统，对于取消车轴的车辆传动系统，有很大的优势。同济大学汽车学院“春晖一号”、“春晖二号”、“春晖三号”四轮驱动概念车的研制成功，本课题组为其提供了驱动的心脏--无刷轮毂电机，这就是一个很好的应用典范。
名称：直接甲醇燃料电池研制
项目介绍：主要研究内容是甲醇电氧化催化剂和耐甲醇阴极催化剂的研制；质子交换膜的改性；电极和膜电极集合体制备工艺研究；新型电池组结构的研究；瓦级和百瓦级电池组研制及其性能测试。
在以上研究工作的基础上，组装瓦级和百瓦级电池组，进行性能测试、改进，探讨工作条件对电池性能的影响。
主要成果：直接甲醇燃料电池电动自行车
直接甲醇燃料电池电动自行车是我公司在国家863计划支持下开发研制的具有自主知识产权的科研成果，该车以200w级直接甲醇燃料电池为核心，包括甲醇燃料循环系统氧化剂供料系统、电堆预热系统、控制系统、直流转换模块等部分。电堆稳定输出220w，峰值可达400w，电动自行车时速20公里每小时。该车是国内首辆直接甲醇燃料电池电动自行车。
名称：直接甲醇燃料电池关键技术的研究
项目介绍：该课题以创新方法研制高效高贵金属载量催化剂和阻醇膜，研制具有高三相界面的mea，并进行全面表征。通过解决催化剂毒化、甲醇渗透等关键技术难点及构筑立体电极降低液封问题，在此基础上研制5-100w的电池，单电池的性能达到国际水平。实验结果表明，本课题研制的电堆在90oC时的功率密度可以达到200mw/cm2。当使用自制的纳米碳化钨增强的pt/C阴极催化剂时，pt的含量仅为1mg/cm2，在70oC时，电池的输出功率可超过200mw/cm2。
本课题的实施从基础研究入手，以解决实际问题为前提，得到了良好的效果。取得了如下主要成果：
（1）本课题发明的交替微波法制备催化剂，其制备过程简单，方便，快速，是一种创新技术。
（2）本课题研制的氧化物增强pd基阳极催化剂和纳米碳化钨增强非铂阴极催化剂均属国际首创。
（3）以均相流延法制备有机/无机纳米材料复合阻醇膜和自保湿膜，是一种创新技术，应用该技术可达到有机/无机材料不分相、混合均匀的目的，避免固体材料在液体相中分布不均匀的情况出现。
（4）本课题发明的膜电极制备技术达到了国际先进水平（通过广东省级成果鉴定）。
（5）自主研制了高质量的膜电极组装仪和CCm仪（膜表面直接载催化剂），这是液体燃料电池成功的关键技术
名称：直接醇类燃料电池微电源系统集成关键技术
项目介绍：直接醇类燃料电池（DaFC）使用液体燃料直接进料，无需重整改质处理，甲醇、乙醇等燃料便于携带与储存，电池比能量密度高、系统简单、方便灵活，因而受到越来越广泛的关注。本项目针对目前直接醇类燃料电池的低温醇类燃料阳极氧化动力学过程较慢；电极催化剂易被Co等反应中间体毒化；燃料甲醇、乙醇等从阳极向阴极的渗透致使电池性能不断衰减，使用寿命较短等问题，在关键材料、核心部件制备技术和系统集成诸多方面开展了研究。
该项目开发了直接醇类燃料电池微电源系统集成技术，研制成功系列重量轻，体积小，在民用小型电子移动设备，军用可移动电源等方面具有广泛应用前景的直接醇类燃料电池（DaFC）微电源系统。研制DaFC微电源系统的输出功率峰值可达20-60瓦。已申请15项发明专利，在核心技术方面拥有自主的知识产权。关键技术：
1.高担载、高分散、粒径可控，形貌/优势晶面可控的电催化剂制备技术
2.多层复合电极结构和关键组分具有一定取向的mea制备及其批量生产技术
3.系统集成技术：主动式和被动式直接醇类燃料电池的系统集成技术
技术水平：研制的微电源系统的技术指标与国际同期同类研究水平相近。核心部件（mea）性能经国际同行评估，达到国际先进水平。研制的关键材料催化剂的性能经英国Johnsonmatthey公司和韩国Sait评估，结果表明，催化剂的性能达到或超过国外同类商品指标。
名称：碱性离子交换膜直接甲醇燃料电池研究
项目介绍：碱性电解质膜燃料电池（aemFC）与目前流行的质子交换膜燃料电池（pemFC）相比，突出的优点在于可以使用非铂催化剂，这对燃料电池的普及应用具有非常重要的意义。实现aemFC的难点在于目前缺乏高性能的碱性聚合物电解质。目前商品化的季铵盐聚合物离子电导率较低、热稳定性差，而且无法从溶液铸膜，无法使用于燃料电池。我们在执行863课题“碱性离子交换膜直接甲醇燃料电池研究”的过程中，成功地研制出一种高性能的碱性聚合物电解质，其离子电导率大于0.01S/cm，可由溶液成膜，膜机械强度优良。目前我们已经使用这种碱性聚合物电解质成功地实现真正意义上的碱性电解质膜直接甲醇燃料电池（aem-DmFC），国际上尚未见有相同报道。这项成果是一种重要的燃料电池关键材料，将为燃料池的研发带来一种全新的局面。
名称：50kw级天然气熔融碳酸盐燃料电池发电系统
项目介绍：熔融碳酸盐燃料电池开展了燃料电池电极、电解质板生产和研发基地的建设；初步建立了可进行百瓦级发电实验的基地。研制和开发了面积达0.5m2的电池电极；电解质板的面积达到了0.8m2；双极板的制作工艺研究提高了耐腐蚀性能和电池的性能。产气量为100立方米/小时的天然气外重整装置已经研制完成并安装到位；10kw级电池组已经制造完成并进行发电试验。完成了50kw级熔融碳酸盐燃料电池示范电站测试系统制造和调试。
通过高温燃料电池研究，已具备自主加工制造熔融碳酸盐燃料电池的各个组件的能力，成功研制和开发了10kw的电堆和50kw的系统。形成50kw级示范电站完整的自主知识产权，建立了大型熔融碳酸盐燃料电池电池组关键材料电极、电解质板、双极板的中试化制备基地，形成大型熔融碳酸盐燃料电池电池组关键材料制备技术的自主知识产权。已经具备了研制数十千瓦级熔融碳酸盐燃料电池发电系统的能力，为建立中试规模生产基地奠定了基础。
名称：5千瓦级平板型中温固体氧化物燃料电池技术
项目介绍：固体氧化物燃料电池已基本完成了各关键材料和关键技术的攻关，设计建立1000w级电池堆控制测试系统，小电池组实验运行获得成功，电池组含58片单电池，工作温度850℃，输出功率达到445w。平板型中温固体氧化物燃料电池数百瓦级的电池堆实验运行获得成功，为进一步优化放大奠定了基础，并具有完全的自主知识产权。在大面积阳极支撑型电解质膜，高温密封材料，合金连接板的保护涂层等关键部件的研制上取得突破，建立了千瓦级的电池堆控制系统，已经具备了研制数千瓦级固体氧化物燃料电池发电系统的能力。
名称：燃料电池轿车用高功率型锂离子动力电池组及其管理模块
项目介绍：研制的燃料电池轿车用35ah锂离子动力电池采用新型锰系正极材料，单体电池样品已通过10V过充和穿刺两项安全试验，循环寿命已达到500次循环容量衰减5%，形成了年产150吨的生产能力。
生物燃料制备技术篇3
1燃料电池的特点
（1）能量转化效率高。效率高达50%一60%，通过对余热的二次利用，总效率可高达80%一85%。
（2）无污染，可实现零排放。工作过程的唯一产物是水。
（3）效率随输出变化的特性好。部分功率下运行效率可达60%，短时过载能力可达到200%的额定功率。
（4）运行噪声低，可靠性高。无机械运动部件，工作时仅有气体和水的流动。
（5）构造简单，便于维护保养。模块化结构，组装和维护方便；没有运动部件，磨损之类故障少。
（6）燃料（氢气）来源广泛。制备方法多样，可通过石油、甲醇等重整制氢，也可通过电解水、生物制氢等方法获取氢气。
（7）燃料补充方便。可以采用甲醇等液体为燃料，利用现有的加油站系统，采用与汽车加油大体相同的燃料补充方式短时间内完成燃料的补充。
（8）环境适应性强。它的功率密度高、过载能力大、可不依赖空气，因此可两栖使用，适应多种环境及气候条件。
2燃料电池发展现状
在日本，日本经济产业省前几年就对燃料电池汽车开发与推广制定了时间表，其战略目标是：到2010年，日本使用的燃料电池汽车达到5万辆；2020年达到500万辆；到2030年，要全面普及燃料电池汽车。近期，日本又计划在5年内斥资2090亿日元开发以天然气为原料的液体合成燃料技术、车用电池，以及氢燃料电池科技。
在美国，燃料电池电动车曾被美国前总统布什作为“氢经济”论的“法宝”大肆宣传，但2006年2月他已改变了腔调，承认燃料电池电动车“不是近期的解决方法，也不是中期的解决方法，而确实是远期的方法”。在布什第二任总统任期的后3年里，“氢经济”论在美国已气息奄奄，燃料电池的研发重点已转向了基础性研究。2009年5月，美国政府正式宣布停止支持燃料电池电动车的研发。
在欧洲，欧盟2008年夏天决定斥资10亿欧元用于燃料电池和氢能源的研究和发展。欧盟此举旨在把燃料电池和氢能源技术发展成为能源领域的一项战略高新技术，使欧盟在燃料电池和氢能源技术方面处于世界领先地位，欧盟将力争在2020年前建立一个燃料电池和氢能源的庞大市场。
汽车业界普遍认同的一个观点是，燃料电池技术是内燃机技术最好的替代物，代表了汽车未来的发展方向。但如果将发展燃料电池汽车的几个制约因素考虑进来，则会发现燃料电池汽车目前和今后一段时问尚不具备商业化的条件。最乐观的预测，以纯氢为燃料的燃料电池汽车的商业化生产至少还需15年以上的时问，即使在一定程度上实现了商业化，也会是以一种高成本的方式。
3燃料电池发展前景
燃料电池的特点决定了它具有广阔的应用前景。首先，它可以用作小型发电设备；其次，作为长效的“电池”；三是电动汽车上的应用。
燃料电池首先用作发电设备，是因为其价格有可能与一般的发电设备相竞争。但燃料电池在电动汽车上的商业应用前景是远期的，因为汽车需要的是发电机，发电机的价格远比燃料电池要便宜，因此在短期内，燃料电池汽车在价格上难以与其他汽车相竞争。现在燃料电池研究与开发集中在四大技术方面：（1）电解质膜；（2）电极；（3）燃料；（4）系统结构。日美欧各厂家开发面向便携电子设备的燃料电池，尤其重视（1）～（3）方面的材料研究与开发。第四方面的研究课题是燃料电池的系统结构，前三个方面是构成燃料电池的必要准备，而系统结构是燃料电池的最终结果。
生物燃料制备技术篇4
关键词：大型火电；生物质气化；耦合发电
中图分类号：tm611文献标志码：a文章编号：2095-2945（2017）19-0037-02
引言
生物质能是绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能贮存于生物质内部的能量，是仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。生物质能几乎不含硫、含氮很少，碳通过光合作用，近排放量几乎为零，因此是一种清洁可再生能源。回收生物质能，不仅能够提高农村经济收入，同时减少二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和粉尘的排放，有利于保护生态环境和经济可持续发展。大型火电耦合生物质气化发电技术就是一种能源高效清洁利用的方法。
1技术方案
本文以600mw燃煤锅炉耦合1×30mw生物质气化发电为例进行分析，该电厂采用最新高效发电技术和高效静电除尘、石灰石-石膏湿法脱硫、炉内低氮燃烧+SCR烟气脱硝等污染物脱除设备，并利用生物质气化后的合成气送入燃煤锅炉进行再燃，还原主燃区产生的nox[1]，降低SCR烟气脱硝负荷，将污染物的排放控制在的排放标准以下。
生物质气化采用循环流化床气化技术，气化介质和生物质通过热化学反应生成Co、H2及少量碳氢化合物可燃气。此生物质气化装置将产生的可燃气作为燃料送入燃煤锅炉与煤粉一起燃烧发电。
相比传统的生物质直燃电厂[2，3]，工艺流程短，无需再配备汽轮机、发电机、电网输出以及烟气净化等系统，投资少，占地面积小，配置工作人员少，而且生物质气化综合发电效率达30%以上，生物质燃料可节省25～30%；同时生物质直燃存在严重的碱金属腐蚀及锅炉结焦的问题，对于发电系统的连续运行是极为不利，生物质中碱金属的存在，还会引起noX催化剂控制设备老化或失效；燃烧方式通用性较好，对原燃煤系统影响较小。
相比常压、空气气化耦合发电方案，加压、富氧耦合发电技术投资略高，但加压富氧气化可以更大规模、更灵活处理生物质，对原料的适应性也更加广泛，气化效率、燃气品质有较大提高[4]，对锅炉的安全性更加有利，同时占地面积小；另外加压富氧气化省去了常压气化中的高温燃气引风机，同时燃气管径较小，消除了生产运行中一个重大的安全隐患。
工艺路线主要为：经过处理且满足粒度要求的生物质燃料，送入加压装置加压后的生物质，通过螺旋输送机送入气化炉，在一定温度下，气化炉内生物质在气化介质的作用下气化生成可燃气，再经过旋风除尘送入余热锅炉，可燃气降温计量后，热可燃气直接送入燃煤锅炉上改造增加的生物质燃气喷口再燃，利用原有发电系统实现高效发电。整个装置主要分为生物质贮存、进料、生物质气化、可燃气除尘、热回收及燃气燃烧。工艺流程图见图1。
2制气系统
2.1生物质的贮存系统
生物质贮存仓库收到的生物质原料，经过称重和取样分析水分和热值后存储，生产过程中通过装载机和抓斗等转运装置将生物质送进振动筛，过滤掉不合格的生物质料，再通过螺旋输送机和输送皮带将合格的生物质送到生物质加压进料系统的常压料仓。
2.2加压进料
常压料仓存放的生物质料，通过进料装置和阀门进入并装满锁斗，然后控制系统用氮气对锁斗充压到0.1～0.3mpa时，生物质燃料再通过下料阀和下料装置进入加压给料仓，在加压给料仓的底部装有螺旋输送机，生物质料由螺旋输送机不断送入生物质气化炉。生物质锁斗在卸完料后，锁斗将恢复到常压状态，重新进料和充压，进行下一次循环物料的输送。
2.3生物质气化及气体净化
气化炉是整个气化系统的主要设备[2]，采用流化床作为气化炉的炉型，加压给料仓输送过来的生物质从气化炉的中下部进入炉膛反应区；在气化炉的底部，空气和氧作为气化剂送入炉膛，在炉膛内生物质、空气和氧气充分混合，形成一种沸腾流化状态；同时，在气化温度为700～980℃，气化压力为0.1～0.3mpa的条件下，以及在高温床料有效的传热和传质的作用，加速气化反应速度，最终生成成分为Co、H2、Co2、CH4、H2o、n2及少量焦油的高温可燃气。
生物质原料都含有一定的灰分，因此气化过程中会产生灰渣，一部分灰渣由气化炉底部排出，冷却后送到贮存系统；另一部分灰渣则可通过下游旋风分离器从可燃气中分离出来，灰渣从旋风分离器底部排出，送到贮存系统。可燃气则从旋风分离器的顶部出来，进入下游的余热锅炉。
2.4热量回收
进入余热锅炉可燃气的温度约为900℃，因温度高，燃獾ノ惶寤密度小，为了减小燃气输送设备的体积和材质等级，同时还要保证可燃气中的焦油不冷凝，高温可燃气经过余热锅炉释放热量降温到400℃左右，同时也根据锅炉运行参数，自行控制温降，余热锅炉产生的低压水蒸汽并入电厂管网系统。
2.5可燃气的输送和燃烧
经过除尘和余热锅炉的可燃气，气体流量约为5×104nm3/h，温度约为400℃，压力约为0.2mpa。可燃气经过在线成分分析，根据输入锅炉的热量计算可燃气的流量，将特定量的可燃气再送到燃煤锅炉前独立的燃气燃烧器进入锅炉再燃发电。在事故情况下，可燃气有独立的紧急排放和切断系统，气化炉的安全保护系统将启动紧急停车，将气化系统与燃煤锅炉切断隔离，可燃气将引至安全区域处理，同时启动氮气置换的保护程序，煤气放散装置设有点火装置及氮气灭火设施。
2.6经济效益和污染物排放
（1）按大型火电耦合生物质气后，年发电量不变的情况
下，每年可以节省约7.5万吨标煤；可分别削减So2排放约29.48t/a、烟尘排放约14.18t/a及nox排放约63.77t/a；从温室气体减排角度，可削减Co2排放约12.33万t/a。
（2）按大型火电耦合生物质气后，年发电量不变的情况
下，生物质气发电量约为18万mwh，按照电价0.75元/Kwh，则生物质气发电每年收入约13500万元。
（3）一台生物质气化炉系统设备的总投资约为1.9亿元，基本收益率按7.0%，年运行费用考虑厂用电和生物质原料费用约6000万元。
（4）年费用的计算如下，计算公式为[5]：
a-年费用；p-初投资；R-年运行维护费；i-基准收益率取7.0%；n-经济生产年按20年计算
R=6000万，p=19000万，经计算大约需要5年回收成本。可见在争取到生物质标杆电价0.75元/Kwh的条件下，采用大型火电耦合生物质气化发电技术的经济效益很好。
3结束语
随着环保要求的不断严格，生物质能的利用，不仅优化了能源结构，提高当地经济收入，还可有效降低污染物的排放，满足日益严格的排放标准，通过分析大型火电耦合生物质气化发电，无论在技术上、处理规模和投资性价比都具有显著的优势，因此生物质气化耦合发电是理想的发展方向。
参考文献：
[1]吴国强.合成气再燃控制技术研究[D].华北电力大学，2014.
[2]阴秀丽，周肇秋，马隆龙，等.生物质气化发电技术现状分析[J].现代电力，2007，24（5）：48-52.
[3]宋艳苹.生物质发电技术经济分析[D].河南农业大学，2010.
生物燃料制备技术篇5
1.1拌和站污染物排放来源分析
污染排放来源的分析是进行污染控制的关键，也是识别节能减排关键驱动的基础。通过对沥青拌和设备系统构成及工艺流程的分析，找出了拌和站污染物排放的主要来源，并将其归纳为燃烧装置、沥青混合料拌和工艺、拌和设备以及旧沥青路面材料等四个方面。
1.1.1燃烧装置
燃烧装置是向干燥滚筒提供燃烧能量，将骨料加热烘干。拌和站燃烧装置是污染排放的主要来源，燃烧器燃烧主要以烧火油为燃料。烧火油是从废旧轮胎、化工废渣、煤焦油、煤焦沥青、泔水油等废料中提取，并用于工业锅炉燃烧的油料，由于原料和生产工艺的差别，得到的产品成分相差很大。用烧火油作为燃料往往存在排放严重超标、设备腐蚀损坏严重等问题，在其燃烧过程中也会产生大量的So2、nox、Co2等污染物。
1.1.2沥青混合料拌和工艺
目前，道路路面建设中基本采用的是传统的热拌沥青混合料，它是将沥青从常温加热到140℃左右，将骨料从常温加热到160℃～180℃，然后再在160℃的高温下将沥青和矿粉进行拌和[15]。热拌沥青混合料的加热过程主要以烧火油为燃料，将沥青加热到如此高的温度，不仅要消耗大量的能源，而且在生产和施工的过程中还会排放出大量的Co2、So2、nox及粉尘，严重影响周围的环境质量。据辽宁省公路局统计，每生产1吨普通热拌沥青需消耗燃料油7.98kg，排放Co223.72kg，此外，废气及粉尘还对施工人员的健康造成伤害。
1.1.3拌和设备
拌和设备主要包括骨料供给设备、干燥滚筒设备、除尘设备、搅拌设备及振动筛分设备，拌和设备的装机功率很大，一般可达500kw以上，因此，拌和站的生产需要消耗大量的电能。按辽宁省每年生产沥青混合料600万吨及每生产1吨混合料大概需要4.183度电计算，辽宁省所有拌和站全年需要消耗电能约2510万度。此外，集料烘干和热料提升过程中会产生大量的粉尘，沥青混合料在拌和及铺摊过程中会产生大量的沥青烟、苯可溶物等有害气体，对施工人员的健康造成伤害。
1.1.4旧沥青路面材料
在沥青路面的大中修工程中，由于旧沥青路面的路用性能下降，需要将旧的沥青路面开挖翻新更换成新的沥青路面材料。旧沥青路面材料不易降解，直接排放到环境中会对其造成长期的污染。以9m宽普通沥青路面，路面面层结构6cm，旧沥青路面混合料的密度2.43t/m3计算，1千米该等级的沥青路面所产生的旧沥青混合料的质量就达到1312t之多。因此旧沥青路面材料的废弃不仅对环境造成了污染也浪费了大量的资源。综上，燃烧装置、拌和设备、沥青混合料拌和工艺及旧沥青路面材料废弃带来的能源消耗是拌和站污染物排放的主要来源，而能源消耗的降低又依赖于新技术、新设备的应用，即拌和站节能减排的关键在于节能减排技术。
1.2拌和站节能减排技术分析
新能源、新技术的应用对节能减排工作有着重要影响，也是拌和站节能减排的关键驱动。目前，拌和站节能减排新能源、新技术主要包括：油改气技术、温拌沥青技术、稀土永磁电机技术及厂拌冷再生技术。这些技术的应用能够有效降低燃烧装置、热拌沥青混合料加热、拌和设备及原料使用产生的污染排放量。
1.2.1油改气技术——燃烧装置
油改气技术是将沥青拌和站燃烧装置燃烧所需的燃烧油改为以天然气为燃料的技术，由于天然气具有燃烧清洁、安全性高、对设备腐蚀性较小的优点，因而，油改气技术能够有效降低燃烧器的污染物排放量。通过对油改气技术减排量的计算可以检验其减排效果。
1.2.2温拌沥青混合料技术——沥青混合料拌和工艺
温拌沥青混合料是一类拌和温度和施工温度介于热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料之间，性能达到热拌沥青混合料标准的新型沥青混合料。与热拌沥青混合料相比，温拌沥青混合料的应用可以降低生产和施工温度，减少燃料消耗，节约资源，保护环境，且具有如下的特点：
（1）施工温度可降低20℃～60℃，可节省20%～30%的燃料消耗；
（2）有效减少污染物排放，减轻对环境的污染和对施工人员健康的损害；
（3）减轻热拌过程中沥青的老化，延长沥青路面的使用寿命；
（4）可以延长施工季节。
1.2.3稀土永磁电机技术——拌和设备
稀土永磁电机作为一种高性能的电机，具有很好的节能效果，平均节电率高达10%以上，专用稀土永磁电机的节能率可达15%～20%。它的利用能够减少拌和设备的用电量，进而降低废气及粉尘的排放量
1.2.4厂拌冷再生技术——旧沥青路面材料的循环利用
厂拌冷再生指将旧的沥青路面材料经破碎、筛分，以一定的比例与新集料、沥青类再生结合料、活性添料、水进行常温拌和、常温铺筑形成路面结构层的再生技术。厂拌冷再生技术采用的是常温拌和、常温施工技术，使得旧沥青混合料达到100%利用，资源得到合理有效利用，环境污染得到最大限度地降低。并且，冷拌沥青混合料规避了沥青高温老化问题，施工季节影响也适当放宽，使其作为路面基层或下面层，其性能较热拌沥青混合料作为同样层次时具有更大的优越性。此外，旧料的重复利用还减少了新材料的使用，带来的社会效益也是明显的。
2辽宁省拌和站减排的实践
辽宁省公路局为提高公路沥青拌和站的节能减排水平，提出了建设“绿色拌和站”的理念，通过沥青拌和站油改气技术的推广和其他技术的试点应用，切实提高了公路拌和站的节能减排水平；同时为改变沥青路面大中修养护高能耗、高排放的现状，公路局大力推广温拌沥青路面技术和沥青路面再生技术在沥青路面改造中的应用，降低公路养护管理的能耗和污染物排放，提高旧沥青路面材料的回收利用率，进而达到节能减排的目的。
3结论
生物燃料制备技术篇6
分布式能源技术的基础科学主要在以下几个方面：
1、动力与能源转换设备；
2、一次和二次能源相关技术；
3、智能控制与群控优化技术；
4、综合系统优化技术；
5、资源深度利用技术。
动力与能源转换设备：
主要是指一些基于传统技术的完善和新技术的发展。
（1）小型燃气轮机--在小型航空涡轮发动机技术的基础上，实现地面发电和供热的联产技术。目前中国在这一技术上已经可以开发相应产品，主要的问题是需要提高设备的能源转换效率，提高可靠性，延长设备检修周期，提高设备的自动智能控制水平；
（2）微型燃气轮机--这是基于汽车发动机增压涡轮技术的延伸，关键技术在于精密铸造和烧结金属陶瓷转子，空气或磁悬浮轴承，高效回热利用技术，永磁发电技术，可控硅变频控制技术等。由于技术层次并不高，其中许多项目已经有专家在研究，只要国家真正重视，中国完全可以赶超世界先进水平；
（3）燃气内燃机--内燃机技术对于中国已经非常成熟，但是燃气内燃机的制造水平与国际先进设备还存在比较大的差距，主要是转换效率、排放控制、电子控制和设备大修周期等，此外，国外正在发展的预燃、回热、增压涡轮技术，以及电子变频等技术，都是发展的重要方向；
（4）斯特林发动机--外燃式斯特林技术中国已经有了比较大的突破，上海711所已经可以生产该技术的产品，目前主要是提高设备可靠性和发电效率，以及自动化控制水平；
（5）燃料电池--该技术有质子交换膜、固体氧化物、熔融硅酸盐和氢氧重整等多种技术方式，该技术应用极为广泛，污染极小，而且可以同燃气轮机技术整合，发电效率将可能达到80，是未来最具有发展价值的技术；
（6）微型蒸汽轮机--蒸汽轮机是非常传统的技术，但是利用一部噪音小、振动小、运行方便可靠的小型蒸汽轮机代替热交换器，将其中一部分能量转换为价值较高的电能，或者利用蒸汽管网中较低品位的蒸汽为制冰机组提供低温冷能，可以更好地利用蒸汽中的能量；
（7）微型水轮机和微型抽水蓄能电站--小型、微型水轮机组不仅可以在任何有水位落差的地方使用，而且可以广泛利用在分布式能源项目上。利用自来水管网的水能压力，或者建筑物可能产生的落差进行发电，并在用电低谷进行抽水蓄能，新型的微型水轮发电机组将何以采用电子变频控制技术，调整电能品质；
（8）太阳能发电和太阳热发电--利用太阳能量的发电技术，关键是降低成本，同时需要研究与其他能源利用方式和载体进行整合，将太阳热发电与沼气利用整合，将光伏电池与建筑材料整合，利用光导纤维与照明技术整合等等；
（9）风能--风力发电是世界能源发展的一个重要方向，在大型风场大量利用大型风机发电将何以代替现有的火力发电系统，但是对于居住分散的用户小型高效的风力发电系统更加具有普及意义，小型风力发电系统主要需要解决的是成本、可靠性和蓄能问题；
（10）余热制冷系统--利用动力机产生的余热供热制冷是分布式热电冷三联供系统的重要环节，尤其是制冷，可以采用吸收式制冷，也可以采用吸附式，以及余热--动力转换--低温制冷等技术，这些技术均比较成熟，关键是系统的集成和提高效率，以及降低造价等问题；
（11）热泵--利用地源、水源和其他温差资源的能源利用技术，重点在于提高效率和增强于其他能源利用技术的整合能力；
（12）能量回收系统--诸如将建筑物内电梯下行、汽车制动、自来水减压等能量回收的技术以及应用设备的研发。
与分布式能源系统相关的一次和二次能源相关技术：
（1）天然气系统的优化利用，以及管道输送技术；
（2）液化天然气的生产和利用--分散化的液化天然气生产技术可以充分利用石油开采中的伴生气资源，减少温室气体排放，提高资源的综合利用率，液化天然气利用中对于冷能的有效利用可以有效节能等等，在液化天然气利用中，将产生大量的新课题；|||
（3）煤层气和矿井瓦斯利用，世界上可能有60以上的矿工是死在中国的矿井里，而瓦斯爆炸是元凶之一，减少矿工死亡和提高煤层气和矿井瓦斯资源的利用有着密切关联，利用煤层气和矿井瓦斯发电等技术不仅可以挽救无数矿工的生命，还能有效减少温室气体排放，缓解全球变暖问题；
（4）可燃冰--存在于海底和高寒地区的天然气水化合物是人类未来的主要能源，它是为分布式能源系统提供燃料的重要途径；
（5）煤地下气化--中国目前有100亿吨以上的煤炭资源在开发过程中被遗弃在地下，如何利用可控地下气化技术将其变为气体燃料回收利用是中国煤炭工业的重要课题；
（6）地热--利用和开发地热资源，将地下低品位热能转换为高品位的电能或冷能是技术的关键；
（7）深层海水冷能--利用沿海深层海水的低温资源，解决沿海城市的制冷问题，并降低城市热岛效应；
（8）水能--利用水利资源，特别是小型水电设施解决农村以水代柴，保护植被；
（9）沼气--利用城市垃圾、农村废弃物资源等进行发电或热电联产，减少温室气体排放，提高资源综合利用水平；
（10）甲醇--利用煤等矿物资源生产甲醇，以代替石油。甲醇可以满足燃料电池对氢的需要；
（11）乙醇--利用植物资源生产乙醇，以代替石油和其他矿物燃料，乙醇可以作为燃料直接使用，也可以作为燃料电池的氢分离的原料；
（12）氢--对于氢的利用将决定人类的未来，如何从水中低成本地重整氢气将是技术的关键；
（13）压缩空气--利用低估电力或其他能源生产高压空气，作为汽车和其他动力设备，以及分布式能源的动力源，主要解决高增压比压缩技术、设备小型化、材料和效率等问题。
智能控制与群控优化技术：
（1）分布式能源机组和系统自身的智能化控制--解决设备“无人职守”问题，能够根据需求进行调节，自动跟踪电、热、冷负荷；
（2）分布式能源与载体的信息互动--解决分布式能源系统成为智能化建筑的一个组成部分，与建筑系统的需求进行优化整合，提高建筑的能源可靠性和节能性；
（3）分布式能源机组的联合控制--分布式能源采用模块化组合设计，需要对模块组合联合控制，根据需求变化进行智能调节，决定每一模块的运行状态和模块之间的调节优化关系；
（4）远程遥控--通过电话线、因特网、无线网络和电源线对设备进行远程监视控制，需要解决安全和协议统一等问题；
（5）群控优化--根据一个区域内各种用户对于电力、热力、制冷等需求的变化，以及燃料、气温变化趋势、蓄能量库存等等因素，优化控制各个用户的分布式能源系统，以及公共能源系统，进行多系统容错优化，减少冗余，提高各系统的安全性和需求适应性，降低造价，提高效率；
（6）智能电网技术--必须建立电网信息化管理系统，对于电网特别式近用户低压供电电网的信息化控制，流量平衡控制、网内分布式能源智能管制系统、智能保护系统等；
（7）信息化计量与结算系统--建立网络化能源系统的各种能源产品和各个用户与分布式能源设施拥有者之间、各时段间根据预约定价进行计量和结算的智能系统；
（8）自动信息系统--对于用户与临近用户能源使用状态、用户与临近用户的分布式能源系统伺服状态、以及燃料系统和公共能源供应系统的运行状态信息进行，以便智能化建筑、用户能源管理系统、分布式能源设施、储能设施、设备运行服务机构、以及燃料供应者和公共电网能够根据每一信息源所的实时信息进行状态优化调整，实现资源共享。
综合系统优化技术：
（1）多种能源系统整合优化--将各种不同的能源系统进行联合优化，例如：将分布式能源与传统能源系统整合后，进行联合优化；或者，将分布式能源系统与冰蓄冷系统整合并进行联合再优化，将微型燃气轮机与热泵系统整合优化，以及太阳能与分布式系统的优化整合等等，达到取长补短的目的，充分发挥各个系统的综合优势；|||
（2）将分布式能源与交通系统整合优化--利用低谷电力为电动汽车蓄电或燃料电池汽车储氢等，将燃料电池和混合动力汽车作为电源形成随着人流移动的电源和供水系统。实现节约投资经费，降低高技术产品使用成本等目的；
（3）分布式能源系统电网接入研究--解决分布式能源与现有电网设施的兼容、整合和安全运行等问题；
（4）蓄能技术--通过蓄能技术的开发应用，解决能源的延时性调节问题，提高能源系统的容错能力，其中包括蓄电、蓄热、蓄冷和蓄能四个技术方向。蓄电包括化学蓄电：电池；物理蓄电：飞轮和水能、气能。蓄热包括项变蓄热、热水、热油和蒸汽等多种形式。蓄冷：冰和水。蓄能包括物理蓄能：机械蓄能、水蓄能、以及记忆金属蓄能等多种方式；
（5）地源蓄能技术--利用地下水和土壤将冬季的冷和夏季的热蓄能储存，进行季节性调节使用，结合热泵技术进行直接利用，减少城市热岛效应；
（6）网络式能源系统--互联网式的分布式能源梯级利用系统是未来能源工业的重要形态，它是由燃气管网、低压电网、冷热水网络和信息共同组成的用户就近互联系统，复合网络的智能化运行、结算、冗余调整和系统容错优化；
资源深度利用技术：
（1）天然气凝结水技术--利用天然气燃烧后的化学反应结果回收水，解决部分城市水资源紧缺问题；
（2）将分布式能源与大棚结合的技术--将分布式能源系统发电设备排除的余热、二氧化碳和水蒸汽注入大棚，作为气体肥料和热源，解决城市绿化和蔬果供应，同时减少温室气体和其他污染物排放问题；
（3）利用发电制冷的冷却水生产生活热水的技术--利用热泵的技术，将低品位热源转换为较高品位的生活热水，减少能源消耗；
（4）空调系统废热回收技术--发展全新风空调系统中有效利用回风中的余热和余冷，减少能耗；
生物燃料制备技术篇7
关键词：自动化控制pLC控制生物质燃料人机交互
中图分类号：tp273文献标识码：a文章编号：1007-9416（2015）07-0000-00
日本在20世纪50年代，研制出棒状燃料成型机及相关的燃烧设备；美国在1976年开发了生物质颗粒及成型燃烧设备；西欧一些国家（荷兰、瑞典、比利时、芬兰、丹麦等）在20世纪70年代已有了冲压式成型机、颗粒成型机及配套的燃烧设备；亚洲一些国家（泰国、印度、韩国、菲律宾等）在20世纪80年代建了不少生物质固化、碳化专业生产厂，并研制出相关的燃烧设备。日本、美国及欧洲一些国家生物质成型燃料燃烧设备已经定型，并形成了产业化，在加热、供暖、干燥、发电等领域已普遍推广应用。
1控制系统原理
对生物质燃料燃烧原理＼燃烧特性进行分析和实验，找到系统控制最佳方案。通过采集灶内温度，利用pLC控制技术自动调整供料的大小。风量按档位自动调节，通过检测水位，实现水位自动控制。系统以pLC为控制器，在操作上实现可视触摸人机交互界面。开机系统自检，在燃烧过程中的数据及时传送到屏幕，出现故障先报警后自动停机。
2本设计的具体分析
针对目前我国生物质燃料灶（炉）燃烧效率低，C02等有害气体排放量高等问题，提出了解决生物质燃料灶智能控制的技术方案，设计以燃烧后的温度和排放量来调节供料的大小，从而使生物质燃料燃烧更加充分，C02等有害气体净排放量更小。以触摸屏为人机交互界面，把操作和显示集于一体，实时显示温度＼风量＼料量及设备运行状况。先对每部分进行控制风机控制：分机分成三档，并且可调。料机控制：料机自动控制（通过检测灶的温度，实现自动给料）。水位控制：保存水在一个合理区间，并在缺水时报警。以pLC为核心，按照灶的控制要求，实现系统自动控制。设计触摸屏界面，实现操作智能化。系统如图1所示。
图1
3硬件设计
为了实现设计的可行性，通过实验验证设计是正确的，硬件电路以pLC控制器为核心，通过外部电路把风机、电机的运行与pLC控制有机结合。
4软件设计
设计用pLC作为控制器，程序采用步进指令编程方式，这样的编程方式使得程序步骤分明。程序分为不同的步骤去完成，这样便于程序的排错和对程序的修改。本设计的的程序在通过软件的编译与仿真后；再在实物上验证，并且与仿真结果一致，如图3所示。
5结语
科技的发展带来的问题正在通过科技去解决，pLC的控制大大的改变了我们的工作方式，提高了能源的充分利用，从经验化的工作方式转变为科技化的工作方式。大大的简化控制复杂的工序问题，使得工作方式变得简单易懂。
参考文献
[1]赵进学.电气控制与pLC应用[m].上海交通大学出版社.
[2]王万良，赵燕伟.自动控制原理[m].机械工业出版社.
[3]高勤-电气及pLC控制技术[m].高等教育出版社.
生物燃料制备技术篇8
关键词：锅炉改造节能减排燃烧技术能源
我国是高速发展的新兴国家，资源消耗、污染物排放占全球的比重了越来越大。随着人民生活水平的提高，与人民生活水平息息相关的锅炉的数量也急速增长，其节能管理、污染物排放管理、安全管理问题日益突出，做好锅炉的节能减排工作具有十分重要的意义。
一、我国锅炉的基本现状
1.我国目前在用燃煤工业锅炉的煤炭消耗约占我国煤炭消耗总量的四分之一。几乎所有的工业锅炉都没有采用任何脱硫措施，因此无法控制So。的排放我国煤炭的84%用于直接燃烧，由于燃煤设备和燃烧技术相对落后，许多污染严重的锅炉得以更新改造和大面积拆除，大气环境有了明显改善。在用工业锅炉多为使用年限较长的老旧锅炉，效率低，污染重，节能潜力巨大。
（一）燃料结构上仍以煤炭为主，清洁能源使用率偏低。锅炉热效率低，能源不能得到有效利用，造成浪费。由于锅炉数量多，单机容量小，锅炉制造质量参差不齐，设备老化，大量锅炉存在大马拉小车现象，锅炉平均负荷不到70%。
（二）锅炉老旧，自动控制水平不高，影响锅炉燃烧效率。部分在用燃煤工业锅炉未配置自动检测和控制仪表，操作人员无法及时根据运行数据及时调整锅炉的运行工况变化，不能及时有效将锅炉燃煤的燃烧控制在最佳状态，也限制了锅炉设备及辅机的运行效率，造成了能源浪费和污染物不能达标排放。，工业锅炉的粉尘排放污染仍十分严重，因此无法控制So2的排放。
（三）燃煤质量不稳定，影响锅炉出力。工业锅炉的燃煤以没有经过洗选加工的原煤为主，其热值、颗粒度、挥发份、灰分等各项指标大部分无法得到保证，影响锅炉出力。另外，燃料特性与燃烧设备不匹配，不能使煤的热能得到熟练的专业操作人员缺乏。这一现象普遍存在，很多小锅炉使用单位对操作人员的培训不到位，达不到持证上岗的要求，这给锅炉经济和安全运行带来极大隐患。水质不达标、结水垢严重，影响锅炉效率。
（四）排烟温度高，冷凝水综合利用率低。由于锅炉技术水平和运行水平不高，很多锅炉存在排烟温度过高、冷凝水利用率低、热损失大的现象。充分利用，燃料不完全燃烧。锅炉品均容量小，燃烧技术落后，除尘设备技术不够发达。污染物排放控制不利，污染严重。许多企业出于自身经济利益的考虑，环保意识不强，多数未安装或未按规定运行脱硫除尘装置，污染物排放未得到有效控制，对大气及环境造成严重影响。
二、改造锅炉的方法及建议
1.锅炉的改造方法
（一）采用高效清洁燃烧技术，循环流化床锅炉。，克服了高速床磨损严重、高温分离结构复杂、难于控制的缺点，锅炉房管理水平较低，跑、冒、滴、漏严重，现有的大量锅炉已使用多年，技术落后，煤耗高、污染物排放严重，且未经脱硫除尘处理。
（二）采用自动控制系统。工业锅炉控制系统节能改造有两类：一类是将原来的手工控制、半自动控制改成全自动控制。回收锅炉供热过程中各个环节的冷凝水，对给水系统进行改造，蒸汽冷凝水回收利用。按锅炉的实际负荷要求，实时调节供煤量、给水量、鼓风量和引风量，使锅炉经常处在最佳运行状态，既满足需求，又不造成浪费。提高给水温度，也能带来锅炉炉膛温度的提高，有利于燃煤的充分燃烧。另一类是针对供暖锅炉的改造。在满足供热要求的前提下，根据户外温度的变化，实时调节锅炉的输出热量，达到节能的目的。锅炉更新换代，用新锅炉替换旧锅炉。应采取先进的烟气余热回收，烟气除尘、脱硫、脱氮新技术、新装备对现有的设备进行改造，不断提高能源利用率，不断减少污染物排污排放。包括用新型节能型锅炉替换旧型锅炉，用高参数锅炉替换低参数锅炉等，如用适当台数大容量循环流化床锅炉替换多台小容量层燃锅炉，即可实现热电联产，可以较大幅度提高锅炉的能源效率，所以，节能效益非常明显。
2.锅炉的改造建议。为推进锅炉节能减排工作的发展，针对我国燃煤工业锅炉的现状，结合企业可实际和国内先进的节能技术，提出如下建议。
（一）更新或替代低效锅炉：由于现有的大量锅炉已使用多年，技术落后，煤耗高、污染物排放严重，且未经脱硫除尘处理。因此，采用新型循环流化床、燃气等新型高效、低污染工业锅炉等高效、低能耗、低污染的新型锅炉替代、淘汰低效落后锅炉实在必行。提升现有锅炉房系统技术水平：针对现有锅炉房自动化程度和系统效率低等问题，采用并集成已有各种先进技术，并用现代化的管理方法进行科学管理。
（二）采用区域集中供热模式。集中供热热效率比分散小锅炉供热能提高45%左右，对现有的城市供热进行集中供热规划，采用集中供热是节能减排的有效手段之一。建立区域燃料集中配送加工中心：针对目前锅炉燃煤普遍质量不稳定、运行效率低的问题，侧重北方地区，建立区域锅炉专用燃煤集中配送加工中心，扩大集中配煤、筛选块煤应用范围，稳定燃煤质量。
（三）采用清洁燃料和可再生新能源替代原煤作为锅炉燃料，提高效率，减少污染。推广应用粉煤灰或水煤浆燃烧、分层燃烧技术等节能先进技术。大力推广工业锅炉余热和冷凝水回收利用技术和装备，对锅炉的尾部高温烟气的热能及冷凝水进行回收二次利用，减少能源浪费。加强锅炉水处理技术工作。
（四）加强培训，提高操作人员及企业管理水平。利用激励政策和处罚措施等手段，不断提高操作人员和企业管理人员的整体素质，提高锅炉的运行效率和安全水平。充分利用国内外最新的节能减排技术，制定激励政策，鼓励科研单位和企业，加强对能耗低、污染物排放少，有利于建设的新型锅炉的研究和应用；加强新除尘、脱硫、脱氮技术和装备的研究；加强对水处理技术的研究；坚强对于热利用技术的研究。
（五）研究激励机制，制定政策，鼓励热企业积极采用先进的锅炉及其附属装置。加强政府监管，使国家的节能减排法律法规、方针政策在各地区得到有效落实。通过技术创新，使新能源在供热中得到应用。
参考文献：
生物燃料制备技术篇9
【关键词】火电厂高效超低nox排放控制技术研究
氮的氧化物是大气污染物之一，严重影响人体健康，给人们的生活带来了严重的危害。它不仅会直接对人体的健康构成危害，而且在空气中或阳关下还会发生一些化学反应，产生相应的物理和化学作用，产生一系列变化造成环境的恶化。比如，它的产物之一no3结合空气中的水滴，在最终形成雨水的时候随雨水降落，形成酸雨，使土壤酸化而不能种植植物，落到人体上还会使人体产生一些病变，危害极大。而目前我国的大多火电厂都是以燃煤为主，排放了大量的nox气体，给环境带来了巨大的危机。对nox排放的有效控制是火电厂工作正常进行的首要问题。
1火电厂锅炉高效超低nox排放的控制技术
长期以来，我国的能源结构始终以煤为主，78%左右的电力装机是以煤为燃料的火电机组，发电量的84%来自煤电，这一结构给环境保护带来了巨大的挑战。根据中国环境规划研究院的研究，我国的环境容量氮氧化物为1200吨。而从2009年的排放数据来看，仅电力行业就已经排放了近1400吨氮氧化物，排放量早已超过国家环境容量上限。以燃煤为主要动力的火电厂对超低nox排放技术的应用已十分广泛，对任何一个单一的低nox燃烧技术的最高脱氮率都不低。为了更多地降低nox的排放，相关研究人员已研究出一些技术，但是这些技术降低nox排放没有产生叠加的效果，而且采用组合低nox燃烧的技术往往会伴随有Co排放的浓度和飞灰含碳大幅度增加的现象。现阶段，火电厂锅炉nox排放控制技术在技术集成上已经得到了较大的发展。结合国际上最新的低nox燃烧技术，本文提出了控制火电厂锅炉对nox排放的超低排放技术，就是双分级再还原技术。这种技术综合利用了空气分级、燃料分级和烟气净化等方法，可以有效使多种超低nox技术达到优势互补的效果，已有相关实验数据表明这种技术的脱硝率可以达到很高。
1.1以煤粉为再燃烧料的双分级再还原低nox燃烧技术
这种技术以煤粉为再燃烧的主要燃料，同时结合了传统的再燃技术与炉膛整体空气分级以及选择非催化还原技术，在实际的应用中，将氨水或者尿素等还原剂喷进再燃区，从而可以大幅度地降低nox的排放量，同时还可以有效控制飞灰粉尘等问题。另外，在再燃的过程中，在应用这项技术的条件下所生成的Co在很大程度上扩大了脱硝的范围，因此氨水后者尿素的喷入位置不会对脱硝率产生很大的影响。应用该技术最大的优点在于，它的在燃料比约为10%，相比于富燃料燃烧，其比率明显较低，而且其中存在的相关问题也会得到一定程度的解决。另外，如果将无机盐催化剂同时喷入再燃区，就会具有更高的脱硝率。近来有学者研究指出，同时将尿素和乙酸钙溶液共同喷入再燃区，具有同时降低nox和SoX的作用。对于燃烧贫煤或者无烟煤的锅炉，通常会采用中间仓储式热风送粉系统，由于三次风喷口的少量细粉具有一定的还原作用，因此，这时这些细粉可以将nox部分还原。锅炉在运行时，可以利用部分停运燃烧器喷嘴，同时也可以使煤粉通过在燃烧从而降低nox的排放。
1.2以燃气为在燃烧料的双分级再还原低nox燃烧技术
这种方法以燃气作为在燃烧料，主要有两种技术方法：其一就是选择性非催化剂和燃气一起喷入；其二是燃气风将氨水或者尿素一起送入炉膛。这种燃烧技术对nox排放的降低原理与以煤粉为燃烧料的方法相同，在将燃气加入的时候，采用的是在燃燃气旋流式送入，这样可以有效控制飞灰可燃物问题，同时使脱硝率达到百分之九十以上。
1.3以生物质为在燃烧料的双分级在还原低nox燃烧技术
有关实验证明：木材的燃烧效果和煤粉及燃气的效果大致相同。如果用木材作为再燃燃料，就可以有效实现对nox的排放的自然控制，因为木材本身不含氮，从根源上消除了nox排放的问题；同时可以有效降低SoX的排放，同样的原因，是由于木材不含硫；此外，由于木材生物质是一种可再生能源，如果用生物质燃料代替化石燃料，就会大大降低Co2的排放，减少了温室效应的影响。另外，这项技术的脱硝率也同样很高，可达到百分之九十左右。
2火电厂锅炉降低nox排放的相关系统改造的注意事项
（1）低氮燃烧器的改造需要遵循一定的原则，即安全、经济和环保，保持或改善锅炉已有的应用性能是需要关注的首要问题。采用低nox的燃烧技术，不能以降低锅炉的效率为代价；不能忽视空气过度分级带来的经济损失问题以及设备的安全问题。
（2）在应用低nox燃烧方法引起的飞灰含碳量升高问题是较为常见的，同时也是低nox控制技术能否获得成功的重要因素，将低nox燃烧和高锅炉效率之间的矛盾进行合理的解决，以及对煤粉粒径的合理选取和先进的炉内燃烧组织技术都是相当重要的。
（3）对锅炉的原有性能、原有煤种、现场改造条件需要进行详细的实验分析和评估，从而确定最经济和合理的nox排放控制标准和燃烧器的改造原则。
（4）深入了解应用比较广泛的锅炉燃烧器，并吸取经验；对使用寿命比较低的低氮燃烧器要有明确的技术要求；对燃烧器改造后的气温、壁温和减温水等的变化情况进行有效的评估；对锅炉的结渣性和煤种的适应性要进行评估；清楚了解性能保证值和实际运行值之间的差距并界定好对目标值的界定条件；精确控制燃烧器的风量和粉量，同时维持各角的燃烧均衡；合理确定锅炉各负荷段的nox排放浓度；对技术经济进行充分的比较；配备智能化的优化控制软件。
3火电厂锅炉超低nox排放控制技术的经济性分析和前景展望
任何一种技术都需要考虑相应的经济问题，这是保证技术水平的同时必须严格考虑的问题。通常情况下，总费用中包括投资费用和年度运行费用，投资费用中又包括反应设备与试剂等相关费用。
一般，三大系统主要包括煤粉燃烧系统、循环流化床燃烧系统以及水煤浆燃烧系统，在常规的煤粉燃烧系统中，按照nox燃烧生成的三个阶段所分别运用的控制技术，相比于其他两种控制技术来说，nox的减排量比较少，尽管如此，其相应的改造投资的资金量和工程量也是最低的。然而炉内还原nox技术和尾部烟气控制处理技术的减排量虽然比较高，而且环保效果也相对较好，但是设备的改造和所需的资金投入问题和前者相比较，还是处于下风，特别是第三种控制技术，其投资和运行费用相当高。因此，通常情况下，大多数的电厂都是采用第一种或第二种方法相结合的方法来综合实现两种控制技术的减排效果和资金投入，如果这样进行改造时仍然不能满足排放标准的要求，那么就需要考虑使用尾部烟气控制的处理办法。
虽然各种降低nox排放的技术不断涌现，而且也有效果明显的方法，但是考虑到技术设备、试剂以及施工的成本运行方面，就很难达到火电厂的综合预期目标。而且面对环保方面的严格要求，电厂在选择同时兼顾生产与环保共同的问题时，资金就成为制约其发展的重要限制因素。因此，降低nox排放的技术会向两个方向发展：首先，需要对原有的技术进行优化，例如由于现用的催化剂价格昂贵，要降低生产成本，需要研究出价格更低的催化剂，代替现有的催化剂，或者是超低nox燃烧器联合SnCR使用进行联合脱硝，同时结合低nox燃烧器的运行成本和建设成本的优势以及两者的低氮排放，从而达到nox排放控制的高效和低投入的效果。其次，企业需要继续加大对新的低nox控制技术的研究力度，从而实现火电厂锅炉的低nox排放的高目标的突破。
4结语
火电厂的nox排放对环境的危害不仅会对人体产生直接的负面作用，而且还会对人类的生存环境产生严重的威胁，对于控制nox排放的相关技术的研究尤为重要。其中，主要应用的有以煤粉、燃气和木材生物质为燃烧料的双分级再还原低nox控制技术，将对控制火电厂锅炉nox的排放产生良好的效果。
参考文献：
[1]安恩科，史萌，朱基木，于娟，肖波，宋谦.电站锅炉高效超低nox排放控制技术[J].锅炉技术，2006，37（2）：71-75.
[2]沈昭华.电站锅炉nox排放控制的技术经济分析[J].能源工程，2006，9（6）：56-59.
生物燃料制备技术篇10
关键词：烧结；工艺；设计
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
引言
自上世纪70年代以来，我国铁矿粉造块工业取得了很大的成就。目前，我国钢铁企业的发展有着比较大的空间，由于国内和国际市场竞争的日益激烈，烧结厂也面临着市场经济调节的大问题。现阶段需要快速解决的问题就是应该对烧结矿的质量进行不断的提高；烧结生产发展的未来趋势是逐步实现烧结机的大型化；提高自动化水平和生成率，努力降低烧结矿的成本；采用原料混匀技术，提高烧结的精料水平；采用小球烧结工艺，进一步强化烧结生产；加强环保治理，加速增加球团矿用量，改善我国高炉的炉料结构；充分利用国内国外的铁矿资源；继续对老旧设备进行改造更新；坚持生产高碱度烧结矿；调整和改善烧结生产布局。
烧结生成工艺及其设计
所谓“烧结”就是指粉状物料加热到熔点以下而粘结成固体的现象.烧结过程简单来说，就是把品位满足要求，但粒度却不满足的精矿与其他辅助原料混合后在烧结机上点火燃烧，重新造块，以满足高炉的要求。点火器就是使混合料在烧结机上燃烧的关键设备，控制好点火器的温度、负压等，混合料才能成为合格的烧结成品矿。
铁矿粉烧结是将细粒含铁原料与燃料、熔剂按一定比例混合，加水润湿、混匀而制成烧结料，然后布于烧结机上，通过点火、抽风，并借助烧结料中燃料燃烧产生高温，进而发生一系列的物理化学反应，生成部分低熔点物质，并软化熔融产生一定数量的液相，将铁矿物颗粒润湿粘结起来，冷却后形成具有一定强度的多孔产品一烧结矿。它是是一种铁矿粉造块方法。整个烧结料层可分为：烧结矿层、燃烧层、预热层和冷却层。烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。
目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布，并且有一定的松散性，表面平整。准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。烧结终点的判断与控制：控制烧结终点，即控制烧结过程全部完成时台车所处的位置。
烧结固体燃料为烧结提供热源，兼有还原剂的作用，对烧结过程有着重要的影响作为烧结燃料，要求具有一定的反应性和燃烧性，固定炭含量要高，灰分和挥发分含量要低，硫含量少等。以半焦、无烟煤代替焦粉作为烧结燃料，探索使用半焦。无烟煤的不同配比以及不同粒度的生产规律，对降低烧结燃料成本，节约能源，对促进钢铁企业向高产、优质、低耗和低成本、环保的方向发展有着重要的意义。
烧结中采用添加助燃剂，可强化烧结料中焦炭的燃烧，减少烧结过程的固体燃料消耗对减少烧结烟气排放有积极的作用。降低固体燃耗有效的途径之一是通过催化燃烧来改善固体燃料的燃烧条件，影响燃烧速度，充分利用燃烧热而提高烧结成品率。添加助燃剂的主要作用是强化焦粉燃烧，提高热能利用率，减少热损失，可改善烧结矿的质量，达到节能降耗的目的。因此，催化剂中除了有能活化固体碳晶体结构的活性物质外，至少还应包含有氧化剂和助燃剂。而对不同组成的催化剂筛选则需根据烧结的综合指标来进行分析和评价，从而找出较优的铁矿烧结用催化节能添加剂。
二、生产新工艺和新技术
1、球团烧结
球团矿是当前使用最广泛的酸性炉料之一。铁矿石经细磨、精选，得到较高铁品位的细磨铁精矿粉，精粉用于烧结不仅工艺技术困难，烧结生产指标恶化，而且能耗浪费。球团矿靠滚动成型，粒度均匀；经过高温焙烧固结，机械强度很高，不仅满足高炉冶炼过程的需要。而且生产球团矿的能耗较烧结矿低，有利于炼铁系统节能，高炉炉料结构也会更加合理。另外，球团矿本身的性能较好，全铁含量高，粒度均匀，冷强度高，适于贮运，堆积密度大，还原性能良好。但是球团矿在高炉冶炼过程中存在体积膨胀的问题。球团矿的优点是高炉精料的重要组成部分。
2、高碱度烧结
高碱度烧结矿，其粒度均匀，粉末较少，还原性与高温软熔性能较好，化学成分稳定，造渣性能良好，同时可以在高炉生产时少加或不加熔剂，降低高炉内的热量消耗，改善高炉的生产指标。而自熔性烧结矿和酸性烧结矿因强度差、还原性差、软熔温度低、燃料单耗高。高炉使用高碱度烧结矿,不仅有利于改善高炉块状带和软熔带透气性,而且可降低高炉辅助原料用量,降低了高炉上部熔剂分解吸热和高炉炉墙结瘤的危险,高炉造渣制度控制更为简单灵活。但是烧结矿的低温还原粉化性能较差，尤其是高铁低硅技术的发展，烧结矿的强度有所下降，造成其在高炉部粉化较严重，恶化透气性，改善烧结矿低温还原粉化性和提高强度是当前的研究重点。
3、低温烧结新技术
低温烧结是世界上烧结工艺中一项先进的工艺，它具有显著的改善烧结矿质量和节能的优点。铁酸钙特别是针状复合铁酸钙是还原性和强度均好的矿物，但是它只能在较低的烧结温度下获得。低温烧结产生的粘结相主要是针状铁酸钙，其本身强度高，而且与残存原矿结合的牢固；烧结矿的矿物组成简单，内应力小，微细裂纹少。另外，低温烧结矿主要由针状铁酸钙和赤铁矿组成，针状铁酸钙的间隙内很少夹杂渣状物，残存原矿的微气孔被堵塞的几率小，微孔发达，因此，低温烧结矿的还原性好。低温烧结矿的优良冶金性能与针状铁酸钙的存在密切相关，只有生成大量的针状铁酸钙的条件，才能成功的进行低温烧结，关键是把温度控制在较低范围内。低温烧结新技术可以在现有烧结生产设备不作大的改造的情况下，通过加强烧结原料的准备，优化烧结工艺，控制烧结温度等技术措施来实现。
4、厚料层烧结
厚料层烧结技术是以厚料层烧结为核心，将强化制粒燃料分加、偏析布料等一系列新技术融为一体，并予以最佳匹配，使各项先进技术产生交匀作用效果的烧结新技术。厚料层烧结由于料层的自动蓄热作用，烧结内层氧化气氛增强，降低固体燃料配比，使高价铁氧化物的分解减少，有利于促进复合铁酸钙粘结相的生成。如果烧结矿中的复合铁酸钙数量较多且大多以熔蚀状态存在，则烧结矿的还原性和强度均会明显改善，使高炉增铁节焦。但是厚料层烧结不得当的话，将使烧结负压提得过高，使电耗增大。它是国内外烧结工序研究应用的一种提质降耗的新技术。
结束语
烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节，它是将铁矿粉和石灰按一定配比混匀。经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、提高高炉透气性保证高炉运行均有一定意义。
参考文献：
[1]周取定，孔令坛．铁矿石造块理论及工艺[m]．北京：冶金工业出版社，1989。
[2]王保林，杨鹏展．高还原性烧结矿的初步研究[J]．柳钢科技，2002,(2)：6～11。