生物质燃料管理篇1
关键词：生物质燃料；全过程质量管理；管理模型；动态管控
中国生物质直燃发电行业只有十多年的发展历史，生物质燃料质量管理从早期的粗放式管理到现阶段的相对专业化，大多数电厂也仅是在燃料进厂质量验收上改进管理方式。由于生物质燃料市场竞争加剧，降价空间有限，企业要获得可持续高质量发展，必须创新管理模式，向质量要效益。
1生物质燃料全过程质量管理模型
从生物质电厂实际运营来看，燃料质量不仅仅影响着采购实际成本，还直接关系到机组设备安全、运行燃烧经济性、上下游加工模式、供应商队伍管理等方面。要提高生物质燃料质量，以往主要把管理重心放在燃料进厂质量验收上的质量管理模式已经不能够适应企业高质量发展的要求，必须按照系统管理的思维，建立从厂外到厂内，涉及源头和入厂质量管理、质量与价格激励、质量与调度管理、供应商评价应用等方面的系统的全过程燃料质量管理体系，以促进燃料质量进入持续改善的良性循环，不断提升企业的综合经济效益。本节在深入研究的基础上，结合本公司实践，提出了构建包括厂外质量过程动态管控模式、进厂质量验收和采制化管理制度体系、供货质量约束与激励合同机制、以结果为导向的供应商综合评价和应用机制四个管理模块组成的全过程燃料质量管理模型，如图1所示。
2建立厂外质量过程动态管控模式
由于生物质燃料资源具体很强的地域性，主要燃料来源受周边资源限制，如果按旧的质量管理模式，燃料进厂才检验把关，燃料的质量情况已成事实无法改变，仅是扣罚于事无补。要进一步提高燃料质量，必须关口前移，在燃料进厂前就要开始介入对源头质量进行管控。生物质燃料品种众多，应根据不同燃料的本身特性、收集条件、加工处理环节等具体情况，因地制宜，分类施策，对不同品种的燃料供应商的场地设施、设备要求提出具体要求，符合硬件设施和管理条件才批准供货。而且日常生产过程中还要保持动态管理，每月不定期对供应商加工场地、加工过程、质量效果进行巡查，发现质量效果不佳的及时分析问题，补充提出改进措施和整改要求，对好的措施方法进行普及推广，对不按要求执行的供应商作暂停供货处理。通过建立厂外质量过程动态管控，可以及早发现质量问题，提前把问题在厂外解决，而且利于帮助供应商提高过程质量管理水平。
2.1完善进厂质量验收和采制化管理制度体系
严格规范，建立公平公正的质量验收和采制化管理体系是企业与供应商顺利合作的基础，也是企业树立良好经营信誉的制度保证。生物质电厂应建立和完善包括质量验收标准、采制化管理标准、检验结果快速反馈和申诉复核机制、监督和廉政机制等质量验收和采制化管理制度相关体系，保证燃料质量验收和采制化结果公平公正、真实可信，以便以此为依据开展合同结算、质量考核与激励、供应商评价等相关质量管理工作，促进燃料供应商不断改进供货质量。采制化结果最终反映燃料质量情况，是供需双方合同公平结算的依据。为了做到燃料采制化结果公平可信，可通过招标方式聘请有检验资质、信誉好的第三方检测单位来负责燃料的采制化工作，并明确采制化的程序。应建立采制化结果的快速反馈和申诉机制，必要时可将留存样品送当地政府检验机构化验，以示公平公正。同时，要建立和完善对燃料验收和采制化工作的监督机制，包括对工作程序的监督、各工作环节独立和制衡以及工作人员廉政监督，畅通投诉渠道，严格执纪问责机制。通过建立系统性的监督机制，创造廉洁和公平公正的燃料经营环境。
2.2建立供货质量约束与激励合同机制
建立燃料质量与结算价格的联动机制，明确每个燃料品种的质量指标基准和对应价格，量化质量指标与结算价格浮动的计算方式，并界定清晰燃料规格、杂质的扣罚标准，实施过程还应根据每个品种的具体特性和实际情况进行优化调整，使指标和奖罚力度更加合理。通过建立质量与结算价格联运机制，使燃料质量的优劣直接体现在结算价格上，促进质量不断提高。建立合同履行过程质量动态管理机制，做好每日动态连续的质量过程管理，将每个供应商当期的供货质量情况与下期的进厂调度安排挂钩，质量不合格率超过限定标准的调减相应供应商的进厂调度计划，有重大质量问题的暂停安排调度计划，整改完毕后才恢复调度安排。同时根据质量情况排序，将核减的调度量按比例优先调增给供货质量优良的供应商。通过加强质量过程动态管理，提高供应商改善质量的积极性。
2.3建立以结果为导向的供应商综合评价和应用机制
由于生物质燃料存在区域性的资源特性，对燃料供应商队伍的培育和管理将直接影响到燃料保障能力和供货质量。通过建立以结果为导向的供应商综合评价和应用机制，对供应商进行优胜劣汰，培育一支信誉度高、履约能力强的供应商队伍，促进整体供货质量提高。每份合同结束后对供应商的整体履约行为进行综合评价，突出考评供货质量、合格供货数量完成率、供应商场地和设备设施投入、有无重大违约行为等关键履约指标，根据合同履约综合考评情况，确定供应商分类评价等级，并应用到下一期的采购参与资格、合同签订供货量分配、日常调度优先权上。通过以结果为导向的评价和应用机制，促进供应商提升管理，持续改进供货质量水平。
3实践应用情况
广东粤电湛江生物质发电有限公司是目前国内单机容量最大的生物质项目，年消耗利用生物质农林剩余物约100万吨，燃料品种多、资源收集广。在项目投运早期，杂腐率高、砂石杂质多、人为掺杂等燃料质量问题频发，既有燃料收集自然条件方面的因素，也有供应商管理不到位的因素，不仅直接影响燃烧经济性，还造成破碎设备、给料系统、排渣设备损坏和锅炉磨损，严重影响发电经济效益。经过近几年的不断摸索尝试，针对各个环节的问题对症下药，在管理上逐步形成了对燃料质量进行全过程管控的质量体系，大大提高了进厂燃料质量水平。以杂质较多的树头为例，根据实际经验，自然条件下砍伐开挖的树头含泥率为40%左右。树头加工过程包括采挖、晾晒、搬运、破碎、滤泥、装车等环节，为降低加工成本压缩中转环节，一般在采挖现场破碎加工，实际除泥效果较差。由于除泥效果不理想，进厂后灰分扣罚较重，市场从业者普遍大幅亏损，基本放弃继续从事加工树头的意愿，导致这一资源品种的收集量大幅减少，造成企业和供应商双输局面。为了解决这一问题，广东粤电湛江生物质发电有限公司组织分析初步原因后，深入加工源头开展近三个月的深入调查和试验工作，通过对比各个环节加工方式、不同设备除泥效果、实际成本、化验灰分数据等，找到了改进质量的办法，制定了《碎树头质量控制措施》，要求供应商采取破碎前夹根、敲打初级除泥预处理、破碎设备加装筛网等除泥措施，并重新调整热值、灰分扣罚标准并细化采样方式，使得管理更加客观合理。经过加强厂外、厂内质量过程管理，大幅提高了碎树头质量和采购量。通过建立和实施全过程燃料质量管理模型，广东粤电湛江生物质发电有限公司近年来生物质燃料杂质大幅减少，燃料质量不断得到提升。其中，单位上网电量灰渣数量由2018年的160g/kwh下降至2019年的128.3g/kwh，全年累计上网电量6.83亿千瓦时，按上网电量折算，累计减少燃料杂质21656t，全年节约燃料成本约597.7万元，有效减少了燃料杂质，降低了料耗，提高了效益。同时，燃料杂质减少降低了给料系统故障率和锅炉受热面磨损，提高了设备可靠性，运行经济性提升，全年机组平均负荷率98.53%，同比升高3.92%。此外，供应商队伍管理更加规范，供货质量水平得到全面提升。
生物质燃料管理篇2
关键词：生物质锅炉效率调整措施
1前言
广东粤电湛江生物质发电有限公司是目前国内单机容量最大的燃用生物质燃料的电厂，总装机容量为2×50mw。其燃用的生物质燃料较为广泛，有甘蔗渣、甘蔗叶、树根、树皮、木质边角料、橡胶木等。
两台机组由2011年投产至今已有四年，由不稳定的试运行阶段进入了稳定运行阶段，研究如何进一步提高锅炉效率就显得尤为重要。文章根据本人在生物质发电厂的工作经验，对相关影响因素作分析研究，提出相应的调整措施，以促进生物质锅炉安全、高效、稳定、长周期运行，进而提高我厂经济效益，为社会创造财富。
2锅炉设备简介
广东粤电湛江生物质电厂总装机容量为2×50mw。两台锅炉均由华西能源工业股份有限公司生产，其型号为HX220/9.8-Ⅳ1。锅炉为自然循环、高温高压、平衡通风、露天布置的固态排渣循环流化床锅炉。
设计燃料：50%甘蔗叶+20%树皮+30%其它；
实际燃料：较为多变，一般为树皮搭配其他生物质燃料
由右表看出，我厂锅炉运行的实际参数与设计参数有一定的差异，在一次风量、二次风量、炉膛出口烟温和锅炉热效率方面表现最为明显。由于实际燃料与设计燃料偏差较大，加上生物质燃料具有多变性并附带碱性腐蚀等问题，实际锅炉效率将比设计值低。
3影响生物质锅炉效率的主要因素
在实际运行中，影响生物质锅炉效率的因素较多，文章就三个主要因素展开分析。
（1）生物质燃料多变性对锅炉效率的影响
与燃煤机组不同，生物质燃料具有多变性。燃煤机组在使用同一批次的煤种时，进入炉膛的燃料可以视为不变，但进入生物质锅炉的燃料在一小时内却可以发生剧烈的变化。这是因为煤的供应市场较为稳定，加之煤本身热值高，耗量相对较少，但生物质燃料普遍热值较低，耗量大。同时，煤的来源颇为丰富，而各种生物质燃料来源缺乏较稳定的供应源，而且实际运营中来料批次混杂，导致同一时刻进入锅炉的燃料种类不稳定，即其干度、热值等参数不稳定，严重影响生物质锅炉的效率。
除此以外，生物质燃料多从农林及加工场购入，不可避免地混有石头、铁钉等不可燃烧杂质。由于生物质燃料耗量大，难以在上料过程彻底清除，这也会影响锅炉的热效率。
（2）设备状态对锅炉效率的影响
燃用生物质燃料目前仍是一项不稳定不成熟的技术，在实际运行中必然存在对锅炉设备的影响，进而又对锅炉效率产生不利的影响。根据实际运行出现的问题，我厂锅炉常出现的设备异常有以下几种。
2.1布风板上异物堆积影响流化状态
如果燃料杂质中不可燃成分质量较大，将无法从排渣口排出，长期囤积在布风板上，影响炉内流化状态，甚至砸坏布风板上的风帽。当风帽大面积损坏时，流化状态严重恶化，锅炉效率大打折扣。
2.2竖井烟道内过热器积灰严重
由于生物质锅炉运行参数较低，燃烧产生的灰较容易在尾部烟道积聚。尽管每天严格执行吹灰工作，但仍不可避免烟道积灰的问题。当过热器积灰严重时，将难以保证炉内微负压运行。此时只能减少给料以维持锅炉运行，锅炉效率便降低了。
2.3空预器频繁漏风
生物质锅炉由于存在碱性腐蚀，受热面的腐蚀问题较为突出。长周期的腐蚀将使空预器的管壁减薄，漏风问题日益加剧。当一次风空预器腐蚀时，将难以保证炉内流化；当二次风空预器腐蚀时，将影响炉内氧量供给。两种情况都对锅炉效率产生不利的影响。此外，空预器漏风将降低排烟温度，锅炉热效率受到较大影响。
2.4过热器腐蚀导致泄漏
碱性腐蚀使过热器运行的可靠性降低，当过热器产生泄漏时，只能降低参数运行，甚至被迫停炉，对机组运行威胁较大。
（3）下料均匀性对锅炉效率的影响
由于生物质锅炉的应用尚未成熟，故其上料系统也不成熟。而在实际运行中，生物质燃料种类繁杂，其流动性、干湿度千差万别，运行过程较难保证下料均匀。煤粉炉能较为精确地向炉内提供给料，但生物质锅炉却较难实现。我厂使用两级变频螺旋给料机向炉内提供生物质燃料，但由于燃料多变，给料机同一转速却不一定对应一定的给料量，此时运行值班员的调控便显得更为重要。除此以外，下料过程存在生物质燃料溢流、卡涩给料机等问题，也将使下料问题进一步复杂化。
下料不均对生物质锅炉的参数的影响十分明显。由于生物质燃料一般较快燃尽，短时间的中断给料，难怕只有一两分钟，炉膛出口烟温都能下降100摄氏度甚至更多，即生物质锅炉的稳定性难以和煤粉炉相比较。而大幅度波动的参数将较大程度地降低锅炉稳定性，锅炉稳定性难以保证，锅炉效率便无从谈起。
4相关的调整措施
（1）合理采购生物质燃料，严把质量关，尽量减少燃料中的不可燃杂质。同时，合理配料使进入炉膛的生物质燃料平均热值相差较小。例如，将干度较高和干度较低的燃料搭配使用，将流动性较好和流动性较差的燃料搭配使用，以提高燃料的稳定性，进而提高生物质锅炉的热效率。
（2）提高设备的可靠性。利用每次停炉的机会，充分清理布风板上的杂质，对破损风帽进行重新焊接修补，确保运行时流化正常；清理尾部烟道过热器外侧的积灰和污垢，清理完毕使用消防水进行冲洗，确保烟气通流顺畅；对漏风的空预器进行堵管或更换处理，确保空预器的有效利用；对过热器管壁进行测厚处理，及时更换泄漏或是管壁变薄的管子，以减少运行时过热器爆管泄漏的可能。除此以外，还可以考虑引风机整体增容改造计划和过热器整体更换计划，以解决炉膛正压问题和过热器破损严重的问题。
（3）提高运行操作的调整水平，特别加强给料均匀性调整。操作时要求做到精调细调，防止锅炉参数出现大幅度波动。根据炉膛参数调整给料机，尽量做到提前操控，避免出现人为因素引起断料和缺料的情况，导致锅炉效率下降。
生物质燃料管理篇3
前言
循环流化床锅炉具有炉膛物料热容量大、低温燃烧燃料在炉内停留时间长和尾部污染物排放时间低的特点，适合用于燃用各种动力煤、城市生活垃圾、煤矸石、生物质、石油焦等燃料，成为环保型锅炉的典范。目前，国家出于节能减排、提高资源利用率的考虑，号召开发生物质能源再生利用技术，燃用生物质燃料的循环流化床锅炉应运而生，并且已经广泛的运用于国民经济的各个领域，有利于国家节省不可再生资源，解决电力供应紧张以及减少环境污染。
但燃用生物质燃料的循环流化床锅炉在设计上有两个难点。首先，高碱生物质燃料的灰熔点低，在燃烧时很容易引起结团、结焦；其次，生物质燃料中含有较多的碱金属，燃烧时容易在对流受热面形成高温粘结灰，堵塞烟道并引起积灰腐蚀，从而影响锅炉的效率和使用可靠性。
一.燃烧结团现象产生的机理及应对措施
目前生物质燃料在燃烧过程中，经常发生烧结现象。烧结与温度、流化风速和气氛有关，但温度是影响烧结的最主要因素。绝大多数的生物质的烧结温度在800℃以下，例如玉米杆的烧结温度在740℃左右，高粱杆的烧结温度在680℃.随着温度的升高，烧结块尺寸增大，数量较多，硬度较强。对于玉米杆在800℃以上，高粱杆在760℃以上便出现结块阻塞现象。
单纯的灰是不能起粘结作用的。一般燃料灰的变形温度都高于1000℃，而实验及实际运行表明：大部分生物质灰在700℃就会发生烧结。一般认为，出现这种现象的原因是生物质灰中富含钾和钠，这些元素的化合物与灰中的Sio2反应，生成低熔点的共晶体，熔化的晶体沿灰的缝隙流动，将灰粒粘结，形成块状，破坏流花化。反应方程式如下：Sio2+na2ona2o.2Sio2
4Sio2+K2oK2o.4Sio2
另外，参考煤烧结产生的化学机理，认为灰的酸、碱氧化物含量比是决定烧结温度的一个主要原因。其中al2o3比Sio2更容易与碱金属化合物反应，其产物熔点高。因此，灰中铝元素含量高，则可减少Sio2与碱金属发生反应的机会，避免烧结现象发生。
为了避免流化床锅炉燃用生物质时，发生烧结团现象，我们在设计锅炉时，可以从以下两个方面入手，合理布置燃烧系统及炉膛受热面，保证运行温度不过高，尤其控制稀相区的温度。
另一方面，寻找适宜的惰性物料或添加剂以抑制低熔点共晶体的形成。
不同的物质对烧结的影响是不同的。因此可以选择富含抑制烧结元素的床料，提高烧结发生的温度，以保证正常流化。目前，以其价格低、易获得、且不易烧结而成为主要供选择的替代床料有al2o3、Fe2o3，尤其是Fe2o3，比Sio2、al2o3更易与碱金属氧化物发生反应，反应式如下：Fe2o3+X2oX2Fe2o4
Fe2o3+X2Co3X2Fe2o4+Co2
其中，X为碱金属元素，钾或钠。
X2Fe2o4的熔点为1135℃，远高于运行温度，因此可防止烧结的产生。南斯拉夫诸多学者比较了Sio2、al2o3、Fe2o3三种物质做床料的效果，发现以Sio2为床料燃烧生物质时，在700℃就出现了烧结，800℃时已相当严重；用Fe2o3为床料时，当灰中的钾、钠总含量超过百分之20，床温在900℃以上时，只有很小的结块；al2o3的效果介于两者之间，在800℃时出现结焦。二.尾部高温腐蚀产生的机理及应对措施
高温腐蚀发生在过热器系统中管壁温度较高的部位。从已有工程实践看，主要是威胁高温过热器的运行全。从腐蚀机理上看，其主要的影响因素有两个：首先是受热面表面碱金属氯化物的沉积（高温粘结灰）；另一个因素是沉积了碱金属物质的金属受热面金属材质的温度。
高温粘结灰是由于燃料中的碱氧化物在高温环境中升华，然后遇到较冷的受热面管壁冷凝在管壁上，然后在与烟气中的三氧化硫等化合，形成各种硫酸盐，由于这些硫酸盐有很强的粘性，大量的飞灰被捕捉后，形成高温粘结灰。这种粘结灰质地坚硬，不易去除，而且具有无限增长的特点，严重时甚至可以堵塞烟道，对锅炉工作影响很大。另外，这种粘结灰形成以后，与烟气中硫化物和氯化物会发生复杂的化学反应（如图2、图3、所示），形成积灰腐蚀，影响受热面安全。
针对高温腐蚀的形成机理，锅炉设计时，可以采取以下几方面的措施。
1.保证炉内的自脱硫效率，减少尾部烟道中硫化物含量，从而控制有粘性的硫酸盐生产。
2.所有尾部对流受热面采用顺列布置，并采用较大的横向节距设计，减少管列间搭桥堵塞的可能性。
3.在所有对流受热面都布置有性能优良的吹灰器，保证吹灰器效果。但应注意在锅炉一开始投运既要投入吹灰器，否则，如果受热面已粘结灰份就不易清除。
4.过热器受热面布置，可以采用低温过热器在前，高温过热器在后的方式，使得高温过热器的管壁温度避开腐蚀较高的温度区间，另外，还可以选用合适的高温过热器管材来避免高温腐蚀。
5.布置在烟气高温区的屏式过热器和高温过热器出口段采用镍基喷涂，可有效提高金属管壁的抗腐蚀性。这样，即使过热器部位有局部积灰腐蚀也不会威胁到锅炉的安全运行，从而保证锅炉检修周期和锅炉寿命。
二.尾部低温腐蚀的产生机理及应对措施
低温腐蚀主要发生在空气预热器的冷段，特别是冷空气进入空气预热器的部位。其主要腐蚀原理类似于燃煤锅炉，都是由于烟气在同时含水以及酸性气体组分时，在空气预热器冷端由于温度降低形成酸雾，酸雾会对该处的金属材料造成腐蚀。生物质燃烧过程中低温腐蚀的特殊性在于除了烟气中硫氧化物形成的酸雾外还有含氯的盐酸酸雾的存在，通常生物质中硫含量极低且大多数为硫酸盐形式的无机硫，硫酸和亚硫酸雾造成的低温腐蚀份额很小，主要是含氯的盐酸雾类型低温腐蚀。烟气中的HCl来源于生物质燃料中的氯，正常状态下生物质中绝大多数氯与碱金属主要是以碱金属盐的形式存在，在炉内的高温环境下会部分发生化学反应进入气相以HCl形式存在。针对这种情况，锅炉设计可以从如下几个方面考虑应对的措施。
1.锅炉炉膛采用低温燃烧的方式，低温燃烧可以将生物质原料中的氯大部分维持在灰相中，以碱金属氯化物的形式存在。减少了原料中碱金属氯化物的气相析出，从而从根本上缓解低温腐蚀问题。
2.对于进入烟气的HCl，为了避免其对低温受热面的腐蚀，设计采用合理的排烟温度，确保在正常运行过程中空气预热器冷端金属温度高于计算出的酸露点。
3.在受热面材质方面，选取了对氯引发的低温腐蚀耐受性较好的防腐材料，如搪瓷管等在实践中已取得相当的效果。
4.空气预热器采用卧式布置方式，空气走管内，烟气走管外，便于低温级预热器损坏后的检修更换。
生物质燃料管理篇4
中图分类号：tK223文献标识码：a
一、生物质能的特点与发展生物质能意义
（一）生物质能的特点
1、可再生性
生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；
2、低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的硫化物、氮氧化物较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；
3、广泛分布性
缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能。
4、生物质燃料总量十分丰富
根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。
（二）发展生物质能意义
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。国外生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。许多国家都制定了相应的开发研究计划，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发展计划。其它诸如加拿大、丹麦、荷兰、德国、法国、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。
我国生物质能研究开发工作，起步较晚。随着经济的发展，开始重视生物质能利用研究工作，从八十年代起，将生物质能研究开发列入国家攻关计划，并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能产业。生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40%来自生物质能，我国农村能源的70%是生物质，我国有丰富的生物质能资源，仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，对生物质能的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。因此，科学地利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。
二、生物质能发电工艺
生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧,将燃烧产生的能量用于发电。当今用于发电的生物质锅炉主要包括流化床生物质锅炉和层燃锅炉。
（一）流化床燃烧技术
流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于燃料颗粒燃烧时的状态,流化床颗粒是处于流态化的燃烧反应和热交换过程。生物质燃料水分比较高,采用流化床技术,有利于生物质的完全燃烧,提高锅炉热效率。生物质流化床可以采用砂子、燃煤炉渣等作为流化介质,形成蓄热量大、温度高的密相床层,为高水分、低热值的生物质提供优越的着火条件,依靠床层内剧烈的传热传质过程和燃料在床内较长的停留时间,使难以燃尽的生物质充分燃尽。另外,流化床锅炉能够维持在850℃稳定燃烧，可以有效遏制生物质燃料燃烧中的沾污与腐蚀等问题，且该温度范围燃烧nox排放较低,具有显著的经济效益和环保效益。但是,流化床对入炉燃料颗粒尺寸要求严格,因此需对生物质进行筛选、干燥、粉碎等一系列预处理,使其尺寸、状况均一化,以保证生物质燃料的正常流化。对于类似稻壳、木屑等比重较小、结构松散、蓄热能力比较差的生物质,就必须不断地添加石英砂等以维持正常燃烧所需的蓄热床料,燃烧后产生的生物质飞灰较硬,容易磨损锅炉受热面。此外,在燃用生物质的流化床锅炉中发现严重的结块现象，其形成的主要原因是生物质本身含有的钾、钠等碱金属元素与床料(通常是石英砂)发生反应，形成K20·4Si02和na20·2Si02的低温共熔混合物，其熔点分别为870℃和760℃，这种粘性的共晶体附着在砂子表面相互粘结，形成结块现象。为了维持一定的流化床床温,锅炉的耗电量较大,运行费用相对较高。
（二）层燃燃烧技术
层燃燃烧是常见的燃烧方式,通常在燃烧过程中,沿着炉排上床层的高度分成不同的燃烧阶段。层燃锅炉的炉排主要有往复炉排、水冷振动炉排及链条炉排等。采用层燃技术开发生物质能,锅炉结构简单、操作方便、投资与运行费用都相对较低。由于锅炉的炉排面积较大,炉排速度可以调整,并且炉膛容积有足够的悬浮空间,能延长生物质在炉内燃烧的停留时间,有利于生物质燃料的充分完全燃烧。但层燃锅炉的炉内温度很高,可以达到1000℃以上,灰熔点较低的生物质燃料很容易结渣。同时,在燃烧过程中需要补充大量的空气,对锅炉配风的要求比较高,难以保证生物质燃料的充分燃烧,从而影响锅炉的燃烧效率。
三、国内外生物质锅炉的开发及应用
生物质发电在发达国家己受到广泛重视，在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典等欧洲国家和北美，生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
（一）国外生物质锅炉的开发及应用
生物质锅炉的技术研究工作最早在北欧一些国家得到重视，随焉在美国也开展了大量研究开发，近几年由于环境保护要求日益严格和能源短缺，我国生物质燃烧锅炉的研制工作也取得了进展。生物质
燃料锅炉国内外发展现状示于表1。
美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术及燃烧技术，并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备；日本在20世纪30年代开始研究机械活塞式成型技术处理木材废弃物，1954年研制成棒状燃料成型机及相关的燃烧设备；70年代后期，西欧许多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究，各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备。
丹麦Bwe公司秸杆直接燃烧技术的锅炉采用振动水冷炉排，自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器。位于加拿大威廉斯湖的生物质电厂以当地的废木料为燃料，锅炉采用设有Bw“燃烧控制区”的双拱形设计和底特律炉排厂生产的DSH水冷振动炉排，使燃料燃烧完全，也有效地降低了烟气的颗粒物排放量。同时，还在炉膛顶部引入热空气，从而在燃烧物向上运动后被再次诱入浑浊状态，使固体颗粒充分燃烧，提高热效率，减少附带物及烟气排放量。流化床技术以德国KaRLBaY公司的低倍率差速床循环流化床生物质燃烧锅炉为代表。该锅炉的特点主要体现在燃烧技术上。高低差速燃烧技术的要点是改变现有常规流化床单一流化床，而采用不同流化风速的多层床“差速流化床结构”。瑞典也有以树枝、树叶等作为大型流化床锅炉的燃料加以利用的实例。国内无锡锅炉厂、杭州锅炉厂、济南锅炉厂等都有燃用生物质的流化床锅炉。
（二）我国生物质锅炉的开发及应用
我国生物质成型燃料技术在20世纪80年代中期开始，目前生物质成型燃料的生产已达到了一定的工业化规模。成型燃料目前主要用于各种类型的家庭取暖炉(包括壁炉)、小型热水锅炉、热风炉，燃烧方式主要为固定炉排层燃炉。河南农业大学副研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉，该燃烧设备采用双层炉排结构，双层炉排的上炉门常开，作为燃料与空气进口；中炉门于调整下炉排上燃料的燃烧和清除灰渣，仅在点火及清渣时打开；下炉门用于排灰及供给少量空气。上炉排以上的空间相当于风室，上下炉排之间的空间为炉膛，其后墙上设有烟气出口。这种燃烧方式，实现了生物质成型燃料的分步燃烧，缓解生物质燃烧速度，达到燃烧需氧与供氧的匹配，使生物质成型燃料稳定、持续、完全燃烧，起到了消烟除尘作用。20世纪80年代末，我国哈尔滨工业大学与长沙锅炉厂等锅炉制造企业合作，研制了多台生物质流化床锅炉，可燃烧甘蔗渣、稻壳、碎木屑等多种生物质燃料，锅炉出力充分，低负荷运行稳定，热效率高达80％以上。浙江大学等也开展了相关研究工作。下面介绍两种国产的代表性锅炉。
1、无锡华光锅炉股份有限公司
锅炉为单锅筒、集中下降管、自然循环、四回程布置燃秸秆炉。炉膛采用膜式水冷壁,炉底布置为水冷振动炉排。在冷却室和过热器室分别布置了高温过热器、中温过热器和低温过热器。尾部采用光管式省煤器及管式空气预热器。炉膛、冷却室和过热器室四周全为膜式水冷壁,为悬吊结构。锅筒中心线标高为32100m。锅炉按半露天。布置进行设计。
2、济南锅炉集团有限公司
济南锅炉集团有限公司在采用丹麦Bwe技术生产生物质锅炉的同时,也开发出循环流化床生物质锅炉,其燃料主要为生物质颗粒。其燃料主要通过机械压缩成型,一般不需添加剂,其颗粒密度可达到1～017t/m3,这样就解决了生物质散料因密度低造成的燃料运输量大的问题。但颗粒燃料的生产电耗高,一般每生产1t颗粒燃料需耗电30～
55kw,因而成本较高,大约在300元/t。循环流化床锅炉炉内一般需添加粘土、石英沙等作为底料已辅助燃烧。由于燃料呈颗粒状,因而上料系统同输煤系统一致,很适于中小型燃煤热电厂的生物质改造工程,在国家关停中小型燃煤(油)火力热电政策和鼓励生物质能开发政策下有广阔的市场前景。
四、我国生物质直燃发电政策
我国具有丰富的新能源和可再生能源资源，近几年在生物质能开发利用方面取得了一些成绩。2005年2月28日通过了《可再生能源法》，其中明确指出“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”，它的颁布和实施为我国可再生能源的发展提供了法律保证和发展根基。随后，与之配套的一系列法律、法规、政策等陆续出台，如《可再生能源发电有关管理规定》(发改能源[2006]13号)、《可再生能源发电价
格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(发改价格[2007]44号)、《关于2006年度可再生能源电价补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2007]
2446号)、《关于2007年1—9月可再生能源电价附加补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2008]640号)等的。与此同时，国务院有关部门也相继了涉及生物质能的中长期发展规划，生物质能的政策框架和目标体系基本形成。2012年科技部日前就《生物质能源科技发展"十二五"重点专项规划》、《生物基材料产业科技发展"十二五"专项规划》、《生物种业科技发展"十二五"重点专项规划》、《农业生物药物产业科技发展"十二五"重点专项规划》等公开征求意见。表示将建立政府引导和大型生物质能源企业集团参与科技投入机制，推进后补助支持方式向生物质能源科技创新倾斜，形成政府引导下的多渠道投融资机制。这些政策的出台为生物质发电技术在我国的推广利用提供了有力的保障。
四、高效洁净生物质锅炉的开发应用建议
（一）重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备
目前对生物质直接燃烧的研究，比较多地集中在生物质燃烧特性、燃烧方法和燃烧技术等方面，而对各种燃烧技术的经济性研究较少，更缺乏对不同燃烧方法、燃烧技术经济性的比较分析。实际上，由于生物质(尤其是农作物秸秆)原料来源地分散，收集、运输、贮存都需要一定的成本，有些燃烧技术需先对生物质燃料进行干燥、破碎等前期加工处理，真正适用的、值得推广的是能源化利用总成本最低、从收集到燃烧前期加工处理过程耗能最少、对环境影响最小的技术。例如，对于秸秆类生物质，捆烧将会是最有市场竞争力的燃烧方法，所以，应针对我国农村耕种集约化程度较低的现状，开发各种秸秆的小型打捆机械，并重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备。农林加工剩余物(如甘蔗渣、稻壳、废木料等)则宜就地或就近燃烧利用，如剩余物数量较大且能常年保证供应，则可作为热能中心或热电联产锅炉燃料，热电联产的锅炉型式应优先采用循环流化床锅炉，数量较少或不能保证常年供应的，则可采用能与煤混烧的燃烧设备。
（二）加大科技支撑力度,加强产学研结合,突破关键技术和核心装备的制约
加大科技支撑力度,尽快将生物质能源的研究开发纳入重大专项,开发低成本非粮原料生产燃料乙醇和高效酶水解及高效发酵工艺,研究可适用不同原料、节能环保的具有自主知识产权的生物柴油绿色合成工艺,开发适宜中国不同区域特点的高效收集秸秆资源、发展成型燃料的关键生产技术与装备。
（三）做好技术方面控制
生物质锅炉的开发过程中应当克服以下技术问题：
1、粉尘控制与防火防爆
目前生物质电厂的燃料储运是在常压下进行的，由于生物质燃料自身的特点，在其粉碎过程中或者在运输过程中出现落差的情况下，会产生大量的粉尘，导致了上料系统合锅炉给料系统的粉尘含量高，粉尘浓度甚至进入爆炸极限范围，存在极大的安全隐患。
针对这种情况，需要我们根据国内燃料供应情况，在燃料粉碎、运输及上料环节上对生产工艺做相应修改，如采用封闭式负压储运；在落差较大的位置设置除尘装置；增设粉尘浓度传感器对粉尘进行实时监测；保持料仓的通风性良好，监测并控制料仓的温度、湿度。
2、燃料输送系统的简化
目前燃料输送系统和锅炉给料系统环节较多，工艺复杂，螺旋和斗式提升机经常堵塞的现象。燃料输送系统故障会导致炉前料仓断料，不能满足锅炉负荷下的燃料供应。
为了避免这种现象发生，可以考虑改进现有的给料工艺，减少给料环节，不采用斗式提升机，改用栈桥、皮带，直接将料仓的料输送到炉前料仓。同时严格控制燃料湿度和粒度，防止燃料结团、缠绕，并改进自动化控制手段，保证输料系统连续稳定运行。
3、结焦和腐蚀
生物质燃料的成分和煤粉存在极大差异，尤其灰分中含有大量碱金属盐，这些成分导致其灰熔点较煤粉的灰熔点低，容易产生沾污结焦和腐蚀。因而生物质锅炉产生结焦、腐蚀的工况参数与普通燃煤炉不同，应该根据燃料性质及燃烧特性的不同，对锅炉及其辅助设备的工艺设计提出不同要求，并改进相关自动化控制使工艺运行环境符合现有设备要求。
随着国家大气污染排放标准的提高，因重视对废气排放的控制，炉内脱硫技术是控制空气污染的有效方法。循环流化床是我国燃煤发电重要的清洁煤技术。历经二十余年的发展，我国掌握了300mw亚临界循环流化床锅炉设计制造运行的系统技术，发展超临界参数循环流化床锅炉已经势在必行。国家发改委自主研发超临界600mwCFB锅炉是当前技术的典范。
参考文献
[1]刘强,段远源,宋鸿伟.生物质直燃有机朗肯循环热电联产系统的热力性能分析[j].中国电机工程学报,2013年26期.
生物质燃料管理篇5
关键词：CFB锅炉改造生物质实践
中图分类号：tK223文献标识码：a文章编号：
1前言
连云港协鑫生物质发电有限公司是协鑫集团控股有限公司投资兴建的环保型热电联产企业，公司地处江苏省连云港市赣榆县经济开发区内。项目设计规模为三炉二机，一期工程为二炉二机，主要设备选型为二台15mw抽凝式汽轮发电机组，配套二台75t/H循环流化床锅炉，机组于2005年7月投产发电，同年10月实现了对热用户供热。
以煤炭为主的能源消费结构及能源利用效率低下等因素使我国环境恶化日益严重，生态遭到破坏，So2、Co2排放量分别列世界第一、第二位，造成的经济损失约占GDp总量的3%—7%。然而我国生物质能资源非常丰富，椐初步统计，我国生物质能如用以代替煤炭发电，近期可相当5亿吨标煤，远期可相当10亿吨标煤以上。
连云港协鑫生物质发电有限公司从09年初开始，利用原有工厂厂区，对公司原有的2台75t/H循环流化床燃煤锅炉（CFB锅炉）进行了全燃生物质技术改造。经过8个月努力，实现了企业从燃煤到全燃生物质的根本转变，燃煤电厂成功升级为全燃生物质电厂。目前连续运行已超过4年时间，运行情况稳定良好，达到了预期目标。
全燃技术改造的可行性
连云港协鑫发电有限公司地处连云港市赣榆县，赣榆县是一个农业生态县，生物质资源非常丰富，全县85万亩耕地面积，年产各种秸秆类生物质资源总量达到80万吨，扣除各种减量因素及农民自用量后，仍有40万吨左右的生物质资源可以供综合利用。同时连云港协鑫生物质发电有限公司前阶段，在循环流化床锅炉大比例（≥80%）掺烧生物质秸秆运行方面已摸索出较成熟经验，因此对循环硫化床燃煤锅炉进行全燃生物质改造是可能的。
生物质燃料的特性
北京国家煤炭质量监督检验中心对连云港及周边送检生物质样品的化验结果，见表1、表2所示：
表1、生物质工业分析及元素分析
表2生物质灰成分分析
表3生物质灰熔融性分析
通过上表分析，生物质成分组成、特性、产地、气候及生产过程等变化很大，仍具有共性：
1.1工业分析
送检样品很干水分较低，实际收购水分较大，从我们公司收购入炉情况看，水分有时会在40%左右。生物质的灰分一般较低，除稻壳和稻草在14%左右，其余都在6%以下；挥发份较高60%-80%，固定碳在10%-20%之间。
1.2元素分析
生物质应用基含碳在40%左右，氧量35%左右，氢5%左右，硫0.05%-0.2之间。生物质与煤炭对比，生物质为低炭燃料，属于清洁能源，含硫量少、含氯量小、含灰量低，生物质中有害物质，硫、灰份等，仅为中质烟煤的1/10左右（煤炭含硫一般高于0.8%）。同时，生物质燃烧时Co2的排放，和生物质生长时Co2的吸收，构成自然界的碳循环，因此，生物质能的利用，可有效减少So2排放形成的大气污染，并实现温室气体Co2零排放。.
1.3灰分分析
生物质的灰分中碱金属及氯在燃烧中会引起受热面的结渣、积灰及腐蚀。通过4年的运行锅炉的过热器、省煤器管道表面结渣积灰非常严重，2个月需要停炉清理一次。旋风分离器因积灰通流面积降低需要停炉清理。
1.4发热量及自然堆积密度
生物质收到基地位发热量一般在13-16mJ/Kg之间，与锅炉设计煤种20.31mJ/Kg相比，发热量低很多。生物质堆积密度较小，一般在120-160kg/m3之间，平均密度仅为煤炭的1/8。生物质的单位热值密度比煤炭低的多，约为煤炭的1/10。由于生物质自身特点，生物质的入炉问题是改造的重点和难点之一。
1.5燃烧特性
生物质自身挥发份含量很高，而CFB锅炉主要是通过内部蓄热循环提高炉效。生物质在炉内燃烧时间短、循环倍率低是降低炉效的一个因素。
二、全燃生物质产生主要问题采取的对策：
2.1．结焦问题
生物质燃料的灰熔点低，玉米秆灰熔点Dt1100℃，麦秆灰熔点Dt940℃，棉花秆灰熔点Dt12200℃，树枝灰熔点Dt1500℃，在燃烧时很容易引起炉膛内部结焦，解决结焦问题的关键是控制好温度。在运行中要注意在不影响锅炉效率的情况下控制好锅炉各个部分的温度加以控制：采用合理的风帽结构，确保在运行过程中床层流化均匀；控制锅炉床温800～900℃左右，炉膛出口烟温850～890℃左右，确保炉膛和布风板不结焦。
2.2．腐蚀问题
生物质燃料中的氯元素容易造成高温腐蚀和低温腐蚀。其中高温腐蚀主要发生在水冷壁和过热器处，其发生的条件有两个：一是由烟气温度和介质温度确定的工作点在腐蚀区，二是受热面管子附件是还原区。低温腐蚀主要在下级省煤器和空预器处，其发生的条件是管壁温度低于酸露点温度。针对高、低温腐蚀的情况，采取炉膛富氧燃烧、高温过热器最后两排管子采用喷涂处理、采用适当的排烟温度、空预器最后一排管组采用耐低温腐蚀的考登钢材料等解决。
2.3．高温粘结灰问题
生物质燃料中含有较多的碱金属，燃烧时容易在对流受热面形成高温粘结灰，堵塞烟道并引起积灰腐蚀，从而影响锅炉的效率和使用可靠性。针对高温粘结灰，可以采取及时补充循环物料，以加强内外循环冲刷作用、在过热器等易积灰处布置吹灰器、人工定期停炉清理冲洗等来解决。通过4年的运行锅炉的过热器、省煤器管道表面结渣积灰非常严重，2个月需要停炉清理一次。
2.4.飞灰问题
改变二次风布局，降低烟气上升速度，增加炉内循环，确保细的燃料颗粒一次燃尽，增加水冷壁的辐射热交换，减少旋风分离器中二次燃烧份额，在控制旋风分离器中烟气温度的同时，确保旋风分离器不结焦分离效率得以保障。降低飞灰热损失。
2.5分离问题
生物质全燃改造后由于燃料品种质的改变，分离器磨损已经不存在，由于生物质的灰熔点较低，在分离器内会发生粘结，在旋风分离器四周增加吹扫风通过运行时间断扰动降低旋风分离器积灰，利用停炉进行清理可以解决此类问题。
结语
生物质全燃改造实现了锅炉改造的预期目标，系统运行正常，燃烧稳定，锅炉的热效率基本达到设计值。徐州电力试验中心试验报告认为：全燃生物质燃料时锅炉排烟温度及排烟氧量比纯燃用煤及掺烧时有所升高，因此排烟损失比较大。由于受热面没有改动，循环流化床燃煤锅炉进行全燃生物质改造后出力将有所下降，约下降为原来出力的80-85%左右。75t/H循环流化床燃煤锅炉改燃生物质，出力约为60-65t/H左右。
09年9月完成1#、2#循环流化床燃煤锅炉全燃生物质改造并全燃生物质运行发电，至今已4年多时间，运行状况稳定良好。通过数年刻苦努力探索，系统和设备不断修改完善，运行方式不断调整优化，道路虽然曲折，但在燃煤锅炉全燃生物质改造和运行方面也积累了丰富的经验。
参考文献
1、《循环流化床鼓励理论设计与运行》中国电力出版社1997
生物质燃料管理篇6
20世纪70年代，国际上第一次石油危机使发达国家和贫油国家重视石油替代，开始大规模发展生物质能源。生物质能源是以农林等有机废弃物以及利用边际土地种植的能源植物为主要原料进行能源生产的一种新兴能源。生物质能源按照生物质的特点及转化方式可分为固体生物质燃料、液体生物质燃料、气体生物质燃料。中国生物质能源的发展一直是在“改善农村能源”的观念和框架下运作，较早地起步于农村户用沼气，以后在秸秆气化上部署了试点。近两年，生物质能源在中国受到越来越多的关注，生物质能源利用取得了很大的成绩。沼气工程建设初见成效。截至2005年底，全国共建成3764座大中型沼气池，形成了每年约3.4l亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废弃物和污水1.2亿吨，沼气利用量达到80亿立方米。到2006年底，建设农村户用沼气池的农户达2260万户，占总农户的9.2%，占适宜农户的15.3%，年产沼气87.0亿立方米，使7500多万农民受益，直接为农民增收约180亿元。生物质能源发电迈出了重要步伐，发电装机容量达到200万千瓦。液体生物质燃料生产取得明显进展，全国燃料乙醇生产能力达到：102万吨，已在河南等9个省的车用燃料中推广使用乙醇汽油。
（一）固体生物质燃料
固体生物质燃料分生物质直接燃烧或压缩成型燃料及生物质与煤混合燃烧为原料的燃料。生物质燃烧技术是传统的能源转化形式，截止到2004年底，中国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1.89亿户，普及率达到70%以上。省柴节煤炉灶比普通炉灶的热效率提高一倍以上，极大缓解了农村能源短缺的局面。生物质成型燃料是把生物质固化成型后采用略加改进后的传统设备燃用，这种燃料可提高能源密度，但由于压缩技术环节的问题，成型燃料的压缩成本较高。目前，中国（清华大学、河南省能源研究所、北京美农达科技有限公司）和意大利（比萨大学）两国分别开发出生物质直接成型技术，降低了生物质成型燃料的成本，为生物质成型燃料的广泛应用奠定了基础。此外，中国生物质燃料发电也具有了一定的规模，主要集中在南方地区的许多糖厂利用甘蔗渣发电。广东和广西两省（区）共有小型发电机组300余台，总装机容量800兆瓦，云南也有一些甘蔗渣电厂。中国第一批农作物秸秆燃烧发电厂将在河北石家庄晋州市和山东菏泽市单县建设，装机容量分别为2×12兆瓦和25兆瓦，发电量分别为1.2亿千瓦时和1.56亿千瓦时，年消耗秸秆20万吨。
（二）气体生物质燃料
气体生物质燃料包括沼气、生物质气化制气等。中国沼气开发历史悠久，但大中型沼气工程发展较慢，还停留在几十年前的个体小厌氧消化池的水平，2004年，中国农户用沼气池年末累计1500万户，北方能源生态模式应用农户达43.42万户，南方能源生态模式应用农户达391.27万户，总产气量45.80亿立方米，相当于300多万吨标准煤。到2004年底，中国共建成2500座工业废水和畜禽粪便沼气池，总池容达到了88.29万立方米，形成了每年约1.84亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废物污水5801万吨，年发电量63万千瓦时，可向13.09万户供气。
在生物质气化技术开发方面，中国对农林业废弃物等生物质资源的气化技术的深入研究始于20世纪70年代末、80年代初。截至2006年底，中国生物质气化集中供气系统的秸秆气化站保有量539处，年产生物质燃气1.5亿立方米；年发电量160千瓦时稻壳气化发电系统已进入产业化阶段。
（三）液体生物质燃料
液体生物质燃料是指通过生物质资源生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。近年来，中国的生物质燃料发展取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。“十五”期间，在河南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂，总产能达到每年102万吨，现已在9个省（5个省全部，4个省的27个地（市））开展车用乙醇汽油销售。到2005年，这些地方除军队特需和国家特种储备外实现了车用乙醇汽油替代汽油。
但是，受粮食产量和生产成本制约，以粮食作物为原料生产生物质燃料大规模替代石油燃料时，也会产生如同当今面临的石油问题一样的原料短缺，因此，中国近期不再扩大以粮食为原料的燃料乙醇生产，转而开发非粮食原料乙醇生产技术。目前开发的以木薯为代表的非食用薯类、甜高粱、木质纤维素等为原料的生物质燃料，既不与粮油竞争，又能降低乙醇成本。广西是木薯的主要产地，种植面积和总产量均占全国总量的80%，2005年，木薯乙醇产量30万吨。从生产潜力看，目前，木薯是替代粮食生产乙醇最现实可行的原料，全国具有年产500万吨燃料乙醇的潜力。
此外，为了扩大生物质燃料来源，中国已自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术（称为甜高粱乙醇），目前，已经达到年产5000吨燃料乙醇的生产规模。国内已经在黑龙江、内蒙古、新疆、辽宁和山东等地，建立了甜高粱种植、甜高梁茎秆制取燃料乙醇的基地。生产1吨燃料乙醇所需原料－－甜高粱茎秆收购成本2000元，加上加工费，燃料乙醇生产成本低于3500元，吨。由于现阶段国家对燃料乙醇实行定点生产，这些甜高粱乙醇无法进入交通燃料市场，大多数掺入了低质白酒中。另外，中国也在开展纤维素制取燃料乙醇技术的研究开发，现已在安徽丰原生化股份有限公司等企业形成年产600吨的试验生产能力。目前，中国燃料乙醇使用量已居世界第三位。生物柴油是燃料乙醇以外的另一种液体生物质燃料。生物柴油的原料来源既可以是各种废弃或回收的动植物油，也可以是含油量高的油料植物，例如麻风树（学名小桐子）、黄连木等。中国生物柴油产业的发展率先在民营企业实现，海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司等都建成了年生产能力l万～2万吨的生产装置，主要以餐饮业废油和皂化油下脚料为原料。此外，国外公司也进军中国，奥地利一家公司在山东威海市建设年生产能力25万吨的生物柴油厂，意大利一家公司在黑龙江佳木斯市建设年生产能力20万吨的生物柴油厂。预计中国生物柴油产量2010年前约可达每年100万吨。
二、中国生物质能源发展政策
为了确保生物质能源产业的稳步发展，中国政府出台了一系列法律法规和政策措施，积极推动了生物质能源的开发和利用。
（一）行业标准规范生产，法律法规提供保障
本世纪初，为解决大量库存粮积压带来的财政重负和发展石化替代能源，中国开始生产以陈化粮为主要原料的燃料乙醇。2001年，国家计划委员会了示范推行车用汽油中添加燃料乙醇的通告。随后，相关部委联合出台了试点方案与工作实施细则。2002年3月，国家经济贸易委员会等8部委联合制定颁布了《车用乙醇汽油使用试点方案》和《车用乙醇汽油使用试点工作实施细则》，明确试点范围和方式，并制定试点期间的财政、税收、价格等方面的相关方针政策和基本原则，对燃料乙醇的生产及使用实行优惠和补贴的财政及价格政策。在初步试点的基础上，2004年2月，国家发展和改革委员会等8部委联合《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》，在中国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。同时，为了规范燃料乙醇的生产，国家质量技术监督局于2001年4月和2004.年4月，分别GBl8350－2001《变性燃料乙醇》和GBl8351－2001《车用乙醇汽油》两个国家标准及新车用乙醇汽油强制性国家标准（GBl835l一2004）。在国家出台相关政策措施的同时，试点区域的省份均制定和颁布了地方性法规，地方各级政府机构依照有关规定，加强组织领导和协调，严格市场准入，加大市场监管力度，对中国生物质燃料乙醇产业发展和车用生物乙醇汽油推广使用起到了重大作用。
此外，国家相关的法律法规也为生物质能源的发展提供保障。2005年，《中华人民共和国可再生能源法》提出，“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料、鼓励发展能源作物，将符合国家标准的生物液体燃料纳入其燃料销售体系”。国家“十一五”规划纲要也提出，“加快开发生物质能源，支持发展秸秆、垃圾焚烧和垃圾填埋发电，建设一批秸秆发电站和林木质发电站，扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力”。
（二）运用经济手段和财政扶持政策推动产业发展
除制定相应法律法规和标准外，2002年以来，中央财政也积极支持燃料乙醇的试点及推广工作，主要措施包括投入国债资金、实施税收优惠政策、建立并优化财政补贴机制等。一是投入国债资金4.8亿元用于河南、安徽、吉林3省燃料乙醇企业建设；二是对国家批准的黑龙江华润酒精有限公司、吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司、安徽丰原生化股份有限公司4家试点单位，免征燃料乙醇5%的消费税，对生产燃料乙醇实现的增值税实行先征后返；三是在试点初期，对生产企业按保本微利的原则据实补贴，在扩大试点规模阶段，为促进企业降低生产成本，改为按照平均先进的原则定额补贴，补贴逐年递减。
为进一步推动生物质能源的稳步发展，2006年9月，财政部、国家发展和改革委员会、农业部、国家税务总局、国家林业局联合出台了《关于发展生物质能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》，在风险规避与补偿、原料基地补助、示范补助、税收减免等方面对于发展生物质能源和生物化工制定了具体的财税扶持政策。此外，自2006年1月1日《可再生能源法》正式生效后，酝酿中与之配套的各项行政法规和规章也开始陆续出台。财政部2006年10月4日出台了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》，该办法对专项资金的扶持重点、申报及审批、财务管理、考核监督等方面做出全面规定。该《办法》规定：发展专项资金由国务院财政部门依法设立，发展专项资金的使用方式包括无偿资助和贷款贴息，通过中央财政预算安排。
三、中国生物质能源发展中存在的主要问题
尽管中国在生物质能源等可再生能源的开发利用方面取得了一些成效，但由于中国生物质能源发展还处于起步阶段，面临许多困难和问题，归纳起来主要有以下几个方面。
（一）原料资源短缺限制了生物质能源的大规模生产
由于粮食资源不足的制约，目前，以粮食为原料的生物质燃料生产已不具备再扩大规模的资源条件。今后，生物质燃料乙醇生产应转为以甜高粱、木薯、红薯等为原料，特别是以适宜在盐碱地、荒地等劣质地和气候干旱地区种植的甜高粱为主要原料。虽然中国有大量的盐碱地、荒地等劣质土地可种植甜高粱，有大量荒山、荒坡可以种植麻风树和黄连木等油料植物，但目前缺乏对这些土地利用的合理评价和科学规划。目前，虽然在西南地区已种植了一定数量的麻风树等油料植物，但不足以支撑生物柴油的规模化生产。因此，生物质燃料资源不落实是制约生物质燃料规模化发展的重要因素。
（二）还没有建立起完备的生物质能源工业体系，研究开发能力弱，技术产业化基础薄弱
虽然中国已实现以粮食为原料的燃料乙醇的产业化生产，但以其他能源作物为原料生产生物质燃料尚处于技术试验阶段，要实现大规模生产，还需要在生产工艺和产业组织等方面做大量工作。以废动植物油生产生物柴油的技术较为成熟，但发展潜力有限。后备资源潜力大的纤维素生物质燃料乙醇和生物合成柴油的生产技术还处于研究阶段，一些相对成熟的技术尚缺乏标准体系和服务体系的保障，产业化程度低，大规模生物质能源生产产业化的格局尚未形成。
（三）生物燃油产品市场竞争力较弱
巴西以甘蔗生产燃料乙醇1980年每吨价格为849美元，1998年降到300美元以下。中国受原料来源、生产技术和产业组织等多方面因素的影响，燃料乙醇的生产成本比较高，目前，以陈化粮为原料生产的燃料乙醇的成本约为每吨3500元左右，以甜高粱、木薯等为原料生产的燃料乙醇的成本约为每吨4000元。按等效热值与汽油比较，汽油价格达到每升6元以上时，燃料乙醇才可能赢利。目前，国家每年对102万吨燃料乙醇的财政补贴约为15亿元，在目前的技术和市场条件下，扩大燃料乙醇生产需要大量的资金补贴。以甜高粱和麻风树等非粮食作物为原料的燃料乙醇和生物柴油的生产技术才刚刚开始产业化试点，产业化程度还很低，近期在成本方面的竞争力还比较弱。因此，生物质燃料成本和石油价格是制约生物质燃料发展的重要因素。
（四）政策和市场环境不完善，缺乏足够的经济鼓励政策和激励机制
生物质能源产业是具有环境效益的弱势产业。从国外的经验看，政府支持是生物质能源市场发育初期的原始动力。不论是发达国家还是发展中国家，生物质能源的发展均离不开政府的支持，例如投融资、税收、补贴、市场开拓等一系列的优惠政策。2000年以来，国家组织了燃料乙醇的试点生产和销售，建立了包括燃料乙醇的技术标准、生产基地、销售渠道、财政补贴和税收优惠等在内的政策体系，积累了生产和推广燃料乙醇的初步经验。但是，由于以粮食为原料的燃料乙醇发展潜力有限，为避免对粮食安全造成负面影响，国家对燃料乙醇的生产和销售采取了严格的管制。近年来，虽有许多企业和个人试图生产或销售燃料乙醇，但由于受到现行政策的限制，不能普遍享受到财政补贴，也难以进入汽油现有的销售渠道。对于生物柴油的生产，国家还没有制定相关的政策，特别是还没有生物柴油的国家标准，更没有生物柴油正常的销售渠道。此外，生物质资源的其它利用项目，例如燃烧发电、气化发电、规模化畜禽养殖场大中型沼气工程项目等，初始投资高，需要稳定的投融资渠道给予支持，并通过优惠的投融资政策降低成本。中国缺乏行之有效的投融资机制，在一定程度上制约了生物质资源的开发利用。
四、中国生物质能源未来的发展特点和趋势
（一）逐步改善现有的能源消费结构，降低石油的进口依存度
中国经济的高速发展，必须构筑在能源安全和有效供给的基础之上。目前，中国能源的基本状况是：资源短缺，消费结构单一，石油的进口依存度高，形势十分严峻。2004年，中国一次能源消费结构中，煤炭占67.7%，石油占22.7%，天然气占2.6%，水电等占7.0%；一次能源生产总量中，煤炭占75.6%，石油占13.5%，天然气占3.o%，水电等占7.9%。这种能源结构导致对环境的严重污染和不可持续性。中国石油储量仅占世界总量的2%，消费量却是世界第二，且需求持续高速增长，1990年的消费量刚突破1亿吨，2000年达到2.3亿吨，2004年达到3.2亿吨。中国自1993年成为石油净进口国后，2005年进口原油及成品油约1.3亿吨，估计2010年将进口石油2.5亿吨，进口依存度将超过50%。进口依存度越高，能源安全度就越低。中国进口石油的80%来自中东，且需经马六甲海峡，受国际形势影响很大。
因此，今后在厉行能源节约和加强常规能源开发的同时，改变目前的能源消费结构，向能源多元化和可再生清洁能源时代过渡，已是大势所趋，而在众多的可再生能源和新能源中，生物质能源的规模化开发无疑是一项现实可行的选择。
（二）生物质产业的多功能性进一步推动农村经济发展
生物质产业是以农林产品及其加工生产的有机废弃物，以及利用边际土地种植的能源植物为原料进行生物能源和生物基产品生产的产业。中国是农业大国，生物质原料生产是农业生产的一部分，生物质能源的蕴藏量很大，每年可用总量折合约5亿吨标准煤，仅农业生产中每年产生的农作物秸秆，就折合1.5亿吨标准煤。中国有不宜种植粮食作物、但可以种植能源植物的土地约l亿公顷，可人工造林土地有311万公顷。按这些土地20%的利用率计算，每年约可生产10亿吨生物质，再加上木薯、甜高粱等能源作物，据专家测算，每年至少可生产燃料乙醇和生物柴油约5000万吨，农村可再生能源开发利用潜力巨大。生物基产品和生物能源产品不仅附加值高，而且市场容量几近无限，这为农民增收提供了一条重要的途径；生物质能源生产可以使有机废弃物和污染源无害化和资源化，从而有利于环保和资源的循环利用，可以显著改善农村能源的消费水平和质量，净化农村的生产和生活环境。生物质产业的这种多功能性使它在众多的可再生能源和新能源中脱颖而出和不可替代，这种多功能性对拥有8亿农村人口的中国和其他发展中国家具有特殊的重要性。
（三）净化环境，进一步为环境“减压”
随着中国经济的高速增长，以石化能源为主的能源消费量剧增，在过去的20多年里，中国能源消费总量增长了2.6倍，对环境的压力越来越大。2003年，中国二氧化碳排放量达到8.23亿吨，居世界第二位。2025年前后，中国二氧化碳排放量可能超过美国而居首位。2003年，中国二氧化硫的排放量也超过了2000万吨，居世界第一位，酸雨区已经占到国土面积的30%以上。中国二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2／3均来自燃煤。预计到2020年，氧化硫和氮氧化物的排放量将分别超过中国环境容量30%和46%。《京都议定书》已对发达国家分配了2012年前二氧化碳减排8%的指标，中国是《京都议定书》的签约国，承担此项任务只是时间早晚的问题。此外，农业生产和废弃物排放也对生态环境带来严重伤害。因此，发展生物质能源，以生物质燃料直接或成型燃烧发电替代煤炭以减少二氧化碳排放，以生物燃油替代石化燃油以减少碳氢化物、氮氧化物等对大气的污染，将对于改善能源结构、提高能源利用效率、减轻环境压力贡献巨大。
（四）技术逐步完善，产业化空间广阔
从生物质能源的发展前景看，第一，生物乙醇是可以大规模替代石化液体燃料的最现实选择；第二，对石油的替代，将由e85（在乙醇中添加15%的汽油）取代e10（汽油中添加10%的乙醇）；第三，FFVs（灵活燃料汽车）促进了生物燃油生产和对石化燃料的替代，生物燃油的发展带动了传统汽车产业的更新改造；第四，沼气将规模化生产，用于供热发电、（经纯化压缩）车用燃料或罐装管输；第五，生物质成型燃料的原料充足，技术成熟，投资少、见效快，可广泛用于替代中小锅炉用煤，热电联产（CHp）能效在90%以上，是生物质能源家族中的重要成员；第六，以木质纤维素生产的液体生物质燃料（Bff。）被认为是第二代生物质燃料，包括纤维素乙醇、气化后经费托合成生物柴油（Ft柴油），以及经热裂解（tDp）或催化裂解（CDp）得到的生物柴油。此外，通过技术研发还将开拓新的资源空间。工程藻类的生物量巨大，如果能将现代生物技术和传统育种技术相结合，优化育种条件，就有可能实现大规模养殖高产油藻。一旦高产油藻开发成功并实现产业化，由藻类制取生物柴油的规模可以达到数千万吨。
据专家预测估计，到2010年，中国年生产生物燃油约为600万吨，其中，生物乙醇500万吨、生物柴油100万吨：到2020年，年生产生物燃油将达到1900万吨，其中，生物乙醇1000万吨，生物柴油900万吨。
生物质燃料管理篇7
的可燃介质遇点火源即可燃烧或爆炸。管道经常发生破裂泄漏的部位主要有：与设备连接的焊缝处；阀门
密封垫片处；管段的变径和弯头处；管道阀门、法兰、长期接触腐蚀性介质的管段；输送机械等。
关键词：化工管道；火灾爆炸；预防分析；
中图分类号：tU81文献标识码：a文章编号：
1.泄漏引起火灾爆炸
石油化工管道大多输送易燃易爆介质，管道破裂泄漏时极易导致火灾和爆炸事故。这是因为泄漏的可燃介质遇点火源即可燃烧或爆炸。管道经常发生破裂泄漏的部位主要有：与设备连接的焊缝处；阀门密封垫片处；管段的变径和弯头处；管道阀门、法兰、长期接触腐蚀性介质的管段；输送机械等。
管道质量因素泄漏，如设计不合理，管道的结构、管件与阀门的连接形式不合理或螺纹制式不一致，未考虑管道受热膨胀问题；材料本身缺陷，管壁太薄、有砂眼，代材不符合要求；焊接质量低劣，焊接裂纹、错位、烧穿、未焊透、焊瘤和咬边等；阀门、法兰等处密封失效。
管道工艺因素泄漏，如管道中高速流动的介质冲击与磨损；反复应力的作用；腐蚀性介质的腐蚀；长期在高温下工作发生蠕变；低温下操作材料冷脆断裂；老化变质；高压物料窜入低压管道发生破裂等。
外来因素破坏，如外来飞行物、与机器的振动、气流脉动引起振动地震，地基下沉等。狂风等外力冲击；设备摇摆；施工造成破坏；操作失误引起泄漏，如错误操作阀门使可燃物料漏出；超温、超压、超速、超负荷运转；维护不周，不及时维修，超期和带病运转等。
2．管道内形成爆炸性混合物
在停车检修和开车时，未对管道进行置换，或采用非惰性气体置换，或置换不彻底，空气混入管道内，形成爆炸性混合物；检修时在管道(特别是高压管道)上未堵盲板，致使空气与可燃气体混合；负压管道吸入空气；操作阀门有误使管道中漏入空气，或使可燃气体与助燃气体混合，遇引火即发生爆炸。
3．管道内超压爆炸
管道的超压爆炸与反应容器的操作失误或反应异常有关，冷却介质输送管道出现故障，导致冷却介质供应不足或中断，使生产系统发生超温、超压的恶性循环，最终导致设备、管线发生超压爆炸事故。
4．管道内堵塞爆炸
管道发生堵塞，会使系统压力急剧增大，导致爆炸破裂事故。
输送低温液体或含水介质的管道，在低温环境条件下极易发生结冰“冻堵”，尤其是间歇使用的管道，流速减慢的变径处、可产生滞留部位和低位处是易发生“冻堵”之处。
输送具有粘性或湿度较高的粉状、颗粒状物料的管道，易在供料处、转弯处粘附管壁最终导致堵塞。
5．发生自燃火灾
管道内结焦、积炭，在高温高压下易自燃，引起燃烧或爆炸。管道内介质与温度超过自燃点的物质接触便会自燃。
6．具有多种引火源
危险物料输送管道周围具有摩擦撞击、明火、高温热体、电火花、雷击等多种外部点火源。可燃物料从管道破裂处或密封不严处高速喷出时会产生静电，成为泄漏的可燃物料或周围可燃物的引火源。
7．易成为火灾蔓延的通道
由于管道连接着各种设备，管道发生火灾，不但影响管道系统的正常运行，而且还会使整个生产系统发生连锁反应，事故迅速蔓延和扩大，特别是管内介质有毒时，对人的生命威胁更大、在管道中传播的爆炸，一定条件下会发生由爆燃向爆轰的转变，对生产设备、厂房等建筑物造成严重的破坏。
8．高压氧气管道的燃烧事故原因
高压氧气管道一般都采用钢管。但是在阀门的操作过程中，屡次发生过管道本身的燃烧引起高压氧气喷出的事故。还有在高压氧气瓶充装工厂中见到的高压氧气管道的燃烧弓[起的喷出事故，瓶阀飞出伤人等等。因案例较多，在此不再一一列举，事故案例可参见《深冷技术》。这种事故不是单纯的气体喷出事故，而是输送高压氧气的钢管或阀门，由于在里面的高压氧介质中被点火燃烧，使管壁穿孑L，喷出高压气体的事故。其直接原因是基于铁和氧之间的化学反应，是一种金属火灾。
9.化工管道火灾爆炸事故的预防措施
9.1遵守安全布置原则
输送火灾危险性为甲、乙类介质或有毒、腐蚀性介质的管道，不应穿过与其无关的建筑物、构筑物。集中敷设于同一管架上的各种介质管道必须留有规定的间距。多层管架中的热料管道应布置在最上层，腐蚀性介质管道应布置在最下层；易燃液体及液化石油气体管道严禁与蒸汽、热料管道相邻布置；助燃与可燃介质管道之间，宜用不燃物料管道隔开或保持不低于250mm的间距。
9.2选材、设计、加工、安装合理
根据输送介质的性质、温度、压力和流量等因素正确选择管材，不可随意选用代材或误用，不得使用存有缺陷的管材。
管道穿墙、楼板和屋面时，应加套管、防火肩、防水帽等装置。焊缝、法兰等接头均应避开墙和楼板。管道和管件不得与管架直接接触，应按设计温度、压力等要求，采取加置木垫、软金属片或橡胶石棉垫等措施隔离。
9.3采取防腐措施
根据输送物料的腐蚀性选择耐腐蚀材料。
定期检测管道的受腐情况，尤其是敷设于地下的管网系统，及时修复或更换腐蚀严重的部位。
9.4消除管道残余应力
增加柔性设为了减弱热应力的破坏作用，采用增加管系可挠性，缓解热应力的热补偿方法，如采用专用的热补偿器；利用弹簧吊架结构或止动器约束管道在约束方向上的位移，在设备管口附近设置固定支架，削弱管口的应力和力矩，加设弯管，改变管道走向等。
9.5严格安全操作
生产操作过程中严格按照工艺要求控制物料的输送温度、压力、流速等工艺参数，尤其是用于输送可燃气体、可燃液体、可燃粉粒状物料的管道，输送速度不应高于工艺值。
冷却介质的输送管道要确保冷却介质的供应量，避免中断，以防止生产系统出现超温、超压的恶性循环。
及时清除管道内的污垢、沉淀等沉积物，并严禁采用铁质工具或能产生火星的器具输通易燃易爆、易自燃的不安定沉积物。
9.6加强防火安全管理
遵照《压力管道安全管理与监察规定》定期进行检测管道的泄漏和受损情况，防止管道系统出现跑冒滴漏现象。
停车检修和开车前应按规定进行管道的排气置换作业，检测合格后方可动火检修或开车。进行动火检修作业时，要严格执行动火作业的各项规章制度。
9.7采取防静电措施
粉粒状物料的输送管道应选用导电性能良好的材料制造，并设性能良好的静电消除装置。工厂和车间的氧气管道、乙炔管道、油料储运设备、通风装置、空气管道等必须连成一个整体，并予以接地。
9.8设置防火防爆安全装置
在容易发生超压爆炸的管道上需设置安全阀等防爆卸压装置；在容易造成火焰传播的管道上需设置水封、砂封、阻火器或防火阀。在高压和低压系统之间的接点处和容易发生倒流的管道上、需设置止回阀和切断阀。在泵和阀门的进口装设管道过滤器，防止由于杂质或夹杂物造成事故。具有着火爆炸危险的输送管道，应配备惰性介质管线保护。可燃气体的尾气排放管线应用氮气封或设置阻火器等防止火势蔓延的装置。火灾危险性较大的密集管网系统可设置可燃气体浓度检测报警装置，以及时发现火险隐患，亦可设置水喷淋等灭火设施，以便及时扑救初起火灾。
9.9防止氧气管道的燃烧事故。
在高压氧气管道的内壁、阀门、接头等的表面，应平滑无突起部位，且对管内气流不会造成死角。
氧气管道要尽量采用直管，少用弯头，以便磨损。
管内无油或不许管内残留洗涤剂。
生物质燃料管理篇8
【关键词】生物质燃烧特性积灰结渣硫指数氯指数
1引言
全球气候变暖日益显著，已成为各国政府和公众关注的焦点。生物质在锅炉中燃烧，是最直接的生物质能利用方式，是实现我国发展可再生能源、控制碳排放目标的重要手段之一。由于生物质与煤在大容量燃煤锅炉中的混合燃烧发电技术，具有投资改造费用和运行费用低、热效率比直燃锅炉高、通过主燃料煤的调整可以弥补生物质燃料来源特性多变等特点，是国际上先进的生物质能发电技术方向，利用生物质混烧发电是我国资源利用的迫切需要，也是解决能源出路的有效途径之一。
2009年12月26日国家修正的《可再生能源法》明确提出：国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料，鼓励发展能源作物。《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年全国生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨、生物质发电总装机容量要达到2000万kw，年替代2800万吨标准煤。国家环境保护总局、国家发展和改革委员会下发的环发[2006]82号文件《关于加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》中规定：“国家鼓励对常规火电项目进行掺烧生物质的技术改造，当生物质掺烧量按照热值换算低于80%时，应按照常规火电项目进行管理。”
此时生物质的燃烧特性对于大规模锅炉就显得极为重要，了解和利用生物质的燃烧特性对于生物质与煤的混烧发电有着至关重要的作用。而生物质作为燃料同时也面临着新的挑战：生物质燃料中的碱金属含量很大，燃烧时很容易在炉膛内部产生积灰，积灰会增大热阻，减小锅炉效率，造成经济损失的同时，大热阻也会产生安全隐患[1]；而碱金属和酸性离子在高温下也会腐蚀炉体表面[2]导致重大后果。这些问题不得到克服，生物质的混烧发展就难以继续。
到目前为止，针对生物质的积灰的研究有很多，一些文献中采用熔渣指数构建模型进行预测[3]还有一些运用灰熔点温度进行预测[4]。随着计算流体力学（CFD）的发展，CFD已经成为了生物质积灰预测系统的重要组成部分[5]，但是在建立模型的过程中，存在着大量的估计以及经验公式作为计算模型，而以往的研究多是以单独的煤或者大量的煤和少量的生物质的混烧作为模型背景的，随着以后可能出现的生物质燃料比例的上升乃至单独生物质燃烧的锅炉，煤占主导的燃烧模型会出现比较大的偏差，那么对生物质燃烧以及结渣特性的研究作为CFD模型的参数补充就显得尤为重要。在生物质燃料的发展中，寻找生物质燃烧积灰过程中的结渣特性的规律迫在眉睫。
本实验对常见并具有代表性的十种生物质进行单独燃烧，观察和分析它们在燃烧过程中的特性以及结渣现象，并对燃烧现象进行tGa分析，再以熔渣指数为基础，加入对其他元素（硫元素和氯元素）的考虑并对结渣现象进行分析，对十种生物质积灰速率进行估计以及拟合，希望找到一种对于生物质燃烧和积灰结渣特性有效而相对准确的预测体系，一方面为大型利用生物质的发电方式提供生物质燃烧特性，另一方面也为今后CFD模型的数据补充提供生物质相关的参数。
2实验介绍
2.1实验材料
本项目的研究共收集了十种代表性的燃料，分别为小麦秆、水稻秆、玉米秆、大豆秆、棉花秆、油菜秆、玉米芯、稻壳、树皮、木片十种生物质。从大的类型上，这十种生物质除了木片和树皮属于木本植物之外，其他的都是草本植物。在实验中需要用不同的方法进行粉碎，对十种生物质秸秆都进行了磨碎（磨碎粒度200-300um），以进行燃烧特性、一维炉积灰实验研究。
表1分别给出十种生物质燃料的燃料特性分析（按设计燃料35.5%水分折算），从表中可以看出，十种生物质燃料挥发份含量很高，在41.86%-52.68%之间，而固定碳含量偏低，固定碳含量在8.72%-13.51%之间；生物质燃料的发热量普遍不高，十种生物质的低位发热量范围在9.41-11.45mJ/kg，不到煤的一半；灰分含量总体水平不高，但十种生物质差别很大，灰分最低的玉米芯仅有1.12%的灰分，而稻壳的灰分含量达到了12.26%，差别非常明显。
表2中给出的是这是种生物质结焦的灰化学成分以及其含量，十种生物质的灰成分区别较大，重要积灰成分等含量有着明显的差异。
2.2实验设备
实验在清华大学一台25kw的高温一维炉实验系统上进行，如图1所示，煤粉或其他燃料可以通过一台1-8kg/h给粉量刷式微量称重螺旋给料机进行实时定量给料，由一次风气力输送送到多燃料组合燃烧器的一次风入口。多燃料组合燃烧器的配风由一次风和二次风构成，二次风经过电加热器时，其温度被加热到400℃后，通过燃烧器出口旋流片加旋后送入到一维下行炉中，一次风和二次风在下行炉燃烧器出口区域形成了一段回流区域，增加烟气的返混，以增强燃烧器出口燃料的加热，以及实现燃料和空气的快速混合。燃烧在直径为150mm、高3.2m的下行炉膛中进行，燃尽后的烟气经过烟气冷却器、布袋除尘器后排入到大气中。
本研究中，选用刮板式给料机（mFoV-1Vo）为一维炉系统输送生物质燃料，输送速度调节范围是0.1-20cc/min。使用的高温积灰采样系统为清华大学自行设计具有自主专利的积灰取样系统，除了能够进行实验室的积灰实验外，也可以用于实际锅炉中的积灰采集实验。其中采样管外径根据采样当地的流场参数确定，保证积灰采样时流场条件贴近实际情况。
本项目考察生物质烧结积灰的影响，选择采样管表面温度：600℃。当一维炉实验系统达到预定工况并稳定后，火焰区温度约为1150℃，采样处烟气温度降至750℃左右，采样时间为60min，各工况生物质燃料输送速度均设置600g/h。
样品的热重分析实验采用德国netSCH公司的Sta-409C/3F热重分析仪，该仪器可以同时进行试样的tG和DSC/Dta分析。本次测试采用空气作为环境气体，按照10℃/min的升温速率由室温升温到1000℃，测量燃烧失重曲线。
3实验结果分析
事实上，不同生物质的灰含量都有很大差别，而实验积灰温度为600℃，各种物质在60min的积灰量在表3中给出。本文分别从燃料燃烧过程中的失重速率以及燃料自身的结渣特性分析生物质燃烧过程中的积灰情况。
3.1生物质燃烧特性的tGa分析
通过tGa分析可以得到生物质的热稳定性和组分特点，在本次在燃烧特性实验中，生物质的燃烧特性以tG、DtG燃烧分布曲线来反映，样品的失重过程可以假设分成3个阶段：①由于样品中的吸附水和挥发气体析出，温度在200℃以下；②生物质样品中的半纤维素、纤维素以及木质素的热解和挥发分的燃烧反应，温度在200―350℃；③生物质中剩余木质素热解以及焦炭燃烧，温度在350―600℃。其特性参数有以下：
（1）着火温度ti（℃）。着火温度是燃料着火性能的主要指标，着火温度越低，表明燃料的着火性能越好。
（2）最大失重速率（最大燃烧速率）（dw/dt）max，%/min，DtG曲线上的峰值点所对应的反应过程中最快的反应速率即是最大燃烧速率，（dw/dt）max越大，挥发分释放得越强烈。
（3）tmax最大失重速率所对应的温度，℃。tmax越低，则挥发分的释放高峰出现得越早，越集中，对着火越有利；反之，则越不利于着火。
实验中的十种生物质的tG-DtG曲线中的各个样品的主要燃烧特性如表4所示。与煤的着火温度相比，生物质的着火温度很低，由表中可以看出，十种生物质的着火温度在220℃-286℃之间，豆杆的着火温度最低，为220℃，着火温度最高的树皮也仅仅286℃；在从最大失重速率及其对应的温度来看，十种生物质的最大失重速率发生在269℃-335℃之间，相对来说十种生物质的tmax都比较低，玉米芯最大失重速率对应的温度最低，为269℃，树皮最大失重速率对应的温度最高，为335℃；从开始着火到最大失重速率出现，十种生物质的温度浮动都很小，在30℃-72℃之间，说明生物质会迅速析出挥发份，迅速燃烧。
生物质由于其成分的原因，无论在着火温度，还是最大失重温度上跟煤都有较大区别（煤着火温度350―450℃左右，最大失重温度在500℃左右[6]），由于其着火温度和最大失重温度低，是着火性能非常好燃料；另一方面，也说明煤和生物质的燃烧特性有所区别，用煤的燃烧参数代替生物质是不够准确的。
本实验中的积灰速率和燃料燃烧最大失重速率关系如图2所示。由于趋势明显不符，去掉了稻杆的数据（最大失重速率11.8（dw/dt）max（%/min），积灰速度9.12（mg/min）），可能由于测量中对其最大失重速率的测量计算存在偏差或者植物自身的特殊属性。在其余的9个数据中当（dw/dt）max处在8（%/min）左右的时候生物质的积灰速率达到最大，当在8（%/min）左右，无论增大或减小，都会使得其积灰速率有所减小。
一方面，积灰的形成，初期机制是凝结成核，包括气相成灰物质的冷凝以及较细小颗粒的沉积，当燃料失重速率小时（小于8（%/min）），成灰物质会形成以K为代表的碱金属涂层，增大采样管的表面粘性，积灰速率会随着燃料的失重增快而增大；如果燃料失重速率大（大于8（%/min）），含有Si，al等元素的飞灰也会很快析出，并且被捕集，与容易析出的高反应性碱金属共同构成采样管外壁，使得外层采样管的粘性下降，对飞灰的捕集能力下降，此时即使燃料失重速率变大，也会使得积灰速率下降；如果积灰速率很大，采样管表面热阻也会在短时间内大大增加，温度升高，熔融态的成灰物质比例增多，表面粘附力又一次增强，但伴随积灰增厚，外层积灰更容易在大速率产生的飞灰的冲刷下脱落，当二者达到平衡时，成为积灰的“饱和”态，形成稳定的积灰。
另一方面，积灰的形成不仅和燃料的失重速率相关，和燃料的灰成分特性也有很大的关系。不同的灰成分的燃料会表现出来不同的特性，其积灰速率也会受到很大影响。这一点在文章的后面给予说明。
3.2生物质的熔渣指数分析
3.2.1熔渣指数
很多文献中都提到过熔渣指数Slaggingindex[7]，用来预测生物质或煤的结焦特性，基本的理念是基于碱性氧化物和酸性氧化物的比值作为基础，然后进行分析，一般的公式如下：
有些时候这个指数也会添加一些其他的因素作为修正。但是，由于添加的修正因素并不会影响大的趋势，在众多涉及这个参数的文献中[7][8]，都提到，在Si位于0.75-2.0这个范围的时候结渣强度会非常大，而小于0.75或是大于2.0范围都会使结渣强度降低。
而在本实验中的熔渣指数和积灰速率的关系正如图3所示，由于油菜杆和豆杆的灰成分中的碱性氧化物含量非常大，而等酸性氧化物的含量很低，导致Si值相比于其他实验组大了很多，在图中可以看到当Si>1后的几个点已经趋于稳定在2mg/min左右的积灰速率上。
可以发现，积灰速率在Si小于0.6的时候是较高的，并且在0.2，0.4左右出现两个峰值，在Si大于0.6后，虽然略有波动，但相对保持平稳状态，积灰速率也保持在2mg/min左右小幅波动。
大多数文献中所体现的0.75-2.0的值域，并没有在本次实验中得到很好地体现。事实上，整个Si参数和值域的提出都是针对煤在燃烧过程中的特性提出的，虽然生物质和煤的结构类似，燃料特性和积灰成分也有一些相似之处，但相较之下还是有很多不同点。生物质中通常有较高量的K，p，Ca元素，但是Fe，ti元素都低于常见的煤。此外，生物质中的碱金属元素通常以离子或有机物的形式存在，而煤中通常是以矿物质存在。而在燃烧过程中，离子和有机元素相比于矿物质会更加不稳定一些，非常容易蒸发、冷凝然后形成沉积，而矿物质会更难一些。
但考虑到煤和生物质形成的沉积物的成分大致一致，都作为生物燃料，它们的相似性也是存在的。考虑到上述离子和矿物质形态的碱金属元素的迁移难易问题，由于生物质中的碱金属以离子态和有机物态存在，更容易迁出[9]，生物质的积灰速度和Si曲线相比于煤也应该会向左偏移。
相比于煤Si在0.75-2.0之间的积灰速率最大，生物质Si可能会在0.6以内就出现积灰速率的迅速增大。但是由于Si在0.6以内的试验点数目所限，规律还不是非常明确。
3.2.2硫指数和氯指数的考虑
一些文献中也提到了在结渣过程中，特定元素对积灰的影响非常大，一些研究中也引入了硫指数这个概念[10]，用熔渣指数乘以硫元素在干燃料中的比例，得到一个新的指数――硫指数。即
Sis=Si*
不过，考虑到氯元素在生物质燃烧过程中对碱金属的蒸发起到的重要作用，本文中也引入一个新的指数，用熔渣指数乘以氯元素在干燃料中的比例，得到一个新的指数――氯指数，即：
SiCl=Si*
式中分别表示硫元素和氯元素在干燃料中的比例。
如前文所述，去掉大的指数对图表比例的影响，积灰速度和硫指数的关系如图4所示，而积灰速度和氯指数的关系如图5所示。
S作为煤燃烧结焦的重要元素，在生物质燃烧积灰的图样中并没有体现出来很好的特性，但与最初的Si指数相比，还是保持了双峰的特点，并且排除的由于横坐标值过大的点，它们的积灰速率基本上在2mg/min，这也说明了在硫指数比较大的时候，积灰速率也趋于平稳，这个和Si曲线是一致的。但整个图像比较散乱，规律性不好，这也是因为S元素并不是生物质燃烧积灰的最重要元素。
相比之下，Cl作为生物质燃烧积灰的重要元素，图像的特点非常明显。与其它指数不同，图像中的两个最大值点（积灰速率10mg/min左右的点）在氯指数的图中是连续的两个点，中间没有大幅的下降的点，构成了一个比较明显的“峰”，且在这个大“峰”的右侧，积灰速率都有明显的下降，并趋于平缓；而在“峰”的左侧，积灰速率虽然有所波动，但是也是在2mg/min上下波动，而且区别较大的两个点（积灰速率在4mg/min）是树皮和木片，这两种材料组成非常接近，并且是明显的木本生物，而其他的实验组多为草本生物质，导致了这个实验规律的略微差异。
由此可见，Cl元素作为生物质燃烧积灰的重要元素，在积灰结渣中起着重要的作用。
首先，是它的传输作用，在生物质燃烧时，氯元素有助于碱金属元素从燃料颗粒内部迁移到颗粒表面与其它物质发生化学反应；
第二，氯元素有助于碱金属元素的气化，它可以与碱金属硅酸盐反应生成气态碱金属氯化物，比如，Cl在焦炭表面与K发生反应生成KCl，而后KCl和含氧的官能团进一步发生发应，导致Cl以HCl的形式进入烟气。当Cl与碱金属形成气态或者形成HCl的时候，在燃料粒子的周围形成了一个气膜，改变了燃料的传热性能，一方面增大了热传导的热阻，使得周围的高温空气换热变得困难，另一方面，形成的气态KCl、HCl在周围形成了一个“遮热板”的涂层，使辐射传热过程增加了阻力，辐射换热量减小，此时，热量不是由炉壁直接传给燃料表面，而是由炉壁先辐射给周围的Cl化物膜，再由这层膜辐射给燃料粒子。在增加了这个“遮热板”后，使得换热量受到一定影响。由于这两方面的共同影响，整个燃料颗粒的换热减弱，吸收的热量减小，燃烧不充分，形成一部分熔融的堆积，以致形成沉积。
而且随着碱金属元素气化程度增加，形成的气膜加厚，致使整个沉淀物和燃料颗粒的温度下降，而固体和液体的粘性随着温度的降低而增加，即沉积物数量和其粘性也增加。随着沉积物的粘性增加，导致其撞击效率一定的基础上管壁的捕集效率增加，使得沉积速度增加，沉积总量增大。
但是随着氯指数的比例进一步增大，一方面，由于结渣指数在之前图像中的特性，会使得整个积灰的总量下降；另一方面，由于氯元素在这里起到的是一个加强效果的作用，随着氯自身的比例增加，会使结渣成分的比例降低，也会使得积灰的总量受到影响而下降。
对本次实验的生物质而言，当氯指数在0.05-0.1之间的时候，积灰速率很大，小于0.05或者大于0.1的时候，都会使积灰速率减小并趋于平稳（对多数草本生物质），趋向于2mg/min。
4结语
研究发现，生物质同煤相比，着火点很低，而且最大失重温度都集中在300℃左右，且从着火点到最大温度的浮动很小，只有30-70℃左右，综合来看着火性能非常好，且明显异于煤。由于燃料特性和积灰机理，在实验燃料失重速率达到8（%/min）左右时，积灰的速率达到峰值。
一些文献中提到的熔渣指数（Si）和其补充指数硫指数（Sis），在对煤的燃烧判断和积灰预测中可以体现出不错的效果，但在针对生物质燃烧积灰的模型中实验符合程度并不理想。新提出的氯指数，对生物质的燃烧特性和积灰特性的说明符合上做的更好，实验表明，当氯指数在0.05-0.1之间的时候，积灰速率增长很大，小于0.05或者大于0.1的时候，都会使积灰速率减小并趋于平稳，趋向于2mg/min。
实验作为生物质的特性研究，系统地对不同生物质的燃烧和积灰特性做了分析，对煤与生物质的混烧配比以及生物质的混合燃烧起到了一个预测和指引的作用，为工业发电中煤与生物质混烧的减少积灰提供实验依据。
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生物质燃料管理篇9
一、国内生物燃料产业发展现状及存在的主要制约因素
（一）国内生物燃料产业发展现状
1、燃料乙醇开始规模化应用
“十五”期间，我国在黑龙江、吉林、河南、安徽4省，分别依托吉林燃料乙醇有限责任公司、河南天冠集团、安徽丰原生化股份有限公司和黑龙江华润酒精有限公司四家企业建成了四个燃料乙醇生产试点项目进行定点生产，初步形成了现有国内燃料乙醇市场格局。到2007年，我国燃料乙醇产能达160万吨，四家定点企业产能达144万吨。值得注意的是，为不影响粮食安全并改善能源环境效益，我国已确定不扩大现有陈化粮玉米乙醇生产能力的政策，转向以木薯和甜高粱等非粮作物为原料生产燃料乙醇，并开始商业化生产。目前，广西木薯乙醇项目的生产能力超过20万吨，2008年全国燃料乙醇总产量达172万吨。此外，生物液体燃料也已开始在道路交通部门中初步得到规模化应用，我国燃料乙醇的消费量已占汽油消费量的20%左右，在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省及湖北、河北、山东、江苏部分地区已基本实现车用乙醇汽油替代普通无铅汽油。
2、生物柴油步入快速发展轨道
自2002年经国务院批示，国家发改委开始推进生物柴油产业发展以来，生物柴油年产量由最初的1万吨发展到现在的近20万吨，总设计产能约200万吨/年，生物柴油被纳入《中华人民共和国可再生能源法》的管理范畴。2008年，为鼓励和规范生物柴油产业发展，防止重复建设和投资浪费，根据生物燃料产业发展总体思路和基本原则，结合国家有关政策要求及产业化工作部署与安排，国家发改委批准了中石油南充炼油化工总厂6万吨/年、中石化贵州分公司5万吨/年和中海油海南6万吨/年3个小油桐生物柴油产业化示范项目。截止目前，我国生物柴油产业已初步形成以海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司等民营公司、外资公司以及中粮集团、航天科工集团和三大石油集团共同参与的格局。
（二）生物燃料产业发展需突破的主要制约因素
目前，我国生物燃料产业的快速发展还面临许到原料资源供应、产业发展的技术瓶颈、商业化应用市场和政策、市场环境不完善等制约因素。
1、原料资源供应严重不足
无论是燃料乙醇还是生物柴油都面临着“无米下锅”。
从燃料乙醇看，如果完全用玉米来生产，按照1∶3.3比例计算，2020年将达4950万吨，加上其他工业消费对玉米需求的增长，未来我国玉米生产将难以满足燃料乙醇生产的工业化需求，而且随着陈化粮食逐步消耗殆尽和玉米价格的不断上涨，玉米燃料乙醇的发展可能威胁到我国粮食安全，因此完全使用玉米生产燃料乙醇在我国并不现实。
从生物柴油看，国内仅有的几个项目都是以地沟油、植物油脚等废弃油脂做原料，而全国一年的废弃油脂也只有600―700万吨，其中相当比例还要用于化工生产，每年可供生物柴油企业利用的废弃油脂不足50万吨。按照1.2吨废弃油脂生产1吨生物柴油计算，40多万吨废弃油脂能满足的产能只有30多万吨。目前，我国很多企业处于部分停产或完全停产状态，行业发展陷入了困境。
2、产业发展中的技术、标准瓶颈制约
目前，我国生物质能产业发展尚处于起步阶段，产业发展中的生产技术、产品标准、生产设备等问题已成为阻碍生物燃料产业快速健康发展的重要问题之一。
从燃料乙醇的发展看，一方面，我国的自主研发能力还比较弱，缺乏具有自主知识产权的核心技术。目前国内以玉米、木薯等淀粉类为原料的生产技术已经进入商业化初期阶段，以甜高粱、甘蔗等糖质类为原料基础的燃料乙醇生产技术大多处于试验示范阶段，还需在优良品种选育、适应性种植、发酵菌种培育、关键工艺和配套设备优化、废渣废水回收利用等方面作进一步研究。而国外以淀粉、糖质类为原料的燃料乙醇生产技术已经十分成熟，并进入大规模商业化生产阶段。此外，我国的纤维素乙醇还处在试验阶段，技术还有待完善，尤其是如何降低纤维预处理和纤维酶的成本，高效率的发酵技术等方面，总体而言与国外发达国家相比差距较大。另一方面，国内还缺乏以不同生物质为原料的燃料乙醇相关产品和技术标准。尽管我国于2001年颁布了变性生物燃料乙醇（GB18350－2001）和车用乙醇汽油（GB18351－2001）两项强制性国家标准，在技术内容上等效采用了美国试验与材料协会标准（aStm）；但上述标准主要是基于淀粉类原料而制定的，而制备燃料乙醇的原料种类较多且生产工艺也大不相同，在某些技术指标上也会有所差异，单一基于淀粉类原料制定的标准在一定程度上制约了我国燃料乙醇产业的快速发展。
从生物柴油的发展看，我国主要采用化学酯化法生产生物柴油，已形成较完备的技术体系和方法，但由于酯化过程要进行水洗、除渣、酯化、分离、蒸馏、洗涤、干燥、脱色等一系列过程，因此，转化率低，成本较高，而且产品质量难以保障。此外，虽然我国在2007年颁布了《柴油机燃料调和用生物柴油（BD100）国家标准》（GB/t20828－2007），但由于生物柴油的酸度、灰分、残炭均高于石油类柴油，常会以B5或B20等BX类生物柴油与石化柴油混用。而我国至今没有B5或B20标准，更没有对生物柴油企业的生产设计和运行进行技术规范，生物柴油质量难以保证，导致难以进入中石油、中石化的销售终端，大量生物柴油卖给企业用作烧锅炉等用途，极大地制约了我国生物柴油产业的快速健康发展。
3、生产成本过高，商业化应用缺乏市场前景
从燃料乙醇看，目前，除巴西以甘蔗为原料生产的燃料乙醇成本可以与汽油相竞争外，其他国家燃料乙醇的成本都比较高，而我国燃料乙醇由于受原料成本高、耗能大、转化率低等因素影响，燃料乙醇的生产成本更高；从生物柴油看，在原料价格高峰时，生物柴油的生产成本是每吨接近7000元，而售价是6000元左右。因此，不依靠政府补贴，大规模的商业化应用缺乏市场前景。
4、政策法规和市场环境尚需改进
虽然我国在2005年2月28日通过了《可再生能源法》，并于2007年8月出台了《可再生能源中长期发展规划》，但主要是以利用再生能源发电作为目标和重点的，缺乏对包括燃料乙醇、生物柴油等生物燃料开发利用的明确性规定。另外，在生物燃料产业发展方面缺乏利用税收减免、投资补贴、价格补贴、政府收购等市场经济杠杆和行政手段促进发展的政策性法规；而且，部分出台的优惠政策行业内企业很难享受。此外，我国生物燃料产业的市场化竞争和运作环境也有待进一步完善。
二、我国生物燃料产业发展的路线图
（一）发展目标
按照因地制宜、综合利用、清洁高效的原则，合理开发生物质资源，以产业发展带动技术创新，通过加强生物质的资源评价和规划，健全生物燃料产业的服务体系，包括完善科技支撑体系，加强标准化和人才培养体系建设，完善信息管理体系等途径促进生物燃料产业的发展，实现生物燃料产业发展从追赶型到领先型的转变。到2020年，燃料乙醇年利用量达1000万吨，生物柴油年利用量达200万吨，年替代化石燃料1亿吨标准煤。
（二）发展路线
近期（2011―2015年）：在燃料乙醇方面，应维持玉米乙醇、小麦乙醇的现有发展规模，继续提高玉米乙醇、小麦乙醇项目的生产效率；重点发展木薯乙醇、马铃薯乙醇等非粮淀粉类燃料乙醇；努力完善木薯乙醇、马铃薯乙醇等非粮燃料乙醇的生产工艺，提高生产经济性；进行甜高粱乙醇、甘蔗乙醇等糖类原料的直接发酵技术的示范；同时，加大纤维素遗传技术研发力度，争取在纤维素酶水解技术上有所突破；开展抗逆性能源植物的种植示范。在生物柴油方面，仍将维持以废弃油脂为主，以林木油果等为辅的原料供给结构；开展高产木本油料种植技术研究；开展先进酯化技术示范；制定生物柴油技术规范和B5或B20等BX类生物柴油与石化柴油混用的产品标准，并建立部级的质量监测系统。
中期（2016―2020年）：在燃料乙醇方面，加大以甜高粱等糖类作物为原料的燃料乙醇的产业化利用，应用耐高温、高乙醇浓度、高渗透性微生物发酵技术，采用非相变分离乙醇技术；戊糖、己糖共发酵生产乙醇技术实现突破，纤维素乙醇进入生产领域；耐贫瘠能源作物在盐碱地、沙荒地大面积种植，提高淀粉作物中淀粉含量、糖作物中的糖含量技术成功，燃料乙醇在运输燃料中起到重要作用。在生物柴油方面，大力开发以黄连木、麻风树等木本油料植物果实作为生物柴油主要原料的生物柴油，高产、耐风沙、干旱的灌木与草类规模化种植技术取得突破；高压醇解、酶催化、固体催化等生物柴油技术广泛应用。
远期（2020年以后）：在燃料乙醇方面，燃料乙醇逐步替代汽油并探索利用更高热值产品（如丁醇等）；植物代谢技术取得突破，减少木质素含量提高纤维素含量，大规模生产木质纤维类生物质燃料乙醇的工业技术开发成功并实现产业化。在生物柴油方面，以黄连木、麻风树等木本油料植物果实作为生物柴油主要原料的生物柴油的生产工艺不断成熟且生产经济性不断提高，规模不断扩张；工程微藻法技术逐步完善并走向成熟且实现产业化。
三、促进我国生物燃料产业发展的保障措施
（一）统一思想，合理规划，有序推进
向全社会广泛宣传发展生物燃料产业的重要意义，切实提高对发展生物燃料产业重要性的认识，把生物燃料产业的发展提高到国家经济和社会发展的战略高度予以考虑。同时，要借鉴先发国家在生物燃料产业发展过程中的经验和教训，仔细分析生物燃料产业发展过程中可能会出现的问题。此外，各地区也要按照因地制宜、统筹兼顾、突出重点的原则，做好生物燃料产业发展的规划工作，根据生物质资源状况、技术特点、市场需求等条件，研究制定本地区生物燃料产业发展规划，提出切实可行的发展目标和要求，充分发挥好资源优势，实现生物质能的合理有序开发，走出一条具有中国特色的生物燃料产业发展路径。
（二）开展资源评价，发展能源作物
必须通过生物质资源的调查和评价工作，搞清各种生物质资源总量、用途及其分布，为发展生物燃料产业奠定良好基础。一是开展调查研究，做好资源评价。二是在生物质资源普查与科学评价基础上，制定切实可行的能源作物发展规划，以确定在什么地方具有大规模种植何类能源作物的条件。在不毁坏林地、植被和湿地，不与粮争地，不与民争粮的原则下，调整种植业比例，优化种植结构，根据主要能源作物品种的性能、适宜的边际性土地等资源数量、区域分布现状，科学制订能源作物的种植规划。在种植基础好、资源潜力大的地区，规划建设一批能源作物种植基地，为生物燃料示范建设和规模化发展提供可靠的原料供应基础。
（三）加大生物燃料产业前沿技术研究和产业化示范工作
必须要坚持点面结合、整体推进的原则，将近、中远期目标相结合，并结合我国生物质资源特点，加大对生物燃料产业前沿技术和技术产业化研究的支持力度。一是制定生物燃料产业发展的技术路线图，通过政府、企业和研究机构的共同工作，提出中长期需要的技术发展战略，有利于帮助企业或研发机构识别、选择和开发正确的技术，并帮助引导投资和配置资源。二是加强生物燃料产业技术的试点和产业化示范工作，设立生物燃料产业研究发展专项资金，增加研究开发投入，加大生物燃料产业技术的研发力度，加快推进生物燃料产业技术的科技进步与产业化发展。三是重视生物燃料产业技术和产品的标准体系建设，制定生物燃料产业技术和产品标准，发挥标准的技术基础、技术准则、技术指南和技术保障作用，并建立部级的质量监测系统加强市场监督工作，促进生物燃料产业的健康发展。
（四）加强财政、税收和金融政策的引导和扶持
一是可以给予适当的财政投资或补贴，包括建立风险基金制度实施弹性亏损补贴、对原料基地给予补助、具有重大意义的技术产业化示范补助和加大面对生产生物燃料产品企业的政府采购等措施，以保证投资主体合理的经济利益，使投资主体具有发展生物燃料项目的动力。二是加大对投资生物燃料项目的税收优惠，包括对投资生物燃料项目的企业实行投资抵免和再投资退税政策，对生产生物燃料产品的企业固定资产允许加速折旧，对科研单位和企业研制开发出的生物燃料新技术、新成果及新产品的转让销售在一定时期可以给予减免营业税和所得税等措施，以鼓励和引导更多的企业重视、参与生物燃料产业发展。三是积极引导金融资本投向生物燃料产业，包括对生物燃料龙头企业实施贷款贴息，支持有条件的生物燃料企业发行企业债券和可转换债券，支持符合条件的生物燃料企业以现有资产做抵押到境外融资以获得国际商业贷款和银团贷款，鼓励和引导创业投资增加对生物燃料企业的投资等措施，鼓励以社会资本为主体按市场化运作方式建立面向生物燃料产业的融资担保机构，以降低生物燃料企业的融资成本，扩充和疏通生物燃料企业的融资渠道。
（五）加强部门间合作，建立产业服务配套体系，完善市场体系建设
一是建设和完善服务保障体系。整合资源，建立和完善产业服务配套体系，针对生物质资源分布广、收集运输难等问题，建立生物质资源收集配送等产业服务体系；积极引导农民发展能源作物种植、农作物秸秆收集与预处理等专业合作组织，建立生物质原料生产与物流体系；尽快建立完善生物燃料产业技术的推广服务体系、行业质量标准和产品检测中心等配套服务体系，加强生物燃料产业技术、管理人才队伍的建设。二是必须尽快开发具有自主知识产权的生物燃料产业的国产设备，重点开发有利于生物燃料产业发展的装备设计与制造技术，包括大型专用成套设备和成熟的生产工艺路线。三是完善市场体系建设。要通过市场带动，积极发展上下游企业和相关配套产业，整合资源，优化结构，建立完善的市场体系。
生物质燃料管理篇10
石元春(中国农业大学教授):虽然目前石油价格有所下降,但随着全球石油储量越来越少,未来的石油价格肯定会越来越高,寻求可再生清洁能源、实现能源的多元化已刻不容缓。生物燃料其实是一个很宽泛的概念,燃料乙醇、生物柴油、固体成型燃料等都属于这个范围,其中一些技术和设备相对成熟,投资少,见效快,宜于分散生产和农村中小规模生产,比如固体成型燃料。
林伯强(厦门大学能源经济研究中心主任):大规模发展第二代生物燃料,面临的困难还是比较大。就拿秸秆来说吧,秸秆是向农民收购的,当没有生产纤维素生物燃料时,秸秆是农业废弃物,可以轻易获取,但是一旦开始生产,农民就会向你要钱了,原料的价格很可能会随之上涨。生物燃料的监管也很困难:我国规定,用固体生物燃料发电的生物燃料电厂使用生物燃料比率须大于80%,而煤的比率必须小于20%,但掺杂更多煤炭可以获利更多,这样一来许多电厂就会掺杂40%或更多的煤。因此国家在审批的过程中必须非常谨慎,不然就会变成小煤电。当然,随着技术的改进,可再生能源的价格还都有下降空间。
在哪里种植生物燃料作物?
皮门特尔(美国康奈尔大学生态与农业科学教授):美国每年会生产6亿吨草料,用于喂养1亿头牛、7亿只羊、4亿匹马以及大量野生动物,比如鹿、麋鹿等。据美国农业部称,这已严重超过美国草原的承受力,因此根本没有多余的草料可用于生产生物燃料乙醇。
林伯强:我认为土地问题是发展生物燃料最大的瓶颈。尽管第二代生物燃料的原则是不与粮争地,但实际操作起来却有困难:因为作为生物燃料的植物种植起来比其他作物简单,只要这些植物能够卖上好价钱,农民想要在土地上种植什么东西其实很难监管。这就需要有力的地方性监督和合适的经济措施。石元春:绝大多数能源作物是纤维素植物,生物能源不都是柴油。原料主要来源有二,有机废弃物和边际性土地上种植的能源作物,贡献约各占一半。前者不需要额外土地,我国每年产生各类作物秸秆6.5亿多吨,除去秸秆还田、养畜饲料和其他竞争性用途,尚有1.7亿吨秸秆未得到有效处理和利用。边际性土地包括非粮低产农田及可垦荒草地,这些土地种不了粮食。
李十中(清华大学核研院新能源研究所教授):中国本身有很多可以用作生物燃料的资源,比如秸秆,很多是被烧掉了。按现有生产水平,大约六七吨秸秆可以生产出1吨燃料乙醇,今后技术进步,产率还可以提高10%左右。新疆、内蒙古的草原荒漠等种植的防风固沙的草本植物和灌木等也是生物燃料的很好原料。还有石院士提到的边际性土地也可以种植一些很不错的能源作物,比如甜高粱,它对土地肥力,气候等要求都比较低,对旱、涝、盐碱的抗性都很高,从东北到海南都可以生长。甜高粱含糖量高,所以加工起来也比较容易,是非常理想的生物燃料原料。
生物燃料真的清洁吗
蒂尔曼(美国明尼苏达大学生态演化及行为系教授):在巴西,人们开垦草地,种植甘蔗,再用甘蔗去生产乙醇。我们经过仔细调查和分析后发现,这些生物乙醇要抵消在种植、生产过程中产生的二氧化碳,至少要等17年。而用生长在热带泥炭地上的棕榈生产生物燃料棕榈油,要抵消棕榈油整个生产过程中释放的二氧化碳,甚至需要长达数百年的时间。从这些数据中,我们不难得出结论:至少在二氧化碳减排方面,生产生物燃料是得不偿失的。
雅各布森(美国斯坦福大学环境工程学教授):为生产生物燃料而改变土地使用方式,的确会导致二氧化碳排放量增多。
最新数据显示,与玉米乙醇相比,生产第二代生物燃料,比如纤维素乙醇,可能需要更多的土地。其他一些技术,仅需要1/30～1/150的土地就能达到同样的效果,比如风能、太阳能等。而生产纤维素乙醇,如果考虑土地使用面积、使用方式的改变,二氧化碳和其他污染物的排放可能仅是略微降低甚至有所升高。
皮门特尔:我也认为,如果把森林和草原都转变为生物燃料,很可能会造成环境大灾难。
美国农业每年都要生产9亿吨生物质,其中400吨将用作食物,500吨成为农业残留物。但这些残留物不能被收集用于生物燃料的生产,因为这会使土壤侵蚀的程度加剧100倍,破坏农业生产根本。
在美国,森林每年能出产5亿吨木料,其中两亿吨可用于制作木具或其他用途,剩余3亿吨或许可以用来生产生物乙醇,但如果不能赢利或减少二氧化碳排放量,也许就得不偿失。
在很多人看来,第二代生物能源――纤维素生物质在环境友好性方面明显优于第一代生物燃料玉米乙醇,但事实是否如此呢?与玉米乙醇相比,每生产1个单位的纤维素生物质,就需要种植、采集、处理两倍的纤维素原料,而在这一过程中,还需要投入大量的土地、灌溉用水与化石能源。
在生产纤维素乙醇时,原料必须要经过强酸处理,以从木质素中去除碳水化合物。经过酸处理的原料还要接受碱处理,目的是中止酸化过程。被水浸泡之后,木质素会被水稀释,不能直接用作燃料。除非人们把木质素与水分分开,但这个过程需要投入大量能源。从总体上来说,生产纤维素生物质并不能赢利。
李十中:采用干发酵法来处理纤维素,就能够避开上述过程,生产过程中的排放其实也与技术有很大关系。
对生物燃料在种植、收集、制造和运输的全部过程中所消耗的能量,一般采取“生命周期评价法”进行计算,这是一种用于评估产品从原材料的获取、产品的生产直至产品使用后的处置,对环境影响的技术和方法。
现在,纤维素生物燃料生命周期能效水平还不是非常理想。但采用不同原料,不同处理方法,纤维素生物燃料整个生命周期的排放是不一样的,我们就是要找到最佳的原料和处理方法。