生物质分类探讨

工业锅炉2012年第1期(总第131期)文章编号:10048774(2012)0140404生物质分类探讨杨文12,别如山(1.哈尔滨工业大学,哈尔滨10001;2.江西江联能源环保股份有限公司,南昌331)Classification of biomassYANG Wen,.BIE Ru-shan(1. Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China;第一作者:杨文2. Jiangxi Jianglian Energy &Environment Co. Ltd, Nanchang 330001, China) (1966-),a+4位,高级工程师,从摘要:生物质能的利用已成为当今研究与产业投资的热点然而生物质的分类问题却没事锅炉研发工作,,副有得到很好解决,试图对生物质的分类进行系统的探讨与总结。关键词:生物质;分类;探讨总工程师,现在哈尔滨工业大学攻读博中图分类号:TK6文献标识码:B士学位,研究方向为0前言是很好的可再生利用资源。石生物质锅炉直燃技生物质能资源是新能源中最可大规模开发利用元春因此提出狭义性的生物质术的开发。的一种可再生能源,生物质能为低碳燃料,且硫含产业概念,是指利用可再生或循环的有机物质量灰含量均比目前大量使用的煤炭低,是一种公认通过工业性加工转化进行生物基产品生物燃料和的清洁燃料。生物质能是人类利用最早的能源之生物能源生产的一种新兴产业。如今随着科学技术的发展,生物质能可以通过各2生物质分类的意义种技术得以高效利用。如利用其直燃发电,会大大生物质能的相关研究已成为能源、环保等领域地改善环境质量对环境保护非常有利,可以缓解农的一个热点问题。然而,在学术界、产业界对于生物村地区用电紧张局面,同时提高农民的收入田。质的分类问题还未形成统一的分类方法,看法与表我国生物质能资源非常丰富每年可产生农作述比较混乱。因此,明确生物质的分类是该领域亟物秸秆7亿多吨相当于约4亿吨标准煤,开发待解决的一个基础问题。本文试图通过不同的角利用前景一片光明。然而在生物质利用领域对于度对生物质的分类进行总结与探讨。生物质的分类问题没有得到很好解决不同的研究3生物质分类者有着不同的表述,还未形成系统的分类方法。本目前,已有许多研究者根据各自研究的领域,从文对此进行系统总结探讨。不同角度进行粗略的分类,他们的描述分散在不同1生物质概念的文献中就同一种分类方法表述也不尽相同。因不同的文献对生物质概念的描述虽有所区别,此,有必要进行系统总结归类。但本质上是一致的。文献[3]定义生物质为生物学3.1按生长源分类起源的物质,不包括埋在地下的形式和转化成的物文献[3]从生物质燃料的角度将生物质按生长质。姚向君等认为1,生物质是指通过光合作用而源分为:木质生物质、草本生物质、果实生物质及掺产生的各种有机体它包括植物、动物和微生物。生和物或混合物。物质能是太阳以化学能形式储存在生物质中的能量木V凵中国煤化工;草本生物质来源形式,以生物质为载体的能量。于非木CNMHG物;果实生物质来生物质具有“燃料饲料肥料、原料”等属性,源于植物中的种子;掺合物和混合物是来源于不同生长源的物料的掺合和混合。收稿日期:2011-107笔者认为按生长源分还应增加一类“水生植探讨园地生物质分类探讨物”。们常听说将秸秆燃料分为灰色秸秆(如棉花秆、大3.2按来源分类豆秆等)和黄色秸秆(如玉米秆、小麦秆、水稻按来源分类是比较常用的分类方法,但还未形秆)1,那是指狭义秸秆。狭义秸秆指成熟农作物成统一的表述。石元春认为生物质包括农作物、林去果实后,未经加工剩余的秆、茎、叶、根部分的总木和其他植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物S,称。以及利用边际性土地和水面种植的能源植物。马文然而,随着秸秆直燃技术的研发,以及秸秆燃料超等把生物质分成林木废弃物(树枝、木块、木屑的收集实践,应引入广义秸秆概念,即还应包括果实等);农业废弃物;水生植物;油料植物;有机物加的壳皮以及秸秆经工业加工后的副产物。笔者将广工废料;人畜粪便及城市生活垃圾等。郭涛等则认义秸秆分成“黄色秸秆、白色秸秆、灰色秸秆、褐色为生物质应分为木材加工业的剩余物(;农业的剩秸秆”。黄色秸秆指玉米秆、小麦秆、水稻秆等;白余物;人类生活产生的废弃物;用于生物质能资源利色秸秆指农作物果实经简单脱壳加工后的壳皮,如用的特殊木生、草本及水生植物。肖军等认为生物花生壳、葵花壳、玉米棒等,其特点是不需要破碎即质分成城市生活垃圾;有机废水、粪便;林业生物可保持颗粒状;灰色秸秆指除玉米秆、小麦秆、水稻质及林业加工废弃物;农业废弃物;水生植物;能源秆外的农作物秆、茎、叶、根,如棉花秆、大豆秆、葵花植物。袁振宏等明确将生物质按来源分成0:农业秆等;褐色秸秆指农作物及其果实经工业加工提取生产废弃物,主要为农作物秸秆;薪柴、柴草;农林加有用成分后的副产物,如糠醛渣、甘蔗渣酒糟油渣工废弃物;人畜粪便和生活有机垃圾等;工业有机废饼等,其往往含水分较高,易发酵,如不及时处置可弃物;能源植物。能造成一定的环境污染上述研究者对生物质按来源分的表述本质虽一3.7按商品形式分类样,但具体上都有很大差别。笔者将其归纳更倾向我国GB/T21923-2008《固体生物质燃料检验分成:林业及加工废弃物;农业及其废弃物(含油料通则》参照欧盟标准 DDCEN/T14961《固体生物植物);水生植物;人、畜、禽粪便;能源植物;工业及质燃料—燃料规格与分类》,将固体生物质燃料城市有机废弃物。按主要贸易形式分为15类:木块;木丸;燃料粉3.3按生物学化学成分分类末;锯屑;木片;拱曲燃料;原木;整木;禾草(秸秆)生物质主要成分包括:纤维素、半纤维素、木质包、捆;树皮;扎断的禾草(秸秆);颗粒或种子;壳和素类脂物蛋白质、单糖、淀粉、水分、灰分和其它化果核;纤维饼。合物。因此,我们可将生物质从生物学的化学成生物质压缩成型燃料已成为非常普遍的商品燃分角度简单地归为:木质纤维素(含木质素、纤维料然而标准15类中并未包含。分类中的纤维饼是素、半纤维素);籽粒(含糖类、脂肪、蛋白质)121。指油料等挤压后的渣饼。笔者认为应将生物质“压袁振宏等则分为糖类、淀粉和木质纤维素类0。缩成型燃料”加进分类中。3.4按灰熔点分类38按生物质燃料转化产物分类在生物质中含有大量的K、Na等碱金属元素,生物质能的利用方式一般有物理转变、化学转直接影响着生物质的灰熔点。生物质化学转变利用变和生物转变。邓勇等与孙守强等则将生物质燃料中包括直接燃烧气化、液化、热解等四个方面,对灰按原料转化产物分为1):生物气体燃料(如生物熔点都比较敏感。因此笔者参考煤的灰熔点划分方氢)、生物液体燃料(如生物柴油)生物固体燃料法将生物质分为轻微结焦燃料(t2≥1150℃);中(如薪柴、压缩型料)等。度结焦燃料(850<2<1150℃);严重结焦燃料(24生物质分类方法简析≤850℃)。人类对生物质的利用历史悠久。生物质的利用3.5按秸秆燃料硬度分类主要有这么几种方式:作为“燃料”既可以直接燃烧盖晓英认为秸秆主要分为两大类:一类是软如薪柴、直V山中国煤化工化转化成为新质秸秆如麦秸秆、玉米秸秆、稻草等;另一类是硬质的燃料作着CNMHG家禽;作为“肥秸秆,如棉花秆、果木枝条、桑条等。料”既可以直接还田,也可以堆肥;作为“原料”可以3.6按狭义秸秆与广义秸秆分类成为工业品的生产原料,如造纸等。不同生物质能笔者认为秸秆有狭义秸秆与广义秸秆之分。我利用的研究者对生物质的分类都有不同的表述,究42工业锅2012年第1期(总第131期)其原因是生物质有“四料”属性,而在不同的利用者发生“成团、卡堵、搭桥、缠绕”等问题,因此生物质面前所扮演的属性不同,他们利用的生物质有效成锅炉对炉前给料有特殊的要求。因此,选择合理的分也不同。给料设备应在生物质分类指导下进行。上述分类方法主要从涵盖范围用途、产物和侧对于捆、包料可以采用带式输送,经过破捆重点等方面出发,基本上满足了从事生物质能物理包)过程后再进入炉前螺旋给料机送入炉内;对于转变、化学转变和生物转变研究者的要求。每一种加工后的散料则采用宽皮带输送至炉前仓,再通过分类方法只要有其具体应用的领域我们就不应区炉前螺旋给料机送入炉内;对于易出现“成团、搭分孰优孰劣桥、缠绕”的软质秸秆或草本植物燃料,炉前料仓宜笔者主要从事生物质直燃研究,从应用的角度采用垂直仓或“八”字仓,仓内还需布置拨料装置来说使用最多的是按生长源、按来源、按灰熔点按同时仓内不能大量存料,避免压实搭桥。秸秆燃料硬度、按狭义秸秆与广义秸秆等分类方法。6生物质分类对锅炉选型的影响5生物质分类在燃料收集、加工、给料中的生物质直燃发电锅炉主要有固定炉排室燃炉、应用水冷振动炉排炉、链条炉排炉、鼓泡流化床炉、高低生物质能的利用有多种方式,生物质的分类对差速循环流化床炉(低倍率循环流化床炉)、循环流不同的利用方式都有指导作用。作者根据生物质直化床炉等炉型。燃发电的实践谈一些体会。固定炉排室燃炉由于其结构的限制只能适应燃5.1对燃料收集的指导作用粉状燃料,如木屑、甘蔗渣等。水冷振动炉排炉能够生物质燃料的收集范围关系到电厂燃料能否适应黄色秸秆捆扎料燃烧,然而当秸秆水分达常年得到有效保障。随着生物质电厂的增加和容量40%,将出现难以燃尽的现象]。链条炉排炉对单的增大以及生物质能在其它方面应用渠道的拓宽,一生物质燃料适应性较好,当燃烧多种混合燃料时不可避免地出现了相互争抢燃料的局面,因此每个将出现效率低等问题。电厂都面临拓展生物质燃料的收集面与种类问题目前,已投运的生物质直燃电厂在燃料的收集从大的方向看我们不能仅局限于寻求传统的林业中绝大多数为混合料,很难满足常年单一燃料的收加工废弃物和农业废弃物的收集还要拓展工业有集要求,这时选用流化燃烧的炉型有很大优势。循机废弃物甚至人、畜、禽粪便的收集,如有条件还可环流化床炉能够燃烧轻微结焦燃料和中度结焦燃料以种植能源植物作为燃料。农业秸秆在燃料中占了如林业加工废弃物以及农业废弃物中白色秸秆、灰相当大份额因此从细的方面考虑农业秸杆的收集色秸秆和部分褐色秸秆。对于中度结焦燃料和严重也不能局限于狭义秸秆上,而要从广义秸秆“黄色结焦燃料(如黄色秸秆)最好选用高低差速循环流秸秆、白色秸秆、灰色秸秆、褐色秸秆”拓展收集范化床炉,它还对林业加工废弃物以及农业废弃物中围特别“台色秸秆、褐色秸秆”暂时不被其它生物白色秸秆、灰色秸秆和褐色秸秆等具有广泛的适应质能利用方式所应用,它不仅能为电厂燃料的充足性供应作出贡献,还能降低燃料成本。7结束语5.2对燃料加工设备选择的指导作用生物质的分类对燃料加工设备的选择具有指导总之,虽然生物质分类方法众多,只要是从实际作用,选择设备时应考虑燃料特性、加工尺寸要求应用出发,它在不同研究者中便能形成共识进而指等。硬质秸秆与软质秸秆,在选用加工设备时有很导研究及应用,促进生物质技术交流与产业的健康大区别。草本生物质与木质生物质的加工也有很大发展。的区别。加工后燃料的颗粒大小要求也对选用加工参考文献设备构成影响。可以在生物质分类的指导下,选择[1]李华,任珺,张洪伟.发展生物能源的环境效益和社会效益合理的加工设备。中国煤化工,16(4);61-635.3对炉前给料的指导作用[2]骆仲YHE物质能利用技术评价CNMH锅炉的运行需要燃料连续不断地给人炉内燃[3]cB21923-2008固体生物质燃料检验通则[S]烧,可靠稳定的上料系统就显得至关重要。生物质[4]姚向君,田宜水,生物质能资源清洁转化利用技术燃料质地松软、密度小、体积大,在炉前给料中经常[M].北京:化学工业出版社,2004探讨园地生物质分类探讨[5]石元春.发展生物质产业[J].中国农业科技导报2008,(1):33-36.2006,8(1):1-5.14]那贵森.关于东北地区玉米秸秆发电的探讨[J].水利[6]马文超,陈冠益,颜蓓蓓,等.生物质燃烧技术综述电力机械,2006,28(12):45-49[].生物质化学工程,2007,41(1):43-48[15]张克芮.GB/T21923-2008《固体生物质燃料检验通[7]郭涛,柏冰,游立科.生物质的流化床利用以及存在的则》制定的基础和依据[J].煤质技术,2009(7):23问题[J].应用能源技术,2005,96(6):1-4[8]肖军,段菁春,王华,庄新国.生物质利用现状[J].安[16]邓勇房俊民陈方,陈云伟,王春明.生物燃料最新发全与环境工程,2003,10(1):11-14展态势分析[冂].中国生物工程杂志,2008,28(8):142[9]罗雁,陈良正,陈爱民.国内外生物质能利用技术现状及发展暨对云南生物质能发展的建议[J.中国农学会[17]孙守强,袁隆基,杨宏坤梁军辉.生物质能发电技术学术年会,2006:430-43及其分析[J].能源研究与信息,2008,24(3):130-[10]袁振宏,吕鹏梅,孔晓英.生物质能源开发与应用现状和前景[J].生物质化学工程,2006,40(12):13-21[18]晋宏师,顾春伟.黄色秸秆直燃电站给料系统的优化[11]张雪松,朱建良.秸杆的利用与深加工[J].化工时刊研究[J].现代电力,2009,26(4):76-792004,8(5):1-5.[19]别如山,杨文,宋兴飞.采用流化床或低倍率循环流[12]王海,卢旭东,张慧媛.国内外生物质开发与利用化床燃烧生物质发电的建议[J].工业锅炉,2010(2):[J].农业工程学报,2006,22(10):8-11[13]盖晓英.秸秆发电燃料输送系统[J].起重运输机械,≯》》≯》》》》》3》》》》》》》》》》》》》》》2》》》》》》》》》》》》》》》》广告索引封面江苏双良锅炉有限公司前插16青岛胜利锅炉有限公司封二北京西山圣通风机有限公司前插17《工业锅炉》公益广告封三长沙市中工锅炉配件有限公司前插18博世热力技术(武汉)有限公司封底常熟市异型钢管有限公司前插19浙江百特燃烧器有限公司前插欧科中国CEB上海代表处前插202012中国国际供热及热动力技术展览会前插2意大利百得有限公司上海代表处中插1浙江特富锅炉有限公司前插3湖南万英科技有限公司中插2、3扎克能源技术设备(上海)有限公司前插4德图仪器国际贸易(上海)有限公司中插4天津中平燃器设备有限公司前插5德国麦克斯威索有限公司前插6宜宾市信通电子器材厂黑白插页前插7卡尔冬斯贸易(上海)有限公司常州市奥琳斯邦热能设备有限公司前插89西门子(中国)有限公司河北艺能锅炉有限公司前插10芬兰奥林中国代表处河北石域锅炉制造有限公司前插11浙江澳太机械制造有限公司上海昱真水处理工程有限责任公司前插12上海工业锅炉研究所检测中心上海久星化工有限公司(P18)前插13南通中南鼓风机有限公司金牛锅炉服务公司(P51)前插1415西安交大思源科技股份有限公司江苏省YH中国煤化工司(P8)CNMHG