生物质燃料怎么样

1、废弃的生物质能制备氢气、沼气、发电等。

2、生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。特点:可再生性。低污染性。广泛分布性。资源丰富。碳中性。生物质包括植物、动物和微生物。

3、生物质能是可再生能源的重要组成部分.生物质能的高效开发利用,对解决能源、生态环境问题将起到十分积极的作用.进入20世纪70年代以来,世界各国尤其是经济发达国家都对此高度重视,积极开展生物质能应用技术的研究,并取得许多研究成果,达到工业化应用规模.本文概述了国内外研究和开发进展,涉及到生物质能固化、液化、气化和直接燃烧等研究技术。

4、中国对生物质能源利用极为重视，己连续在四个国家五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用技术的研究与开发，如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等，取得了多项优秀成果。政策方面，2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》，2006年1月1日起已经正式实施，并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明中国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支持。2007年，国家发展与改革委员会制订的《中国对应气候变化国家方案》确认，2010年后每年将通过发展生物质能源减少温室气体排放0.3亿吨CO2当量。因此，中国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。

10吨生物质㶽炉1小时需用多少生物质颗粒：大概是1.8吨，计算公式如下：

运行一小时燃料消耗量=锅炉热量/生物质燃料热值/锅炉热效率。

以SZL10-1.25-T这款炉子为例，假设使用生物质颗粒的热值为4000大卡左右，10吨生物质锅炉每小时的燃料耗量是1800公斤每小时，平均一吨蒸汽需要180公斤燃料。热效率在80—84%之间，比同行业锅炉高3%左右，是一款具有高性价比的生物质燃料锅炉。参考：10吨生物质锅炉和10吨链条炉对比

文/段劼 李海英 贾黎明

近期，国家发改委连续发布了《“十四五”生物经济发展规划》(以下简称《生物经济规划》)和《“十四五”可再生能源发展规划》(以下简称《可再生能源规划》)。《生物经济规划》是我国首部生物经济五年规划，也是“生物经济”概念的首次提出，聚焦面向人民群众在医疗 健康 、食品消费、绿色低碳、生物安全等领域更高层次需求和大力发展生物经济的目标。生物能源是《生物经济规划》中的战略性新兴产业，与生物医药、生物农业、生物安全一起被列为生物经济的四大重点发展领域。《生物经济规划》中提到，发展生物能源对维护国家能源安全、粮食安全、生态安全，实现乡村振兴与绿色发展具有重要意义。《可再生能源规划》中指出发展生物质能源对于碳达峰和应对气候变化具有重要作用，是保障国家能源安全的重要选择，是我国生态文明建设、可持续清洁能源发展、建设生态宜居美丽乡村的客观要求。林业生物质能源发展正处于大有可为的战略机遇期。

林业生物质能源产业是生物经济与可再生能源的重要组成部分

《生物经济规划》中将生物能源定位为生物经济的支柱产业，目标是推动化石能源向绿色低碳可再生能源转型。《可再生能源规划》明确提出了将推动林业生物质能源多元化开发，包括生物质发电、生物质能清洁供暖、生物天然气和非粮生物质液体燃料四种类型，与《生物经济规划》中提到的生物能源领域产业发展类型一脉相承。此外，《生物经济规划》还明确了林业生物能源领域产业发展可采取的工程路径，包括：定向选育、推广和应用高产、高抗、速生的油料和能源林新品种，因地制宜开展生物能源基地建设，加强热化学技术创新，推动高效低成本生物能源应用在有条件的区域开展纤维素乙醇、生物柴油、生物天然气产业示范，打通生物质原料收集等重要环节，提高生物燃料生产规模建设以生物质热电联产、生物质成型燃料及其他可再生能源为主要能源的产业园区支持有条件的县域开展生物质能清洁供暖替代燃煤，稳步发展城镇生活垃圾热电联产，推进生物质成型燃料、沼气等生物质能清洁取暖在有条件的地区开展生物柴油推广试点，推进生物航空燃料示范应用。

我国国情特殊，富煤贫油少气，当前原油对外依存度超过70%，能源安全问题突出。同时，我国人口基数大，18亿亩耕地的红线不能突破，发展生物质能源不可能像国外一样使用粮食原料，必须以“不与人争粮、不与粮争地”为原则。依托我国46亿亩林地发展林业生物质能源是最佳选择，可以促进对化石能源的加速替代，保障国家能源向低碳、零碳方向发展，同时兼顾生态、粮食、能源和 社会 多重效益。

林业生物质能源具有可再生、储备量大、能值高、绿色低碳、能源转化类型多、安全等特点，是生物经济产业和可再生能源的重要组成部分，是绿色低碳能源银行。林业生物质能源不仅能促进实现碳中和，部分产业还可实现负碳排放。两个《规划》是在我国迈向“双碳”目标和第二个百年目标的背景下提出的，为我国林业生物质能源提供了巨大的发展机遇。

北林能源中心致力林业生物质能源产业发展

自2013年以来，依托于北京林业大学“国家能源非粮生物质原料研发中心”和“林业生物质能源国家国际 科技 合作基地”等科研平台，在国家自然科学基金、 科技 部 科技 基础资源调查专项和国家国际 科技 合作项目等支持下，北林林业生物质能源研发团队经过10年多系统研究，助力“能源林”写入新版《森林法》，牵头编制了《能源林培育技术规程》《油料能源林培育技术规程》和《纤维素乙醇能源林培育技术规程》等3项林业行业标准，协助国家林草局生物质能源办起草发布了刺槐、灌木、文冠果、元宝枫、欧李、山桐子等7项能源原料林可持续培育指南。在高能效先进生物质原料林可持续经营技术和“林油一体化”产业可持续发展模式等方面取得了重要标志性科研成果，为落实两个规划奠定了雄厚的技术基础。

(1)高能效先进生物质原料林可持续经营技术

为解决限制我国林业生物质能源产业发展原料短缺这一瓶颈问题，在 科技 部国家国际 科技 合作项目和教育部重大项目培育项目等的支持下，北林团队以刺槐、柠条、沙棘、沙枣、胡枝子、紫穗槐、三倍体毛白杨B301、欧美107杨、文冠果、无患子、黄连木等11个主要能源原料树种为研究对象，创新形成了高能效先进生物质原料林可持续经营技术。团队基于雄厚的前期研究基础，依托 科技 部“林业生物质能源国家国际 科技 合作基地”，与德国哈尔博格学院、西班牙马德里理工大学等一流高校的相关机构，围绕燃料型、燃油型能源原料林可持续经营技术开展了务实合作，形成了刺槐和杨树能源林高密度超短轮伐培育技术体系，生物质收获量比原有培育模式提高20%以上；形成了立地-树种(品种)适配、合理密度确定、平茬复壮等灌木能源林培育技术体系，生物量提高35%，还可形成能-饲联产产业体系；建立了我国主要燃油树种高含油率、高皂苷含量优良种质资源筛选技术，可实现多目标利用最优种质精确选择，并形成了系列新品种；形成了无患子、文冠果等主要燃油树种种质资源经济性状与立地适配、冠形及花果精准调控等原料林高效标准化培育技术，果实原料产量比现有措施分别提高47.4%和51.0%提出了国际接轨的能源原料林培育经济、环境、能耗可持续评价指标体系和评价技术。以上技术为保障林业生物质能源产业原料稳定供应奠定了坚实基础。

文冠果高产单株

刺槐高密度超短轮伐原料林

杨树高密度超短轮伐原料林

柠条饲能兼用原料林

(2)“林油一体化”产业可持续发展模式

为解决我国林业生物质能源产业原料供应不足、原料林培育技术体系不完善、产品单一、企业投资回报期长等问题，北京林业大学团队牵头，联合我国林业生物质能源龙头企业开展了“林油一体化”产业可持续发展模式及相关因素研究。以无患子、小桐子、光皮树等油料能源树种为研究对象，创新提出了“优良无性系种植园原料林培育模式+多联产产业链可持续发展模式”。研究表明：无患子无性系种植园的果实产量是实生林的2.3倍，经济效益是实生林的3.3倍，林油-皂-碳多联产产业链扭转了仅生产生物柴油的亏损局面1吨无患子干果的净收益可达3.5万元；1吨无患子生物柴油的碳足迹为-11.5t CO2eq，相比石化柴油，温室气体减排量达15.2 t CO2eq/t。除此之外，研究还形成了我国自主创新的“林油一体化”生产工艺及多联产路线图提出了符合我国国情的优先享受营造林普惠财政补贴政策、国家种业和良种优惠政策、财税优惠政策等7条产业可持续发展扶持政策建议。该模式为我国乃至世界林业生物质能源“林油一体化”产业发展提供了一条优化路径，对推进我国林业生物质能源产业高质量发展具有重要现实意义。

林业生物质能源生物产业发展展望

十多年来，北林林业生物质能源研发团队已基本摸清了适合各主要气候区的各类型最优能源原料发展树种，并围绕这些树种构建了原料高产稳产培育技术体系，在各能源林树种主要发展区域建立了优良种质资源收集与种植试验基地，作为技术支撑单位有效带动了一大批坚定开展林业生物质能源相关领域研发与推广应用的企业。同时，在国家林业和草原局的带领下，建立了“无患子产业国家创新联盟”“国家林草刺槐工程技术研究中心”等。这些平台的建立打通了 科技 成果转化通道，形成了林业生物质能源产业的良性合作和推广转化机制，在我国林业生物质能源原料树种良种选育和原料林培育、应用开发、绿色精深加工等方面实现了“政产学研用”的有机结合，为逐步形成有效的林业生物质能源市场化开发机制奠定了重要基础。

两个《规划》的发布为我国林业生物质能源的发展提出了纲领，也为“能源中心”的 科技 创新指明了方向。“十四五”期间，“能源中心”制定了8大专项计划共27条具体措施，将重点在油料能源林、固体燃料能源林及纤维素能源林等方面开展理论和技术突破，并开创淀粉能源林、新型林草生物质能源等新领域，在行业标准化建设方面继续发挥积极作用，扩大在生物质能源领域的国内外影响力，助力我国生物经济与林草生物质能源事业高质量可持续发展，最终为服务国家“双碳”战略和维护我国能源安全发挥重要作用。（作者单位系北京林业大学国家能源非粮生物质原料研发中心）

根据2020年1月23日汇率：售价不能超过300～400元/吨，纯木屑的颗粒燃料950左右一吨。价格高过煤，最贵的可以超过1000元/吨。

生物质燃料由秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳、棉籽壳等以及“三剩物”经过加工产生的块状环保新能源。

生物质颗粒的直径一般为6~10毫米，长度为其直径的4~5倍，破碎率小于1.5%~2.0%，干基含水量小于15%，灰分含量小于2%，硫含量和氯含量均小于0.07%，氮含量小于0.5%。若使用添加剂，则应为农林产物，并且应标明使用的种类和数量。

扩展资料：

基本特性:

根据瑞典的以及欧盟的生物质颗粒分类标准，若以其中间分类值为例，则可以将生物质颗粒大致上描述为以下特性：生物质颗粒的直径一般为6~10毫米，长度为其直径的4~5倍，破碎率小于1.5%~2.0%，干基含水量小于15%。

灰分含量小于2%，硫含量和氯含量均小于0.07%，氮含量小于0.5%。若使用添加剂，则应为农林产物，并且应标明使用的种类和数量。欧盟标准对生物质颗粒的热值没有提出具体的数值，但要求销售商应予以标注。瑞典标准要求生物质颗粒的热值一般应在16.9 兆焦上。

参考资料来源：百度百科-生物质颗粒燃料

生物质能，就是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源（王德元，2008）。

一、生物质能的特点

（1）可再生性。生物质能是从太阳能转化而来，通过植物的光合作用将太阳能转化为化学能，储存在生物质内部的能量，与风能、太阳能等同属可再生能源，可实现能源的永续利用。

（2）清洁、低碳。生物质能中的有害物质含量很低，属于清洁能源。同时，生物质能的转化过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物质能的使用过程又生成二氧化碳和水，形成二氧化碳的循环排放过程，能够有效减少人类二氧化碳的净排放量，降低温室效应。

（3）具有替代优势。利用现代技术可以将生物质能转化成可替代化石燃料的生物质成型燃料、生物质可燃气、生物质液体燃料等。在热转化方面，生物质能可以直接燃烧或经过转换，形成便于储存和运输的固体、气体和液体燃料，可运用于大部分使用石油、煤炭及天然气的工业锅炉和窑炉中。国际自然基金会2011年2月发布的《能源报告》认为，到2050年，将有60%的工业燃料和工业供热都采用生物质能。

（4）原料丰富。生物质能资源丰富，分布广泛。根据世界自然基金会的预计，全球生物质能潜在可利用量达350×1018J/a（约合82.12×108t标准油，相当于2009年全球能源消耗量的73%）。根据我国《可再生能源中长期发展规划》统计，我国生物质资源可转换为能源的潜力约5×108t标准煤，随着造林面积的扩大和经济社会的发展，我国生物质资源转换为能源的潜力可达10×108t标准煤。在传统能源日渐枯竭的背景下，生物质能是理想的替代能源，被誉为继煤炭、石油、天然气之外的第四大能源（据胡理乐等，2012）。

二、生物质能的利用

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到21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耗的40%以上。人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的农作物秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达（1440～1800）×108t（干重），其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物、发展能源农场（魏伟等，2013）。

生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换、物理转换和生物化学转换等4种途径（王久臣等，2007）。生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。当前使用较为广泛传统的烧柴灶热改造效率仅为10%左右，而气化燃烧锅炉作为一种效率可达20%～30%的新型节能措施，具有技术简单、易于推广、效益明显等特点，已被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下，使生物质气化、炭化、热解和催化液化，以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术（图4-60）。生物质能物理转化的最简单的方法就是将生物质原料进行压缩。自然堆积的固体生物质原料通常都比较疏松，密度较小，形状不规则，不便运输、储存和使用。将松散的原料进行预加工、预处理后，在外部压力的作用下，成型设备里的原料的体积大幅度减小，密度显著增大，最后成为一定形状的产品，例如玉米秸秆颗粒成型燃料（图4-61）。生物质的生物化学转换包括生物质—沼气转换和生物质—乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中，通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气。乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇（郭海霞等，2011）。生物质能利用技术主要有以下五种。

图4-60　立式气化燃烧换热一体化锅炉图

（据张洋，2009）

图4-61　玉米秸秆颗粒成型燃料

（据张洋，2009）

1．直接燃烧

直接燃烧方式可分为炉灶燃烧、锅炉燃烧、垃圾燃烧和固体成型燃烧等4种方式。其中，固体成型燃烧是新推广的技术，它将生物质固体化成型或将生物质、煤炭及固硫剂混合成型后使用。丹麦新建设的热电联产项目都是以生物质为燃料。使生物质能在转换为高品位电能的同时满足供热的需求，以大大提高其转换效率。其优点是充分利用生物质能替代煤炭，可以减少二氧化碳和二氧化硫排放量。生物质固体成型燃料制备工艺如图4-62、图4-63所示（雷学军等，2010）。

图4-62　生物质固体成型燃料制备工艺（据雷学军，2010）

2．生物质气化

生物质气化技术是将固体生物质置于气化炉内加热，同时通入空气、氧气或水蒸气，来产生品位较高的可燃气体。它的特点是气化率可达70%以上，热效率也可达85%。生物质气化生成的可燃气经过处理可用于合成、取暖、发电等不同用途，这对于生物质原料丰富的偏远山区意义十分重大，不仅能改变他们的生活质量，而且也能够提高用能效率，达到节约能源的目的。生物质气化机理如图4-64所示。

图4-63　生物质型煤制备工艺（据雷学军，2010）

图4-64　生物质气化机理示意图（据雷学军，2010）

3．液体生物燃料

由生物质制成的液体燃料称为液体生物燃料。液体生物燃料主要包括生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇等。虽然利用生物质制成液体燃料起步较早，但发展比较缓慢。受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响，20世纪70年代以来，许多国家日益重视液体生物燃料的发展，并取得了显著的成效。我国液体生物燃料发展也取得了很大的成绩，以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模，并可以利用菜籽油、大豆油、米糠下脚料等为原料生产生物柴油（魏伟等，2013）。

“十五”期间，我国在河南、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，生产能力达到102×104t/a，并从2002年开始，先后在东北三省以及河南、安徽、山东、江苏、湖北、河北等九省区分两期进行了车用乙醇汽油试点和示范，取得了良好的效果。据不完全统计，在生物柴油方面，目前全国生物柴油生产厂家有50多家，产能超过105t的生物柴油企业有16家，最大规模为30×104t，山东省为生产企业数量最多的省份，其次为江苏、河北和广东，截至2014年底，国内生物柴油装置总产能在525.5×104t，同比增长64×104t，但长期闲置产能达239.3×104t，占总产能的45%左右。

4．沼气

沼气是各种有机物质在隔绝空气（还原）并处于适宜的温度、湿度条件下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气的主要成分甲烷类似于天然气，是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即可燃烧。

1）沼气的传统利用和综合利用技术

我国是世界上开发沼气较多的国家，最初主要是农村的户用沼气池，以解决秸秆焚烧和燃料供应不足的问题。大中型沼气工程始于1936年，此后，大中型废水、养殖业污水、村镇生物质废弃物、城市垃圾沼气的建立扩宽了沼气的生产和使用范围。

自20世纪80年代以来建立起的沼气发酵综合利用技术，以沼气为纽带，其物质多层次利用、能量合理流动的高效农业模式，已逐渐成为我国农村地区利用沼气技术促进可持续发展的有效方法（图4-65）。通过沼气发酵综合利用技术，沼气用于农户生活用能和农副产品生产加工，沼液用于饲料、生物农药、培养料液的生产，沼渣用于肥料的生产。我国北方推广的塑料大棚、沼气池、气禽畜舍和厕所相结合的“四位一体”沼气生态农业模式，中部地区以沼气为纽带的生态果园模式，南方建立的“猪—果”模式，以及其他地区因地制宜建立的“养殖—沼气”、“猪—沼—鱼”和“草—牛—沼”等模式，都是以农业为龙头，以沼气为纽带，对沼气、沼液、沼渣的多层次利用的生态农业模式。沼气发酵综合利用生态农业模式的建立使农村沼气和农业生态紧密结合，是改善农村环境卫生的有效措施，也是发展绿色种植业、养殖业的有效途径，已成为农村经济新的增长点。

图4-65　沼气发酵示意图（据魏伟，2013）

2）沼气发电技术

沼气燃烧发电是随着大型沼气池的建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能。沼气发电具有高效、节能、安全和环保等特点，是一种分布广泛且价廉的分布式能源。沼气发电在发达国家已受到广泛重视，并得到积极推广。生物质能发电并网电量在西欧一些国家占能源总量的10%左右。

3）沼气燃料电池技术

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜（PEMFC）、磷酸（PAFC）、熔融碳酸盐（MCFC）及固态氧化物（SOFC）等。

燃料电池能量转换效率高、洁净、无污染、噪声低，既可以集中供电，也适合分散供电，是21世纪最有竞争力的高效、清洁的发电方式之一，它在洁净煤炭燃料电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面，有着广泛的应用前景和巨大的潜在市场（王久臣等，2007）。

5．生物质发电技术

生物质发电技术是将生物质能转化为电能的一种技术，主要包括直接燃烧发电、混合燃烧发电、气化发电和沼气发电。作为一种可再生能源，生物质能发电在国际上越来越受到重视，在我国也越来越受到政府的关注和民间的拥护。

生物质发电在我国已有所发展。2005年底，我国生物质发电装机容量约为2×106kW，其中，蔗渣发电约1.7×106kW，垃圾发电约0.2×106kW，其余为稻壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等。2006年《可再生能源法》实施后，我国的生物质能发电产业迅速发展，至2008年底，农林生物质发电项目达170多个，装机容量为4600×103kW，50个项目并网发电。到2012年底，我国生物质发电累计并网容量为5819×103kW，其中直燃发电技术类型项目累计并网容量为3264×103kW，占全国累计并网容量的56%；垃圾焚烧发电技术类型项目累计并网容量为2427×103kW，占全国累计并网容量的41.71%；沼气发电技术类型项目并网容量为206×103kW，占全国累计并网容量的3.54%。同其他发电技术相比，我国拥有巨大的农林废弃物产量，可以为生物质发电产业提供有力的原料支持，保障电力的充足供应（蒋大华等，2014）。

生物质能的利用需要充分考虑利用方向、利用技术及适用场合等多种因素，进行综合评价，有的放矢并最大化地利用好生物质能资源（表4-9）。

表4-9　生物质利用技术评价一览表（据王久臣，2007）

三、需要解决的难题

面对全球性的减少化石能源消耗，控制温室气体排放的形势，利用生物质能资源生产可替代化石能源的可再生能源产品，已成为我国应对全球气候变暖和控制温室气体排放问题的重要途径之一。然而受原料收集难、政策补贴不到位等现实问题的制约，生物质能产业的发展规模和水平远远低于风能、太阳能的利用，主要存在以下四个难题（王芳，2013）。

（一）认识不够

生物质能正处在一个很尴尬的境地——在可再生能源中生物质能是最重要的，但相比而言，它的产业化程度、发展规模都是最差的。这其中有一些客观原因，也有一些属于认识问题。

生物质能的重要性体现在以下四点，第一，我国是地少人多的国家，农林剩余物、城市垃圾等废弃物是生物质资源的主要来源，以往农民处理秸秆大多是直接燃烧，城市垃圾多是填埋，但废弃物的处理是个刚性需求，随着国家对CO2排放限制的提高，生物质的能源化利用成为更为先进和有效的方法。第二，我国化石能源短缺，其中液体燃料是最缺少的，而液体燃料只有利用生物质可以转化。第三，生物质能的各个生产阶段都是可以人为干预的，而风能、太阳能只能靠天吃饭，发电必须配合调峰，而生物质能则不需要，甚至可以为其他能源提供调峰。第四，生物质原料需要收集，这样能够增加农民收入，刺激当地消费，可以有效促进农村经济的发展。一个（2500～3000）×104kW的电厂，在原料收集阶段农民获得的实惠约有五六千万元。“三农”问题解决好了，对于整个社会发展将起到非常重要的作用。

除了客观上发展规模受限以外，对生物质能的认识各不相同，对其投资的额度与地方的GDP增长是不相符的，资源的分散性导致生物质能在一地的投资占比较少。这在某些政府官员那来看，生物质能有点像“鸡肋”，有的话吃不饱，丢了又有点可惜，并且地方政府还要帮助协调农民利益、禁烧等“麻烦事”。由此导致生物质能整体项目规模较小，技术投入不足，尽管它是利国利农的好事，却处于发展欠佳的尴尬地位。

（二）补贴门槛过高

对生物质能的支持，国家采取了多种补贴手段。但补贴门槛过高，手续烦琐、先垫付后补贴也困扰着不少企业。财政部财建〔2008〕735号文件规定，企业注册资本金要在1000万元以上，年消耗秸秆量要在104t以上，才有条件获得140元/t的补助。对此，中国农村能源行业协会生物质专委会秘书长肖明松认为，1000万元的注册资金，是国家考虑防范企业经营风险时的必要手段，这对大企业无所谓，但对一些中小公司则很难达到。而104t秸秆的年消耗量，需要相当规模的储存场地，由此带来的火灾隐患、成本增加问题也是企业不得不考虑的事情。事实上，如果扩大鼓励面的话，3000～5000t也是适用的。受制于这些现实难题，财政部的万吨补贴政策遭遇落地难。

这种现象主要是由于国家制订政策的初衷并不鼓励生物质能企业因陋就简，遍地开花，而是鼓励企业专门从事生物质能，培养骨干型企业，这就需要一定的物质基础。104t的厂子，固定资产就大概需要400万元，加上流动资金，1000万元并不算多。而万吨规模在能源化利用上，刚称得上有点规模，只要是同一个业主，生产点可以分散，如果规模太小，补贴监管成本也太高。对于补贴方式上存在一定缺陷，整个机制缺乏能源主管部门、技术部门的参与。制度怎样更有利于监管，公平公开还有待于进一步完善。而该行业的快速发展，补贴政策功不可没，但不能因为出现一些问题而因噎废食，取消这个补贴政策将会对刚刚起步的生物质能产业造成重大的打击。因为国家补贴不仅仅是提供资金，还表明国家对该行业的支持态度，对企业和投资具有强力的引导作用。

（三）布局难以把控

到底企业要建多大产能方能最好？可再生能源学会生物质能专业委员会秘书长袁振宏认为，没有最好，只有最适合的，适合的就是最好的。比如苏南地区每人只有几分地，那就没法收，这些地方就没法建大厂，但东北垦区就比较适合建大型电厂，有条件上规模，成本才越低，效益才越高。一定要因地制宜。密集地区可以建气化发电，做成型燃料，不一定去建发电厂。

企业要多方考虑，合理布局，否则很容易陷入发展困局。建生物质能电厂首先要考虑可持续发展，原料分散的话就需要分散性利用，要考虑水资源、电力、人文环境是不是可以支撑这个项目。

（四）成本价格难控

受耕作制度的限制，我国农村土地高度分散，给资源的收集、储存、运输带来很大不利因素，在后续的环节上会放大很多倍。生物质能要依赖农业，资源掌握在老百姓手里，农民的市场意识很好，完全随行就市。如果收集半径过大，需要农民花费大量时间收集、运输，那农民就会要求按外出打工时计算人力成本，如此一来，企业为原料支出的成本就会大大提高。如果企业坚持不抬价，就可能造成企业吃不饱，缩量生产，影响经济效益。每度电的原料成本如果超出一定范围，无论怎么发电都是赔钱。加上人工费用近年来的快速增加，成本成了扼住企业脖子的一道枷锁。所以准备入行的企业首先要考虑的是原料资源的可获得性，如果不成熟千万不要贸然进入。地方政府可以进行协调，比如利用示范效应，鼓励农民种植秸秆作物，做好企业加农户的结合，平衡好企业和农户之间的利益。

此外，在我国现实的社会经济环境中，还存在一些消极因素制约着生物质能的发展和应用（李景明等，2010；刘旭等，2014）：

（1）市场环境和保障机制不够完善。我国生物燃料乙醇发展缺乏明确的发展目标，没有形成连续稳定的市场需求，还处在“以产定销、计划供应”阶段。国内生物燃料乙醇从生产到销售的各个环节都受到了政府部门的严格控制，是政策性的封闭运行，尚未形成真正意义的市场化。

（2）资源评价、技术标准、产品检测和认证等体系不完善。我国于2001年颁布了变性生物燃料乙醇（GB 18350-2013）和车用乙醇汽油（GB 18351-2015）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），在现有标准的基础上及时制订不同生物质原料来源的生物燃料乙醇相关基础标准和工艺控制等标准就显得极为迫切。

（3）资源分散，收集手段落后，产业化进程缓慢，制约着生物质能高新技术的规模化和商业化利用。集中发电和供热是国际上通行的高效清洁地利用生物质能的主要技术方式。但是，这些技术对应的生产设备需要具有一定的规模，才能产生经济效益。

（4）利用装备技术含量低，研发经费投入过少，一些关键技术研发进展不大。例如厌氧消化产气率低，设备与管理自动化程度较差；气化利用中焦油问题未能解决，影响长期应用；沼气发电与气化发电效率较低，二次污染问题没有彻底解决。

（5）缺乏专门扶持生物质能发展、鼓励生产和消费生物质能的政策。在当前缺乏一定的经济补助手段的条件下，难以实现生物质热电联产规模化，竞争能力弱。

（6）生物质能与农业、林业在资源使用上不协调。能源作物已经开始成为不少国家生物质能的主体。但是，我国土地资源短缺，存在能源作物和农业、林业争夺土地的矛盾。

四、生物质能利用的意义

我国能源面临着总量不足、石油紧缺、环境污染严重、人均占有量少和能效低等诸多问题，这些问题将长期制约我国经济的发展和社会进步。因此，改变能源生产和消费方式，大力开发利用生物质能已成为我国发展可再生能源的首要问题。同时，开发利用生物质能既是实行能源战略多元化、解决我国能短缺问题的有效途径，又是拓展农民就业领域、促进农民增收的重要渠道（表4-10）。

表4-10　我国生物质能应用规模与发展目标（据魏伟，2013）

在我国各种主要的能源当中，煤炭占据着主导地位，同时，煤炭的大量使用也给环境造成了严重的污染。目前，我国温室气体（GHG）的排放已经超过了世界排放量要求13%，仅次于美国，居世界第二位。根据世界银行公布的数据，预计到2020年我国的温室气体排放有可能占到世界排放总量的20%。在没有切实可行办法控制矿物燃料使用过程中产生的生态环境污染的情况下，减少使用量、开发利用洁净可替代能源是唯一的解决办法。截至2010年年底，我国可开发为能源的生物质资源已达3亿多吨。通过先进、成熟和高效的转换技术，将其生产成使用方便、无污染的气体燃料、固体燃料和液体燃料，替代化石能源，减少温室气体排放，从根本上解决农村普遍存在的畜牧公害和秸秆问题，是我国发展生物质能产业的长期目标。这不但能实现能源消费与环境保护的双赢，而且能实现能源的可持续发展，从而推进经济社会的可持续发展（蔺雪芹等，2013）。

生物质能高新转换技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程，满足农民富裕后对优质能源的迫切需求，同时也可在乡镇企业等生产领域中得到应用。由于我国地广人多，常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求，而且由于国际上正在制定各种有关环境问题的公约，限制二氧化碳等温室气体排放，这对以煤炭为主的我国是很不利的。因此，立足于农村现有的生物质资源，研究新型转换技术，开发新型装备既是农村发展的迫切需要，又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要。

管理节能就是使用软硬件，把企业日常需要运用到一切能源的设备监管起来，通过软件显示这些设备的使用情况，进行能耗分析、节能计量、计费、成本核算、进行行业对标、生成分析报告等，实现企业能源精细化管理，促进节能降耗；譬如：能云服企业智慧能效管理平台，就能非常好的解决能源管理工作。

1．概述

锅炉是目前应用最广泛的能源终端利用技术，也是大气中污染物排放的主要来源。燃烧过程中排放的污染物，如：二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)排入大气后会引起局部地区酸雨；二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)等温室气体的排放，将会引起全球气候变暖。全球变暖引起的气候变化是全世界面临的重大挑战，提高能源转换和利用效率以及更好地控制燃烧过程是减少大气排放物的主要措施。表1列出了燃烧过程中的排放物及其对环境的影响。

为控制全球气候的继续变暖，保护人类的生存环境。1997年在日本京都召开了联合国气候变化框架公约第三次缔约方会议，通过了一项有法律约束力的“联合国气候变化框架公约京都议定书”。议定书对38个主要工业化国家的CO2等温室气体作了具体减排规定，以保证从整体上将温室气体排放量从1990年的水平上至少下降5.2%。

1.1 超超临界燃煤发电技术(USC)

由于超超临界燃煤发电技术(USC)仍是基于常规发电系统的渐进技术，所以发展USC技术是最具有现实意义的，而且和其它技术相比极具竞争力，目前一些经济发达国家都开始采用USC发电机组。日本已经投运了16台蒸汽参数为593°C，单机容量700～1050MW级的超超临界发电机组，已投运的超超临界发电机组的效率都达到43%以上。丹麦已于1992年在VEST电厂投运一台407MW,参数为25.1 MPa,560/560°C的超临界机组，其供电净效率达到45.3%。丹麦的Nordjyllandsvaerket电厂建有两台412MW的超临界机组，分别燃用煤和天然气，蒸汽参数为28.5MPa，580/580/580°C，其中3号机组热效率可达47%。目前正在进行的EC Joule-THERMIE 计划将发展蒸汽压力为37.5MPa，蒸汽温度为 700 °C的更先进的超超临界机组，其发电效率将超过50%。

面临这种紧迫形势，我国国家电力公司也及时提出了发展超超临界并建立示范电厂的863高技术发展计划，目前该计划的第一子课题“超超临界发电机组技术选型”已经完成，经过专家论证，并结合我国动力制造业发展的前提条件，认为我国发展容量为700～1000MW，蒸汽参数为：25MPa，593/593°C(或600/600°C)的超超临界发电机组是合适的。

表4示出了超超临界发电机组和常规发电机组相比热效率提高的幅度、燃料节约量、温室气体减少的排放量的数据对比，可以看到，超超临界发电机组具有无可比拟的优越性。

表4 超超临界发电机组和常规发电机组节能和减排潜力对比

1000 MW机组容量

常规对比机组

第一阶段

第二阶段

第三阶段

蒸汽条件

压力(MPa)

24.1

31.4

30.0

34.3

温度(℃)

538/566

593/593/593

630/630

649/593/593

热效率增加值(%)

基准值

5.0

4.8

6.5

年节煤量(t)

基准值

96 000

95000

13400

CO2年减排量(106Nm3)

基准值

117

112

152

3.1.2 整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)

IGCC发电技术通过将煤气化生成燃料气、驱动燃气轮机发电、其尾气通过余热锅炉生产蒸汽驱动汽轮机发电，使燃气与蒸汽联合发电，有较好环境效果并提高发电效率。IGCC技术具有系统效率高、环保性能好、易大型化、燃料适应性好等特点，但其投资也较一般燃煤电站高。科技部于“九五”期间组织进行了煤气化、热煤气净化、燃气轮机等关键技术研究；国家计委已批准在山东烟台采用引进方式建设一座400MW等级IGCC示范电站的立项报告。

IGCC由于系统技术的复杂和较高的运行成本(表3)，使其在商业化运行的可靠性和经济竞争力上都存在问题，因此近年来单一发展IGCC的进展缓慢，其发展速度明显滞后于超超临界燃煤发电技术，但开发者们提出将IGCC技术与化学产品制造、热力供应等联合建设形成多联产系统概念，使化学品的合成和电、热生产形成最优化的技术组合，同时最终还致力于包括CO2在内的各种污染物的治理和零排放，是未来煤化工－能源技术发展的方向。

3.1.3 燃气蒸汽联合循环发电技术

燃气蒸汽联合循环电站具有能源利用率高、占地面积少、造价低、建设周期短、运行和维修成本低、以及能适应于缺水地区等优点。2001年投入运行的由日本东芝公司和美国通用电气公司共同开发的新一代H型联合循环机组，其高温燃气轮机入口温度高达1500℃，热效率达60%以上。随着天然气资源的进一步开发和引进，以及西气东送工程的建设，发展一定数量的燃气蒸汽联合循环电站可以减少以燃煤为主的火力发电。采用燃气蒸汽联合循环发电不仅可提高能源利用率，更重要的是能有效地减少温室气体及其它有害物质排放。以德国Nosener Brucke的一个265MW的原燃煤热电厂为例，改为以天然气为燃料的燃气蒸汽联合循环发电厂后，单位发电量所产生的温室气体CO2排放减少了50%；与此同时，其他有害物质排放如SO2减少了99%，NOx减少了75%，悬浮颗粒减小了97%。

3.2提高能效的工业及民用供热技术

近年来工业及民用供热技术得到了较快的发展，这一方面是为了满足广大人民群众对生活质量提高的不断要求；另一方面，为了节约日渐减少、日益昂贵的能源和减少污染物排放，保护环境，必须研究和开发高效能的新型能源供热技术。目前已经被实践证明了的先进供热技术主要是常规的热电联产技术(Conventional CHP)和区域供热(District Heating,简称DH)；在国外已经占领市场而在我国尚开始研究开发的冷凝式锅炉(condensing boiler，简称CB)供热技术；多年前已经开始研究开发且目前正在继续完善的，估计2005年能够投入规模商业化运行的家庭微型热电联产 (Micro CHP) 技术、光电(Photo-voltaic,简称PV)转换技术和燃料电池(Fuel Cell)供热技术，还有将会获得日益发展的再生能源供热技术，如太阳能供热(Solar Heating，简称SH)技术，生物质供热(Biomass Heating，简称BH)技术等。

热电联产的类型较多，凡是能够发电的技术都适合热电联产，目前我国主要采用小热电厂进行热电联产改造，对于热负荷比较稳定，一天内波动较小的热电厂，可全部采用背压式或抽汽背压式供热机组，将来会得到发展的还有：燃气轮机热电联产技术，燃气—蒸汽联合循环热电联产技术，燃气—蒸汽联合循环热电联产技术的过程框图如图1所示。图中示出了三种热电联产的方式，其热效率分列如下：

A.燃气轮机发电+余热锅炉发电=40%～50%效率

B.燃气轮机发电+余热锅炉发电+供热=50%～85%的系统效率

C.燃气轮机发电+余热锅炉直接供热=80%～85%的系统效

HRSG

GT

C

燃料

发电 A

发电+供热 B

直接供热 B

图1 燃气—蒸汽联合循环热电联产技术过程框图和热效率

前苏联区域供热占总供 热 量的70%，其中一半来自热电联产；丹麦目前区域供热占总供热量的50%，其中30%来自热电联产；芬兰区域供热占总供热量的45%，其中70%来自热电联产，热电联产发电占全国总发电量的32%；荷兰热电联产总装机800万千瓦，占全国总装机的40%；一直以分散供热为主的英国，现在热电联产装机容量也接近400万千瓦了。近年来，随着国际电力市场的自由化，电力供应正在向小规模和非集中化转变，这将给城市小型燃气热电联产带来光明的前景。

3.2.1常规热电联产技术

热电联产(Combined and Heat Power，CHP)是指单一机组能够同时提供电力和供热的高能效(higher Energy Efficiency)能源利用方式。纯凝汽式电站机组在生产电力的同时向环境排放热能，而热电联产机组则利用这部分热能满足供热的要求。能源利用效率超过纯凝汽式电站机组40%以上；热和电生产成本低；电力生产是热电联产最有价值的产品，但热电联产需要有基本的热负荷来维持，电力生产才能继续。大多数的热电联产机组采用典型的设计方案，冬天满足采暖供热的需要，在夏天满足热水供应，一些辅助的供热则由备用锅炉满足。丹麦和英国的热电联产技术的推广经验表明：

高效、清洁、节能、低排放 ，CHP已经成为公认的具有高能效和环保效益的技术，图2示出了常规超临界电厂、区域供热热电厂、热电联产电厂热效率的比较。

常规超临界电厂 区域供热热电联产电厂

图2 热电联产电厂和其他电厂及供热热效率的比较

热电联产是公认的提高燃料能源利用率的重要手段。近年来，人们又把溴化锂吸收式制冷引入热电联产，结合形成了热电冷三联产。这些联产机组的综合热效率可达60%～85%。实践证明，热电联产比热电分离生产要节约20%的能源，与此同时可减少30%～44%的CO2排放。

发达国家十分重视热电联产技术的应用。德国1995年就已拥有了255台燃气透平的热电联产机组，共发电3 152MW；此外，还有发动机驱动的联产机组28700台，总共发电1 450MW。

3.2.2 家庭微热电联产技术

微型热电联产(Micro CHP)或家用热电联产(Domestic CHP)供热技术是指能在一个独立住宅中同时供应电力和热能的技术，它不只是比常规热电联产机组小，更重要的是它在技术原理、运行和经济性方面具有本质的区别。

家庭微型热电联产(Micro CHP)供热技术具有以下优势： 它是家庭用独立热电联产生产单元；易于对常规锅炉实施更换；每年3500小时免维护运行；电力生产可以取代家庭中的部分网电消耗；提供更大的能源和环保收益。

家庭微型热电联产供热机组在一般情况下可将70%-80%的燃料高位发热值转换成采暖或热水的热能供应，其中的10%-25%转换成电力。其余的10%-15%为烟气损失，在冷凝状态下的高位发热值的热效率可达90%，能够达到冷凝式锅炉的热效率，因此，在目前状况下，家庭微型热电联产供热机组还替代不了冷凝式锅炉，但可以替代常规的供热锅炉。估计在英国，5年后，家庭微型热电联产供热机组会和冷凝式锅炉平分家用供热市场，每年消费约100，000台，当然，这仅仅是一个市场预测。

民用住宅供热技术目前在欧洲发展迅速，过去一直采用常规锅炉技术，目前可以取代

常规锅炉实施供热的技术主要有：冷凝式锅炉(CB)供热技术，Micro CHP供热技术、(CB-PV)供热技术和Fuel Cell供热技术，太阳能供热(SH)技术以及生物质供热(BH)技术等。图3示出了其中某些新型供热技术对二氧化碳减缓的巨大潜力。可见，既能发电又能供热的家庭微型热电联产 (Micro CHP) 技术更具市场潜力。

和常规电厂、常规热电联产电厂相比，家庭微型热电联产 (Miro CHP) 技术由于不需要电力传输和分配，转换效率高，将会具有更大的市场份额。表5示出了燃气的常规电厂、常规的热电联产电厂家庭微型热电联产技术的有效能量比较。

图 3 新型供热技术对二氧化碳减缓的巨大潜力

表5三种燃气电厂生产有效能量的比较

3.2.3 区域供热技术

3.2.4 冷凝式锅炉技术

冷凝式锅炉是指能够从锅炉排放的烟气中吸收水蒸气所含的汽化潜热的锅炉。常规锅炉将烟气中大部分显热传递给水或蒸汽，而冷凝式锅炉不仅将更大一部分显热传递给水或蒸汽，而且还吸收了部分烟气中的水蒸气冷凝后释放的汽化潜热。冷凝式锅炉这一概念的实现必须具有冷凝式热交换受热面，当然这种热交换可以是间壁式、再生式，也可以是直接接触热交换的结构形式。实际应用中要达到烟气中水蒸气的冷凝，系统回水温度一般要低于50～55℃。按照是否利用烟气中水蒸气的汽化潜热可以将锅炉分成二类：

(1)冷凝式锅炉 冷凝式锅炉因为吸收了烟气中大部分的物理显热和水蒸气的汽化潜热而具有较高的热效率，即使在低负荷运行时也是如此，冷凝式锅炉的排烟温度一般低于75℃。

(2)非冷凝式锅炉 或称常规锅炉，一直以来，避免尾部受热面产生冷凝是设计常规锅炉时努力坚持的基本原则。设计时要使尾部受热面壁温高于水露点和酸露点，排烟温度一般在170℃以上。烟气中水蒸气所含的汽化潜热随烟气通过烟囱排入大气。

图4示出了冷凝式锅炉(右)和常规锅炉(左)的主要结构差异。可以看出，冷凝式锅炉必须具有冷凝式热交换受热面，采用高性能的外壳保温和密封材料，锅炉本体和烟囱必须设置冷凝水排放装置，一般要增设引风机以克服冷凝式热交换受热面的阻力以及低排烟温度引起的自然通风力的下降。

图4常规锅炉和冷凝式锅炉的主要差别

锅炉负荷、系统回水温度、过量空气系数都直接影响冷凝式锅炉的热效率。图5和图6分别示出了系统回水温度冷凝式锅炉热效率的影响趋向。

图5 满负荷时热效率和回水温度的关系图6 热效率随负荷的变动关系

3.2.5新能源的开发利用

新能源泛指可再生能源及其他不同于常规的能源，可再生能源主要是指太阳能、风能、生物质能、地热能和水能等能源。它们具有资源丰富、无环境污染、清洁安全、资源不枯竭等优点，是实施可持续发展战略的重要组成部分。总体上来讲，我国可再生能源利用比重低，可再生能源资源丰富 ,但开发程度低，发展潜力巨大。估计在21世纪中叶前，我国可再生能源可采集量也仅为4～5亿tce，占一次能源总供应的比重不到10%。

PV模块

集热板

图7水泵由PV电源支持的常用的太阳能热水系统示意图

Solar Panel—集热板；Hot Water to Taps—送水龙头的热水；Mains Water in—进水； Boiler—锅炉；Solar Controller and Pump Unit—太阳能控制器和泵；Solar Hot Water Cylinder—太阳能储水容器

燃料电池技术是未来新兴的绿色能源技术，是具有能源革命意义的新一代能源动力系统，被认为是继蒸汽机和内燃机之后的第三代动力系统。

将来可以实现燃料电池的热电联产技术有：质子交换膜燃料电池(PEFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)等4种燃料电池技术，科学家们已经研究了这些燃料电池技术的工艺、性能、使用条件、制造材料、系统集成、示范工程、商业化项目以及燃料电池系统用于冷热电联产的评估方法等诸多问题。国际能源界普遍认为氢能是一种可持续发展的能源，氢燃料电池对解决“能源短缺”和“环境污染”有重要意义。表6示出了基于燃料低位发热值的各种能源转换技术的热效率。

富氧燃烧是通过使用比空气含氧多的氧化剂完成燃烧过程，也称增氧燃烧，简称OEC。OEC技术能提高生产热负荷，提高热效率，降低废气及NOx排放，提高传热效率。将来很多燃烧过程都可以采用OEC技术，如整体煤气化联合循环中的煤气燃烧反应均采用富氧燃烧技术，氧气含量为85%～95%；即使采用空气分级燃烧技术，也可以采用富氧技术。另外，富氧技术还被用于固体垃圾焚化炉的焚烧，减少污染物的排放。

3.4污染物减排技术

提高电厂热效率，减少燃料消耗量是污染物减排的首要措施；改善燃烧技术，合理有效地组织燃烧过程，在燃烧过程中减排也是重要的减排技术，可以大幅度降低污染物排放，但当排放的限制更严格，而且靠炉内燃烧减排不能满足要求时，仍然需要采取烟气脱硫脱氮技术措施。烟气脱硫技术(FGD)经历了30多年的发展过程,主要有湿法脱硫、干法脱硫和半干法脱硫，其中一些已进入商业化应用。烟气脱氮技术大致可归纳为干法和湿法烟气脱氮两大类，干法主要有选择性催化还原法(SCR)，非选择性催化还原法(NSCR)和选择性无催化还原法(SNCR)。湿法脱氮的工艺过程包括氧化和吸收，湿法脱氮一般同时具有脱硫的效果。因此未来污染物减排技术的发展方向是脱硫脱氮装置一体化与脱硫脱氮资源化。

4．锅炉材料、设计、制造和控制技术进展

先进的材料，设计以及制造和控制技术是未来锅炉技术取得更大进步必须具有的技术储备和基础，这些技术的综合运用将会使高能效低排放的锅炉技术进入一个崭新的阶段。

4.1先进锅炉材料

4.1.1超超临界锅炉材料

发展高蒸汽参数的超超临界的机组已经成为近20年全世界动力工程行业为之奋斗的目标。世界发达国家投入了大量的人力物力研究开发新型的耐热材料，这些材料主要分为铁素体钢、奥氏体钢及高镍铬合金，对于600℃的主蒸汽条件，在不考虑燃料强腐蚀性的前提下，一般不会用到高镍铬合金。因此，用于600℃的主蒸汽条件的耐热材料主要是铁素体钢和奥氏体钢。其中铁素体钢为：T23/P23，T91/P91，T92/P92，E911，T122/P122；奥氏体钢为：TP347HFG，Super304H，TP347H，TP321H等，若考虑中等程度以上的燃料腐蚀性时，还要增加使用20%Cr的TP310,HR3C和NF709。表7示出了600℃主蒸汽温度下侯选耐热材料的名义化学成份。

4.1.2冷凝热交换器耐腐蚀材料

DOE/GRI联合对普通的低碳奥氏体不锈钢如304L生产的冷凝式热交换器发生的点蚀(PC)、间隙腐蚀(CC)和应力腐蚀开裂(SCC)进了研究，发现腐蚀起源于氯离子腐蚀机理。经过试验认证，含有高铬和高钼的铁素体不锈钢,如AL29-4C，还有镍基合金，如Hastelloy C27，以及高钼含量的奥氏体不锈钢，如AL-6XN、254SMO和654SMO（城市垃圾焚烧锅炉的烟气冷凝）可以成功地抵抗冷凝水的腐蚀。钢中添加铬含量能抵抗冷凝水的一般腐蚀（如SO4-, NO2-, NO3-,等），高钼含量能抵抗不锈钢的PC，CC及SCC(C1-)。表8列出了几种常用材料的化学成分，表中实际烟气中折算的腐蚀速率单位为mm/年。

4.2 先进的CFD计算机模拟设计技术

传统锅炉的经验设计方法存在很多的问题，设计本身依赖于经验，但是经验的可靠性一般无法验证，一般企业不可能制造一个1：1的模型进行测试，代价太大，先进的CFD计算机模拟设计技术就可以解决这个问题。

目前先进的设计人员广泛使用CFD计算流体动力学方法分析炉内流体的流动工况，使研究开发成本大为降低，而且获得了大量的有益的分析数据。如对于圆柱形结构的有机热载体炉，CFD计算机数值模拟的结果表明：炉膛中央的回流区将火焰压向炉管，造成火焰强烈地掠过炉管。通过分析，我们可以改变燃烧器出口的火焰形状，分解中心的回流区，使火焰和烟气不直接接触炉管表面，可以避免炉管过热。

除了模拟火焰的流场和速度场，也可以采用CFD计算流体动力学计算方法优化炉体的结构，采用CFD的预处理软件，自动将研究区域划分成含有500，000个网格的划分结构，对多数的模化区域使用六面体网格划分单元，炉管周围复杂的区域使用六面体网格划分单元，计算机模拟可以让我们尝试一系列不同的结构组合并对其结果进行比较，获得优化的结论。通过这种优化，可以使加热炉提高20%的出力，而不使炉管发生过热。

(1)蛇行管束直管接长的全自动TIG/MIG、TIG/MAG、热丝TIG焊接技术，大大提高了焊接速度和焊接质量；

(2)锅筒大口径管接头角焊缝的半自动药芯焊丝二氧化碳气体保护焊接技术，大大提高了劳动生产率和接头焊接质量，焊缝外观质量和焊缝高度、连接强度大大改善；

(3)未来大型的高效发电机组将更会更多地采用铁素体钢和奥氏体不锈钢的焊接，如：TP347H，TP347HFG，Super304H等的焊接以及它们和相关铁素体钢的焊接；目前这些焊接多采用手工焊接，今后也要发展自动焊接技术；

(4)厚板的窄间隙焊道溶敷技术；

(5)工业和生活锅炉的管板和烟管焊接的全自动全位置氩弧焊焊接技术，大大提高了劳动生产率和接头焊接质量，焊缝外观质量和焊缝高度、连接强度大大改善；

(6)工业锅炉将来焊接技术的发展方向主要是全自动焊接技术以及气体保护焊接技术；逐渐减少手工电弧焊的使用；

4.4先进控制技术

发电设备制造行业的控制技术所指的内容非常广泛，包括物料控制，产品质量控制，管理控制等。本文所谈的先进控制技术主要是指锅炉产品本身的性能控制技术，控制技术是保证锅炉产品最完美体现其性能的可靠保障。

以循环流化床锅炉(CFB锅炉)为例，由于其燃烧效率高，燃料适应性广，低污染排放等优点而受到广泛的重视，在世界各国得到迅速的发展。但CFB锅炉在理论和实践方面仍有许多不完善之处，尤其是在控制与优化运行方面，大多数的CFB锅炉的自动化水平不高,有的至今仍采用手动操作,有的甚至曾出现过因控制系统设计不当而导致的事故。造成这一局面的原因是因为CFB锅炉是一个多参数、非线性、时变及多变量紧密耦合的复杂系统。因此，一方面应继续对CFB锅炉的各变量之间的参数进行理论方面的研究；另一方面应采用人工智能和计算机科学的最新进展，发展专家系统，神经网络，模糊控制等技术不断完善锅炉控制技术。

新型的冷凝式锅炉具有可变出力调节(VCO,Variable Controlled Output)控制功能，VCO是冷凝式锅炉最新的控制技术，可调负荷从30%~100%，如典型的家用联合供热冷凝式锅炉负荷变动范围为5kW~24kW。该功能同时具有天气补偿的作用，当用于加热建筑物的热量随着天气条件的变化升高或降低时，该功能能在确保锅炉高效运行的基础上自动调节锅炉的出力，一般要采用比例调节的燃烧器才能达到。

参考资料： 江苏海国节能审计事务有限公司