工業(yè)鍋爐2012年第1期(總第131期)文章編號(hào):10048774(2012)0140404生物質(zhì)分類探討楊文12,別如山(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué),哈爾濱10001;2.江西江聯(lián)能源環(huán)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:楊文2. Jiangxi Jianglian Energy &Environment Co. Ltd, Nanchang 330001, China) (1966-),a+4位,高級(jí)工程師,從摘要:生物質(zhì)能的利用已成為當(dāng)今研究與產(chǎn)業(yè)投資的熱點(diǎn)然而生物質(zhì)的分類問(wèn)題卻沒(méi)事鍋爐研發(fā)工作,,副有得到很好解決,試圖對(duì)生物質(zhì)的分類進(jìn)行系統(tǒng)的探討與總結(jié)。關(guān)鍵詞:生物質(zhì);分類;探討總工程師,現(xiàn)在哈爾濱工業(yè)大學(xué)攻讀博中圖分類號(hào):TK6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B士學(xué)位,研究方向?yàn)?前言是很好的可再生利用資源。石生物質(zhì)鍋爐直燃技生物質(zhì)能資源是新能源中最可大規(guī)模開發(fā)利用元春因此提出狹義性的生物質(zhì)術(shù)的開發(fā)。的一種可再生能源,生物質(zhì)能為低碳燃料,且硫含產(chǎn)業(yè)概念,是指利用可再生或循環(huán)的有機(jī)物質(zhì)量灰含量均比目前大量使用的煤炭低,是一種公認(rèn)通過(guò)工業(yè)性加工轉(zhuǎn)化進(jìn)行生物基產(chǎn)品生物燃料和的清潔燃料。生物質(zhì)能是人類利用最早的能源之生物能源生產(chǎn)的一種新興產(chǎn)業(yè)。如今隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生物質(zhì)能可以通過(guò)各2生物質(zhì)分類的意義種技術(shù)得以高效利用。如利用其直燃發(fā)電,會(huì)大大生物質(zhì)能的相關(guān)研究已成為能源、環(huán)保等領(lǐng)域地改善環(huán)境質(zhì)量對(duì)環(huán)境保護(hù)非常有利,可以緩解農(nóng)的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。然而,在學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界對(duì)于生物村地區(qū)用電緊張局面,同時(shí)提高農(nóng)民的收入田。質(zhì)的分類問(wèn)題還未形成統(tǒng)一的分類方法,看法與表我國(guó)生物質(zhì)能資源非常豐富每年可產(chǎn)生農(nóng)作述比較混亂。因此,明確生物質(zhì)的分類是該領(lǐng)域亟物秸稈7億多噸相當(dāng)于約4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,開發(fā)待解決的一個(gè)基礎(chǔ)問(wèn)題。本文試圖通過(guò)不同的角利用前景一片光明。然而在生物質(zhì)利用領(lǐng)域?qū)τ诙葘?duì)生物質(zhì)的分類進(jìn)行總結(jié)與探討。生物質(zhì)的分類問(wèn)題沒(méi)有得到很好解決不同的研究3生物質(zhì)分類者有著不同的表述,還未形成系統(tǒng)的分類方法。本目前,已有許多研究者根據(jù)各自研究的領(lǐng)域,從文對(duì)此進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)探討。不同角度進(jìn)行粗略的分類,他們的描述分散在不同1生物質(zhì)概念的文獻(xiàn)中就同一種分類方法表述也不盡相同。因不同的文獻(xiàn)對(duì)生物質(zhì)概念的描述雖有所區(qū)別,此,有必要進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)歸類。但本質(zhì)上是一致的。文獻(xiàn)[3]定義生物質(zhì)為生物學(xué)3.1按生長(zhǎng)源分類起源的物質(zhì),不包括埋在地下的形式和轉(zhuǎn)化成的物文獻(xiàn)[3]從生物質(zhì)燃料的角度將生物質(zhì)按生長(zhǎng)質(zhì)。姚向君等認(rèn)為1,生物質(zhì)是指通過(guò)光合作用而源分為:木質(zhì)生物質(zhì)、草本生物質(zhì)、果實(shí)生物質(zhì)及摻產(chǎn)生的各種有機(jī)體它包括植物、動(dòng)物和微生物。生和物或混合物。物質(zhì)能是太陽(yáng)以化學(xué)能形式儲(chǔ)存在生物質(zhì)中的能量木V凵中國(guó)煤化工;草本生物質(zhì)來(lái)源形式,以生物質(zhì)為載體的能量。于非木CNMHG物;果實(shí)生物質(zhì)來(lái)生物質(zhì)具有“燃料飼料肥料、原料”等屬性,源于植物中的種子;摻合物和混合物是來(lái)源于不同生長(zhǎng)源的物料的摻合和混合。收稿日期:2011-107筆者認(rèn)為按生長(zhǎng)源分還應(yīng)增加一類“水生植探討園地生物質(zhì)分類探討物”。們常聽說(shuō)將秸稈燃料分為灰色秸稈(如棉花稈、大3.2按來(lái)源分類豆稈等)和黃色秸稈(如玉米稈、小麥稈、水稻按來(lái)源分類是比較常用的分類方法,但還未形稈)1,那是指狹義秸稈。狹義秸稈指成熟農(nóng)作物成統(tǒng)一的表述。石元春認(rèn)為生物質(zhì)包括農(nóng)作物、林去果實(shí)后,未經(jīng)加工剩余的稈、莖、葉、根部分的總木和其他植物及其殘?bào)w、畜禽糞便、有機(jī)廢棄物S,稱。以及利用邊際性土地和水面種植的能源植物。馬文然而,隨著秸稈直燃技術(shù)的研發(fā),以及秸稈燃料超等把生物質(zhì)分成林木廢棄物(樹枝、木塊、木屑的收集實(shí)踐,應(yīng)引入廣義秸稈概念,即還應(yīng)包括果實(shí)等);農(nóng)業(yè)廢棄物;水生植物;油料植物;有機(jī)物加的殼皮以及秸稈經(jīng)工業(yè)加工后的副產(chǎn)物。筆者將廣工廢料;人畜糞便及城市生活垃圾等。郭濤等則認(rèn)義秸稈分成“黃色秸稈、白色秸稈、灰色秸稈、褐色為生物質(zhì)應(yīng)分為木材加工業(yè)的剩余物(;農(nóng)業(yè)的剩秸稈”。黃色秸稈指玉米稈、小麥稈、水稻稈等;白余物;人類生活產(chǎn)生的廢棄物;用于生物質(zhì)能資源利色秸稈指農(nóng)作物果實(shí)經(jīng)簡(jiǎn)單脫殼加工后的殼皮,如用的特殊木生、草本及水生植物。肖軍等認(rèn)為生物花生殼、葵花殼、玉米棒等,其特點(diǎn)是不需要破碎即質(zhì)分成城市生活垃圾;有機(jī)廢水、糞便;林業(yè)生物可保持顆粒狀;灰色秸稈指除玉米稈、小麥稈、水稻質(zhì)及林業(yè)加工廢棄物;農(nóng)業(yè)廢棄物;水生植物;能源稈外的農(nóng)作物稈、莖、葉、根,如棉花稈、大豆稈、葵花植物。袁振宏等明確將生物質(zhì)按來(lái)源分成0:農(nóng)業(yè)稈等;褐色秸稈指農(nóng)作物及其果實(shí)經(jīng)工業(yè)加工提取生產(chǎn)廢棄物,主要為農(nóng)作物秸稈;薪柴、柴草;農(nóng)林加有用成分后的副產(chǎn)物,如糠醛渣、甘蔗渣酒糟油渣工廢棄物;人畜糞便和生活有機(jī)垃圾等;工業(yè)有機(jī)廢餅等,其往往含水分較高,易發(fā)酵,如不及時(shí)處置可棄物;能源植物。能造成一定的環(huán)境污染上述研究者對(duì)生物質(zhì)按來(lái)源分的表述本質(zhì)雖一3.7按商品形式分類樣,但具體上都有很大差別。筆者將其歸納更傾向我國(guó)GB/T21923-2008《固體生物質(zhì)燃料檢驗(yàn)分成:林業(yè)及加工廢棄物;農(nóng)業(yè)及其廢棄物(含油料通則》參照歐盟標(biāo)準(zhǔn) DDCEN/T14961《固體生物植物);水生植物;人、畜、禽糞便;能源植物;工業(yè)及質(zhì)燃料—燃料規(guī)格與分類》,將固體生物質(zhì)燃料城市有機(jī)廢棄物。按主要貿(mào)易形式分為15類:木塊;木丸;燃料粉3.3按生物學(xué)化學(xué)成分分類末;鋸屑;木片;拱曲燃料;原木;整木;禾草(秸稈)生物質(zhì)主要成分包括:纖維素、半纖維素、木質(zhì)包、捆;樹皮;扎斷的禾草(秸稈);顆粒或種子;殼和素類脂物蛋白質(zhì)、單糖、淀粉、水分、灰分和其它化果核;纖維餅。合物。因此,我們可將生物質(zhì)從生物學(xué)的化學(xué)成生物質(zhì)壓縮成型燃料已成為非常普遍的商品燃分角度簡(jiǎn)單地歸為:木質(zhì)纖維素(含木質(zhì)素、纖維料然而標(biāo)準(zhǔn)15類中并未包含。分類中的纖維餅是素、半纖維素);籽粒(含糖類、脂肪、蛋白質(zhì))121。指油料等擠壓后的渣餅。筆者認(rèn)為應(yīng)將生物質(zhì)“壓袁振宏等則分為糖類、淀粉和木質(zhì)纖維素類0?？s成型燃料”加進(jìn)分類中。3.4按灰熔點(diǎn)分類38按生物質(zhì)燃料轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分類在生物質(zhì)中含有大量的K、Na等堿金屬元素,生物質(zhì)能的利用方式一般有物理轉(zhuǎn)變、化學(xué)轉(zhuǎn)直接影響著生物質(zhì)的灰熔點(diǎn)。生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)變利用變和生物轉(zhuǎn)變。鄧勇等與孫守強(qiáng)等則將生物質(zhì)燃料中包括直接燃燒氣化、液化、熱解等四個(gè)方面,對(duì)灰按原料轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分為1):生物氣體燃料(如生物熔點(diǎn)都比較敏感。因此筆者參考煤的灰熔點(diǎn)劃分方氫)、生物液體燃料(如生物柴油)生物固體燃料法將生物質(zhì)分為輕微結(jié)焦燃料(t2≥1150℃);中(如薪柴、壓縮型料)等。度結(jié)焦燃料(850<2<1150℃);嚴(yán)重結(jié)焦燃料(24生物質(zhì)分類方法簡(jiǎn)析≤850℃)。人類對(duì)生物質(zhì)的利用歷史悠久。生物質(zhì)的利用3.5按秸稈燃料硬度分類主要有這么幾種方式:作為“燃料”既可以直接燃燒蓋曉英認(rèn)為秸稈主要分為兩大類:一類是軟如薪柴、直V山中國(guó)煤化工化轉(zhuǎn)化成為新質(zhì)秸稈如麥秸稈、玉米秸稈、稻草等;另一類是硬質(zhì)的燃料作著CNMHG家禽;作為“肥秸稈,如棉花稈、果木枝條、桑條等。料”既可以直接還田,也可以堆肥;作為“原料”可以3.6按狹義秸稈與廣義秸稈分類成為工業(yè)品的生產(chǎn)原料,如造紙等。不同生物質(zhì)能筆者認(rèn)為秸稈有狹義秸稈與廣義秸稈之分。我利用的研究者對(duì)生物質(zhì)的分類都有不同的表述,究42工業(yè)鍋2012年第1期(總第131期)其原因是生物質(zhì)有“四料”屬性,而在不同的利用者發(fā)生“成團(tuán)、卡堵、搭橋、纏繞”等問(wèn)題,因此生物質(zhì)面前所扮演的屬性不同,他們利用的生物質(zhì)有效成鍋爐對(duì)爐前給料有特殊的要求。因此,選擇合理的分也不同。給料設(shè)備應(yīng)在生物質(zhì)分類指導(dǎo)下進(jìn)行。上述分類方法主要從涵蓋范圍用途、產(chǎn)物和側(cè)對(duì)于捆、包料可以采用帶式輸送,經(jīng)過(guò)破捆重點(diǎn)等方面出發(fā),基本上滿足了從事生物質(zhì)能物理包)過(guò)程后再進(jìn)入爐前螺旋給料機(jī)送入爐內(nèi);對(duì)于轉(zhuǎn)變、化學(xué)轉(zhuǎn)變和生物轉(zhuǎn)變研究者的要求。每一種加工后的散料則采用寬皮帶輸送至爐前倉(cāng),再通過(guò)分類方法只要有其具體應(yīng)用的領(lǐng)域我們就不應(yīng)區(qū)爐前螺旋給料機(jī)送入爐內(nèi);對(duì)于易出現(xiàn)“成團(tuán)、搭分孰優(yōu)孰劣橋、纏繞”的軟質(zhì)秸稈或草本植物燃料,爐前料倉(cāng)宜筆者主要從事生物質(zhì)直燃研究,從應(yīng)用的角度采用垂直倉(cāng)或“八”字倉(cāng),倉(cāng)內(nèi)還需布置撥料裝置來(lái)說(shuō)使用最多的是按生長(zhǎng)源、按來(lái)源、按灰熔點(diǎn)按同時(shí)倉(cāng)內(nèi)不能大量存料,避免壓實(shí)搭橋。秸稈燃料硬度、按狹義秸稈與廣義秸稈等分類方法。6生物質(zhì)分類對(duì)鍋爐選型的影響5生物質(zhì)分類在燃料收集、加工、給料中的生物質(zhì)直燃發(fā)電鍋爐主要有固定爐排室燃爐、應(yīng)用水冷振動(dòng)爐排爐、鏈條爐排爐、鼓泡流化床爐、高低生物質(zhì)能的利用有多種方式,生物質(zhì)的分類對(duì)差速循環(huán)流化床爐(低倍率循環(huán)流化床爐)、循環(huán)流不同的利用方式都有指導(dǎo)作用。作者根據(jù)生物質(zhì)直化床爐等爐型。燃發(fā)電的實(shí)踐談一些體會(huì)。固定爐排室燃爐由于其結(jié)構(gòu)的限制只能適應(yīng)燃5.1對(duì)燃料收集的指導(dǎo)作用粉狀燃料,如木屑、甘蔗渣等。水冷振動(dòng)爐排爐能夠生物質(zhì)燃料的收集范圍關(guān)系到電廠燃料能否適應(yīng)黃色秸稈捆扎料燃燒,然而當(dāng)秸稈水分達(dá)常年得到有效保障。隨著生物質(zhì)電廠的增加和容量40%,將出現(xiàn)難以燃盡的現(xiàn)象]。鏈條爐排爐對(duì)單的增大以及生物質(zhì)能在其它方面應(yīng)用渠道的拓寬,一生物質(zhì)燃料適應(yīng)性較好,當(dāng)燃燒多種混合燃料時(shí)不可避免地出現(xiàn)了相互爭(zhēng)搶燃料的局面,因此每個(gè)將出現(xiàn)效率低等問(wèn)題。電廠都面臨拓展生物質(zhì)燃料的收集面與種類問(wèn)題目前,已投運(yùn)的生物質(zhì)直燃電廠在燃料的收集從大的方向看我們不能僅局限于尋求傳統(tǒng)的林業(yè)中絕大多數(shù)為混合料,很難滿足常年單一燃料的收加工廢棄物和農(nóng)業(yè)廢棄物的收集還要拓展工業(yè)有集要求,這時(shí)選用流化燃燒的爐型有很大優(yōu)勢(shì)。循機(jī)廢棄物甚至人、畜、禽糞便的收集,如有條件還可環(huán)流化床爐能夠燃燒輕微結(jié)焦燃料和中度結(jié)焦燃料以種植能源植物作為燃料。農(nóng)業(yè)秸稈在燃料中占了如林業(yè)加工廢棄物以及農(nóng)業(yè)廢棄物中白色秸稈、灰相當(dāng)大份額因此從細(xì)的方面考慮農(nóng)業(yè)秸桿的收集色秸稈和部分褐色秸稈。對(duì)于中度結(jié)焦燃料和嚴(yán)重也不能局限于狹義秸稈上,而要從廣義秸稈“黃色結(jié)焦燃料(如黃色秸稈)最好選用高低差速循環(huán)流秸稈、白色秸稈、灰色秸稈、褐色秸稈”拓展收集范化床爐,它還對(duì)林業(yè)加工廢棄物以及農(nóng)業(yè)廢棄物中圍特別“臺(tái)色秸稈、褐色秸稈”暫時(shí)不被其它生物白色秸稈、灰色秸稈和褐色秸稈等具有廣泛的適應(yīng)質(zhì)能利用方式所應(yīng)用,它不僅能為電廠燃料的充足性供應(yīng)作出貢獻(xiàn),還能降低燃料成本。7結(jié)束語(yǔ)5.2對(duì)燃料加工設(shè)備選擇的指導(dǎo)作用生物質(zhì)的分類對(duì)燃料加工設(shè)備的選擇具有指導(dǎo)總之,雖然生物質(zhì)分類方法眾多,只要是從實(shí)際作用,選擇設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮燃料特性、加工尺寸要求應(yīng)用出發(fā),它在不同研究者中便能形成共識(shí)進(jìn)而指等。硬質(zhì)秸稈與軟質(zhì)秸稈,在選用加工設(shè)備時(shí)有很導(dǎo)研究及應(yīng)用,促進(jìn)生物質(zhì)技術(shù)交流與產(chǎn)業(yè)的健康大區(qū)別。草本生物質(zhì)與木質(zhì)生物質(zhì)的加工也有很大發(fā)展。的區(qū)別。加工后燃料的顆粒大小要求也對(duì)選用加工參考文獻(xiàn)設(shè)備構(gòu)成影響?？梢栽谏镔|(zhì)分類的指導(dǎo)下,選擇[1]李華,任珺,張洪偉.發(fā)展生物能源的環(huán)境效益和社會(huì)效益合理的加工設(shè)備。中國(guó)煤化工,16(4);61-635.3對(duì)爐前給料的指導(dǎo)作用[2]駱仲YHE物質(zhì)能利用技術(shù)評(píng)價(jià)CNMH鍋爐的運(yùn)行需要燃料連續(xù)不斷地給人爐內(nèi)燃[3]cB21923-2008固體生物質(zhì)燃料檢驗(yàn)通則[S]燒,可靠穩(wěn)定的上料系統(tǒng)就顯得至關(guān)重要。生物質(zhì)[4]姚向君,田宜水,生物質(zhì)能資源清潔轉(zhuǎn)化利用技術(shù)燃料質(zhì)地松軟、密度小、體積大,在爐前給料中經(jīng)常[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004探討園地生物質(zhì)分類探討[5]石元春.發(fā)展生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)2008,(1):33-36.2006,8(1):1-5.14]那貴森.關(guān)于東北地區(qū)玉米秸稈發(fā)電的探討[J].水利[6]馬文超,陳冠益,顏蓓蓓,等.生物質(zhì)燃燒技術(shù)綜述電力機(jī)械,2006,28(12):45-49[].生物質(zhì)化學(xué)工程,2007,41(1):43-48[15]張克芮.GB/T21923-2008《固體生物質(zhì)燃料檢驗(yàn)通[7]郭濤,柏冰,游立科.生物質(zhì)的流化床利用以及存在的則》制定的基礎(chǔ)和依據(jù)[J].煤質(zhì)技術(shù),2009(7):23問(wèn)題[J].應(yīng)用能源技術(shù),2005,96(6):1-4[8]肖軍,段菁春,王華,莊新國(guó).生物質(zhì)利用現(xiàn)狀[J].安[16]鄧勇房俊民陳方,陳云偉,王春明.生物燃料最新發(fā)全與環(huán)境工程,2003,10(1):11-14展態(tài)勢(shì)分析[冂].中國(guó)生物工程雜志,2008,28(8):142[9]羅雁,陳良正,陳愛(ài)民.國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)能利用技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展暨對(duì)云南生物質(zhì)能發(fā)展的建議[J.中國(guó)農(nóng)學(xué)會(huì)[17]孫守強(qiáng),袁隆基,楊宏坤梁軍輝.生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì),2006:430-43及其分析[J].能源研究與信息,2008,24(3):130-[10]袁振宏,呂鵬梅,孔曉英.生物質(zhì)能源開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀和前景[J].生物質(zhì)化學(xué)工程,2006,40(12):13-21[18]晉宏師,顧春偉.黃色秸稈直燃電站給料系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