可再生能源2006.3(總第 127期)研究與試驗(yàn)小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與測試崔亨哲'，王軍2，任永志'，趙勇'(1.遼寧省能源研究所，遼寧營口115000; 2.遼寧省科學(xué)技術(shù)基金服務(wù)中心，遼寧沈陽10004)摘要:對小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和測試分析,闡述了以農(nóng)作物秸稈為原料的小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)可行性.總結(jié)出分散式的生物質(zhì)能利用模式具有投資少、見效快并且易于操作和管理等優(yōu)點(diǎn),認(rèn)為在未來-段時(shí)間內(nèi),該系統(tǒng)的推廣、 應(yīng)用具有一定的可行性和優(yōu)越性。關(guān)鍵詞:生物質(zhì);氣化;發(fā)電.中團(tuán)分類號: TK16; TK43文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號: 1671-5292(2006)03- 0023-06Design and test on a small- scale biomassgasification for power systemCUI Heng -zhe', WANG Jun2, REN Yong- -zhi', ZHAO Yong2(1. Liaoning Institute of Energy Resources, Yingkou 15000, China; 2. Liaoning Science &Technology Funds Service Center, Shenyang 118200, China)Abstract: Design and test on a small-scale biomass gasification for power system have beenpresented in this paper, the system with agricultural residues as feedstock has wide applica-tion prospect, as a kind of distributed application of biomass energy, the system has the ad-vantages of less initial investment, cost effective and easily operation. It is suitable for widelyuse in the near future.Key words: biomass; gasification; power1前言2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1980- -2000年,我國以能源消費(fèi)翻一番的代根據(jù)前期討論和外出調(diào)研的結(jié)果以及項(xiàng)目價(jià)實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)生產(chǎn)總值翻兩番的目標(biāo)。黨的十六示范點(diǎn)的實(shí)際情況， 對已經(jīng)基本確定的系統(tǒng)方大提出了到2020年國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP) 要比案進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，確定了以電為主、以氣為2000年再翻兩番的宏偉戰(zhàn)略目標(biāo)，這對能源安輔的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，即生物質(zhì)氣化發(fā)電站首先全等問題提出了更高的要求。能源供應(yīng)不足的問滿足飼料加工廠生產(chǎn)用電，同時(shí)滿足200戶居題已成為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主要矛盾之一。實(shí).民生活用氣。由于居民炊事用氣高峰僅在早施多元化能源發(fā)展戰(zhàn)略，積極發(fā)展可再生能源是晨、中午和晚上這3個時(shí)間段，完全可以避開解決能源問題的根本出路。飼料加工廠生產(chǎn)用電高峰，因此在選擇合適的我國作為一個農(nóng)業(yè)大國,生物質(zhì)資源非常豐機(jī)組和儲氣柜的情況下，完全可以實(shí)現(xiàn)氣電聯(lián)富。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量約為產(chǎn)，這樣既可以為企業(yè)提供廉價(jià)的電源，又可6.04億t,可獲得系數(shù)為85% ,約5.13億t,其發(fā)以提高當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量， 同時(shí)也體現(xiàn)了較熱量相當(dāng)于3.1億t標(biāo)準(zhǔn)煤。小型生物質(zhì)氣化發(fā)好的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)過大概核算，本生物質(zhì)氣化機(jī)電技術(shù)相對簡單,利用效率高,發(fā)展該技術(shù)是緩組的產(chǎn)氣量(300 m'/h)和燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的發(fā)解我國能源緊張問題的出路之一。電容量(80 kW)能夠同時(shí)滿足炊事和發(fā)電用收稿日期: 2006-04-17基金項(xiàng)目:國家“十五“科技攻關(guān)項(xiàng)目(2001BA403B0305)作者簡介:崔亨哲(1967-),男,高級工程師,主要從事生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究與開發(fā)。RENEWABLE ENERGY No.3 2006 (127 Isue in AlI)研究與試驗(yàn)氣需求。下吸式氣化爐的理論進(jìn)風(fēng)量、氣化強(qiáng)度以及生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)由原料處理設(shè)備、生物喉 部的結(jié)構(gòu)是決定氣化爐產(chǎn)出氣質(zhì)量的關(guān)鍵因質(zhì)氣化機(jī)組、羅茨風(fēng)機(jī)、儲氣柜、供氣管網(wǎng)、炊事素。根據(jù)氣化反應(yīng)的熱力學(xué)理論,當(dāng)采用空氣作為灶具和內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)組成。在發(fā)電的用戶端,設(shè)氣化劑,當(dāng)量空氣系數(shù)為0.25~0.3時(shí),可以得到較置自動切換開關(guān)，以此來實(shí)現(xiàn)外電和生物質(zhì)發(fā)電高熱值的燃?xì)?，理論最佳?dāng)量空氣系數(shù)為0.28，如的自動切換,保證飼料加工廠的生產(chǎn)用電,該系圖2所示。根據(jù)生物質(zhì)物料的元素分析結(jié)果,按公統(tǒng)的工藝流程如圖1所示。式Vo=0.088 9(C+0.375S)+0.265H-0.033 30可計(jì)進(jìn)料器氣兔妒凈免器 蘿茨鳳帆 安全水封儲氣柜燃?xì)鉄N具算出物料完全燃燒時(shí)所需的理論空氣量Vo,式中C,H,S和0為碳、氫、硫和氧元素的百分含量,具內(nèi)燃式想氣度電機(jī)體數(shù)據(jù)見測試報(bào)告中玉米秸稈的元素分析結(jié)果。考慮到各種因素之后，氣化爐當(dāng)量空氣系數(shù)按0.3。③0[選取,根據(jù)氣化爐的小時(shí)物料消耗量,可以確定氣圖1系統(tǒng)工藝流程圖化爐氣化所需理論空氣量為139.7 m2/h。經(jīng)過原料處理設(shè)備粉碎之后的生物質(zhì)物料,08由螺旋進(jìn)料器送人生物質(zhì)氣化機(jī)組產(chǎn)出可燃?xì)釶= lxIOP體,經(jīng)過多次過濾之后，由羅茨鼓風(fēng)機(jī)送人儲氣柜,氣體依靠儲氣柜的配重所產(chǎn)生的壓力送人供處030氣管網(wǎng)為居民提供炊事用燃?xì)夂蛢?nèi)燃式燃?xì)獍l(fā)02CO電機(jī)發(fā)電用燃?xì)狻?1HO(1)原料處理設(shè)備0200)10120當(dāng)?shù)氐脑弦杂衩捉斩挒橹?選用一臺鍘草當(dāng)量空氣系數(shù)機(jī)作為預(yù)處理設(shè)備,其電機(jī)功率為3 kW,玉米秸圖2當(dāng)量空氣系數(shù)與產(chǎn)出氣成分關(guān)系稈粉碎后的粒徑為20~50 mm。下吸式氣化爐的氣化強(qiáng)度為單位時(shí)間、單位(2)進(jìn)料器喉部面積處理原料的能力。氣化強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)生物螺旋進(jìn)料器原料輸送量的設(shè)計(jì)能力為7 Vh,質(zhì)物料的堆密度、顆粒度確定,氣化強(qiáng)度的選擇決總長4.5m,直徑310mm,螺旋軸與電機(jī)采用皮定了物料在爐內(nèi)的駐留時(shí)間并影響物料的燃盡程帶傳動,皮帶輪傳速比為3:1,電機(jī)功率為3 kW，度。轉(zhuǎn)數(shù)為960 r/min,間歇運(yùn)行。為了保證氣化反應(yīng)的溫度和還原層的溫度，(3)氣化機(jī)組以達(dá)到焦油裂解所需要的溫度，氣化爐應(yīng)具有足氣化爐的性能直接影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行效夠 的氣化強(qiáng)度;但過高的氣化強(qiáng)度會使灰熔化,難果。本套機(jī)組采用下吸式氣化爐,其特殊結(jié)構(gòu)可于 清除并增加產(chǎn)出氣流動的阻力，且容易造成氣大幅度減少燃?xì)庵械慕褂秃?。在氣化爐的設(shè)計(jì)化爐喉部的燒損?？紤]到項(xiàng)目建設(shè)點(diǎn)的原料以玉過程中,為了提高氣化效率,并且保證在使用各米秸稈為主，在滿足氣化爐所需的粒徑(20~50種原料時(shí)氣化反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行,適當(dāng)?shù)卣{(diào)整了喉mm)的條件下,其堆密度較小，僅為200 kg/m' 左管區(qū)結(jié)構(gòu)及配風(fēng)噴嘴位置,形成合理的空氣動力右,過高的氣化強(qiáng)度不利于氣化爐內(nèi)反應(yīng)的控制,場。合理地確定還原層的厚度，提高反應(yīng)區(qū)的溫容易出現(xiàn)喉部反應(yīng)層燒穿的現(xiàn)象，因此選擇氣化度,使產(chǎn)出氣中焦油得以還原裂解，從而保證在使.強(qiáng)度為530 kg/ (h.m2)。用不同物料時(shí)，喉管區(qū)的氣化反應(yīng)均勻、穩(wěn)定,氣下吸式氣化爐的喉部截面積縮小，目的是?；矢摺０凑者@樣的設(shè)計(jì)思路,取消了以往設(shè)證均勻的還原層和溫度的一致性，同時(shí)也強(qiáng)化了于氣化爐爐體下段的冷卻水套,提高了氣化爐出該反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)。為了增強(qiáng)喉部的作用效果,在下口溫度,使產(chǎn)出氣中的焦油在較高的溫度條件下吸式氣化爐的喉部布置8個進(jìn)氣噴嘴，噴嘴直徑和催化劑的作用下進(jìn)- -步裂解。為20mm,各噴嘴軸線相切于一個φ60mm的虛可再生能源2006.3(總第 127期)研究與試驗(yàn)擬圓，如圖3所示。這種配風(fēng)方式增加了氣體的后的生物質(zhì)經(jīng)過晾曬后可以再投入氣化爐中氣.擾動效果,在喉部形成空氣動力場,保證了空氣化,無二次污染。與物料的良好混合、較高的氣化強(qiáng)度以及反應(yīng)的完經(jīng)過凈化后，產(chǎn)出氣中的焦油和灰分含量應(yīng)全性。根據(jù)氣化爐所需理論空氣量(139.7 m2h),可低于10 mg/m2,完全可以滿足內(nèi)燃式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)計(jì)算出每個噴嘴內(nèi)的空氣流速為15.45 m/s。的用氣要求,并且無二次污染。(4)羅茨風(fēng)機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)是整個氣化過程和凈化系統(tǒng)的動力源。羅茨風(fēng)機(jī)的選型和匹配相當(dāng)關(guān)鍵，既要保證系統(tǒng)的負(fù)壓運(yùn)行,也要使氣化反應(yīng)充分,不產(chǎn)生過多的CO2。圖3喉部噴嘴布置在本系統(tǒng)中，羅茨風(fēng)機(jī)置于氣化機(jī)組的末段除此之外,喉部噴嘴所在平面與爐箅的距離和儲氣柜之前。在機(jī)組剛開始運(yùn)行時(shí),首先將產(chǎn)氣對于氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行也是致關(guān)重要的。距離過排空，當(dāng)產(chǎn)出氣在測試爐具中能夠穩(wěn)定燃燒后,通大,產(chǎn)氣反應(yīng)的穩(wěn)定性增加,但產(chǎn)出氣的流動阻過閥門切換輸送到儲氣柜，依靠儲氣柜配重將氣力會加大,嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生爐門噴火現(xiàn)象;距離過小，體送 人供氣管網(wǎng)，并在羅茨風(fēng)機(jī)出人口間配有回爐內(nèi)不能形成足夠的熾熱炭層,保證不了良好的流調(diào)節(jié)閥,以此來控制風(fēng)機(jī)的輸出流量,從而控制還原效果，堆密度較低的秸稈物料不能自然下空氣量和氣化爐的負(fù)荷。經(jīng)過測算,選型的羅茨風(fēng)落,增加了人工撥火的頻率和勞動強(qiáng)度,產(chǎn)出氣機(jī)參數(shù)如下:流量為6.3 m/min,全壓為19.6 kPa,體成分不穩(wěn)定,燃?xì)鉄嶂狄膊环€(wěn)定且產(chǎn)出氣中焦電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 500 r/min, 電機(jī)功率為5.0 kW。油含量增高。根據(jù)以往其他爐型的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),對(5)儲氣柜于玉米秸稈原料,噴嘴所在平面與爐箅的距離為儲氣柜除貯存氣體外,還起著穩(wěn)定供氣壓力300 mm較為合適。的作用，減少氣體成分的波動和壓力的波動對內(nèi)經(jīng)過計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)推算,下吸式氣化爐的主要燃式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的影響。本系統(tǒng)儲氣柜有效容積設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。為400 m',儲氣柜內(nèi)壓力3.92 kPa。儲氣柜采用表1下吸式生 物質(zhì)氣化爐的主要設(shè)計(jì)參數(shù)半地下式濕法儲氣方式,結(jié)構(gòu)簡單，外設(shè)太陽房保項(xiàng)目參數(shù)溫,能夠保證冬季的穩(wěn)定運(yùn)行。玉米秸稈粒徑mm 20-50 設(shè)計(jì)氣化效率%7(6)供氣管網(wǎng)原料處理量kg/h 142 氣化爐喉部直徑mm600供氣管網(wǎng)室外地下部分使用高密度聚乙烯理論空氣量m'/h 174.84 I氣化強(qiáng)度kg/mh)530產(chǎn)氣量m/h300氣化爐出口氣體溫度C 280-350管,設(shè)計(jì)使用壽命50a,室內(nèi)及地上部分采用鋼氣體熱值WJ/m2 5 000 |氣化爐出口焦油含最mg/m <2 000管。供氣管網(wǎng)按《城市管道煤氣管網(wǎng)設(shè)計(jì)手冊》進(jìn)主體尺寸mφ1.5x2.65行設(shè)計(jì),保證灶前壓力0.98 kPa。室外管網(wǎng)敷設(shè)于本套氣化機(jī)組的后續(xù)凈化處理部分包括傳凍土層下,沿凝水缸方向保證0.005的坡度。統(tǒng)的旋風(fēng)除塵、噴淋等凈化處理裝置,不同之處(7)炊事灶具就是改進(jìn)了清灰口和密封壓蓋的結(jié)構(gòu),使之更易炊事灶具為生物質(zhì)氣化氣專用灶具，熱效率于操作。產(chǎn)生的噴淋污水排人收集池進(jìn)行濃縮，為50% ,用戶室內(nèi)配有控制閥門和煤氣計(jì)量表。然后進(jìn)行燃燒,不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。系統(tǒng)(8)內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)采用濕式儲氣柜,水槽內(nèi)的水可作為冷卻循環(huán)用內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)的發(fā)電容量為80 kW,火花塞水,水容量大約為400 t。間接冷卻法不會污染水點(diǎn)火，蓄電瓶啟動,配有超速保護(hù)裝置、緊急甩負(fù)質(zhì),冷卻水將熱量帶人儲氣柜,有助于解決儲氣荷停機(jī)裝置及自動調(diào)節(jié)裝置。發(fā)電機(jī)的輸出功率柜冬季運(yùn)行時(shí)的結(jié)凍問題。燃?xì)膺^濾設(shè)備是以吸可以根據(jù)用電負(fù)荷的大小和變化進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，附性強(qiáng)的生物質(zhì)為填料,進(jìn)一步 去除燃?xì)庵械乃{(diào)節(jié)范圍在額定負(fù)荷以下,輸出電壓為380 V。發(fā)分和灰分以及殘余焦油,填料需定期更換,失效電機(jī)熱效率為30% ,機(jī)械效率為90%。研究與試驗(yàn)RENEWABLE ENERGY No.3 2006 (127 Issue in Al)(9)生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)供電與外電網(wǎng)系統(tǒng)在燃?xì)獍l(fā)電機(jī)入口處布置溫度、壓力和流量供電間的切換測點(diǎn),測量可燃?xì)怏w的溫度、壓力和流量以及發(fā)電為了在生物質(zhì)氣化發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障期間機(jī)入口可燃?xì)獾某煞趾徒褂秃?在燃?xì)獍l(fā)電機(jī)不影響飼料加工廠的正常生產(chǎn),在生物質(zhì)氣化發(fā)尾氣出口處布置取樣探頭，測量燃?xì)獍l(fā)電機(jī)尾氣電系統(tǒng)和外電網(wǎng)系統(tǒng)間安裝自動轉(zhuǎn)換式切換控中一氧化碳等組分的含量;通過相應(yīng)的傳感器測制開關(guān),實(shí)現(xiàn)飼料加工廠用電的自動切換。試發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和機(jī)油溫度;通過測功儀(連接于3小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的測試功率分別為50 kW和30 kW的2個負(fù)載箱)測3.1測試目的及內(nèi)容試燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出功率。通過對小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)和內(nèi)燃式@燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的測試，考核生物質(zhì)氣化機(jī)組的氣化效率和產(chǎn)出氣的組分以及熱值;考核燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的性能,包括產(chǎn)出氣成分中氫氣組分對內(nèi)燃機(jī)爆0中①P田來自氣柜燃的影響;考核燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組尾氣成分隨發(fā)電機(jī)工況的變化。通過以上測試分析,對小型生物質(zhì)圖5燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組測試點(diǎn)布置示意圖氣化發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理配置,實(shí)現(xiàn)整G-尾氣分析,C-氣體成分分析,T-氣體溫度,P一氣體壓力，個系統(tǒng)的安全、可靠、平穩(wěn)運(yùn)行。F-取樣氣體流量,Fr氣體流量3.2生物質(zhì)氣化機(jī)組的測試方案3.6焦油和灰塵含量的測量氣化原料為玉米秸稈。在不同負(fù)荷下,測試按CB12208 90的規(guī)定，采用稱重法測定焦氣化系統(tǒng)的物料消耗量、產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣成分、焦油油 和灰塵含量，使-定體積的可燃?xì)怏w通過已知含量,從而計(jì)算氣化系統(tǒng)的氣化效率。質(zhì)量的濾膜，以濾膜的增重和取樣的體積計(jì)算出3.3生物質(zhì)氣化機(jī)組測點(diǎn)布置焦油和灰塵含量。生物質(zhì)氣化機(jī)組的測點(diǎn)包括氣化爐出口溫4測試結(jié)果和數(shù)據(jù)分析度、風(fēng)機(jī)人口溫度、風(fēng)機(jī)出口溫度、風(fēng)機(jī)入口壓由于測試現(xiàn)場的試驗(yàn)條件較試驗(yàn)臺相差較力、風(fēng)機(jī)出口壓力以及氣體成分取樣點(diǎn)，同時(shí)通.大，加上司爐操作以及物料一致性較 差等原因的過濕式氣體流量計(jì)控制焦油取樣流量,如圖4所影響,部分?jǐn)?shù)據(jù)誤差較大,不是十分理想,但是總示。;體上反映了系統(tǒng)的性能狀況。C④⑧⑥◎4.1原料測試結(jié)果原料測試結(jié)果見表2。|0表2原料測試結(jié)果圖4生物質(zhì)氣化機(jī)組測點(diǎn)布置示意圖工業(yè)分析(%)干基元素分析%)T-氣化爐出口溫度,T-風(fēng)機(jī)入口溫度,T-風(fēng)機(jī)出口溫度,P-項(xiàng)目數(shù)值風(fēng)機(jī)入口壓力,P-風(fēng)機(jī)出口壓力,F-焦油取樣流量,G-氣體成分水分,W(分析基)7.96碳,C43.57取樣點(diǎn)揮發(fā)分,V(干基)76.68氫,H3.92灰分,A"(干基).94氮,N3.4燃?xì)獍l(fā)電機(jī)測試方案閫定碳,FC(干基)14.38氧,044.14以生物質(zhì)氣化機(jī)組在不同負(fù)荷下產(chǎn)出的燃?xì)夥治龌鶡?Q(kJ/kg) 15 840硫,Sr為燃料,測試燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組在不同輸出功率下的比氣耗、發(fā)電機(jī)入口氣體組分、尾氣成分(NO，4.2 生物質(zhì)氣化機(jī)組測試結(jié)果CO2,CO),從而計(jì)算在不同負(fù)荷下發(fā)電機(jī)的效率生物質(zhì)氣化機(jī)組測試結(jié)果見表3。并繪制特性曲線,計(jì)算系統(tǒng)總效率;在不同工況由表3可以看出，隨著氣化機(jī)組產(chǎn)氣量逐漸下,考察燃?xì)獍l(fā)電機(jī)燃?xì)馊肟谶^濾器清潔情況和.接近設(shè)計(jì)的額定數(shù)值，產(chǎn)出氣的熱值以及氣化機(jī)火花塞積炭情況。組的效率同時(shí)增高,在絕大多數(shù)情況下,氣化機(jī)組3.5燃?xì)獍l(fā)電機(jī)測試點(diǎn)布置的氣化效率在72%以上,表明生物質(zhì)氣化機(jī)組的可再生能源2006.3(總第 127期)研究與試驗(yàn)設(shè)計(jì)是合理的。火以及司爐工的操作水平等是影響空氣量的不表3生物質(zhì)氣化機(jī)組測試結(jié)果利因素,因此不可能完全達(dá)到實(shí)驗(yàn)室的條件。通過利用氣化爐廢熱進(jìn)行物料預(yù)熱、減少物料水取樣編號項(xiàng)目2分、提高司爐操作水平、減少爐門開關(guān)次數(shù)等方進(jìn)料量G(kg/h)041027法可以降低當(dāng)量比，還可以提高氣化機(jī)組產(chǎn)出氣空氣量V.(m2/h)203.62. 94.22 180.95的熱值,但為了保證較高的反應(yīng)溫度和較高的氣當(dāng)量比a0.570.530.41化強(qiáng)度，達(dá)到減少產(chǎn)出氣中焦油含量的目的,不產(chǎn)氣量V,(m?/h)290.6 287.38 305.55應(yīng)使當(dāng)量比處于-一個較低的水平。產(chǎn)出氣氣體CO215.3816.0216.28 14.66成分(%) CH+CH20.50.52 0.36從測試現(xiàn)場檢測爐具的燃燒情況來看,下吸CH。0式氣化爐對于反應(yīng)溫度和物料水分的變化較為H12.2913.79 18.28 994敏感,這是由于溫度過低時(shí)爐內(nèi)不能形成穩(wěn)定的0.70.690.57 1.47高溫氧化層和還原層,從熱解區(qū)析出的富焦油氣N50.4548.66 42.64 53.44CH,1.371.281.391.32體不能實(shí)現(xiàn)二次裂解，使產(chǎn)出氣中焦油含量增.C15.815.53 16.31 14.24高，經(jīng)過清洗和過濾后所剩的可燃?xì)怏w組分減產(chǎn)出氣熱值Q。(kJ/m) 4 142.5 4 238.1 4 874.1 3 581少,從而導(dǎo)致爐具出現(xiàn)熄火的現(xiàn)象。焦油和灰塵含量(mg/m) 15.114.9 15.3 14.7表3中第4個氣樣為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)人口氣樣,從炭轉(zhuǎn)化率ne(%)0.430.44 0.45產(chǎn)氣帛e(m/kg)2.792.70 2.40該氣樣的氣相色譜分析結(jié)果看,N2含量普遍比其它氣化效率n(%)72.9472.1573.83氣樣的N2含量高，可以確定供氣管路上存在微小隨著當(dāng)量比的減小，生物質(zhì)氣化機(jī)組產(chǎn)出氣漏氣點(diǎn),由于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的抽吸作用而吸入的熱值逐漸增大，氣化效率逐漸增高;當(dāng)量比增大少量空氣,造成所取氣樣N2含量高,熱值偏低。時(shí),產(chǎn)出氣中焦油含量會不同程度地減少。實(shí)際的4.3燃?xì)獍l(fā)電機(jī)測試結(jié)果當(dāng)量比要比設(shè)計(jì)值大- -些，原因是機(jī)組實(shí)際運(yùn)行表4為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的測試結(jié)果。從燃?xì)獍l(fā)電時(shí)達(dá)不到對空氣量的理想控制。加料和開爐門撥機(jī)的測 試結(jié)果和實(shí)際運(yùn)行效果可以看出,燃?xì)獍l(fā)表4燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的測試結(jié)果輸出功率尾氣成分轉(zhuǎn)數(shù)機(jī)油溫度空燃比燃?xì)鈮毫?燃?xì)饬髁?比氣耗/效率kC0% C0.% HC%e 02% NO%o r/minLAMBDAPm/hm2/kW/%息速1.33 18.7 0.068 2.32 0.034261.028-490132.2111.170.2516.0 0.015.300.019 1 5001.159-2 842108.899.75/10.3120.360.20 16.7 0.011 3.81 0.029 1 500 721.107130.046.39/15.7431.510.19 175 0.013 3.02 0.039 1 5001.080-2 744140.434.46/22.5640.790.19 17.6 0.014 2.85 0.048 1 5001.075-2 940160.283.93/25.5851.880.19 17.8 0.014 2.70 0.053 1 500 81.070-3 234180.633.48/28.8762.680.18 18.0 0.009 2.72 0.058 1 50083-3 430209.633.34/30.0665.030.18 17.8 0.009 2.56 0.0681 5001.067.201.153.09/32.50電機(jī)啟動容易,發(fā)電準(zhǔn)備時(shí)間短,運(yùn)行平穩(wěn),轉(zhuǎn)速機(jī)的效率為(28+2)%,表明以生物質(zhì)氣化氣為燃基本穩(wěn)定在1 500 r/min, 發(fā)電頻率穩(wěn)定在50 Hz;料的內(nèi)燃式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效果是比較隨著燃?xì)獍l(fā)電機(jī)發(fā)電功率的增加，發(fā)電比氣耗逐理想的。漸減小,效率逐漸增大。由此看來,根據(jù)用戶負(fù)荷4.4產(chǎn)出氣中H2組分對于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的影響分析情況選擇容量適合的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)是非常必要的。由于H2的燃燒反應(yīng)速度快，試驗(yàn)前認(rèn)為H2如果產(chǎn)出氣中的焦油和灰分含量過多，會使組分增加時(shí)會出現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)爆燃的現(xiàn)象。從火花塞積炭而不能打火。在此項(xiàng)測試期間,沒有出氣體取樣分析的結(jié)果看,H2組分含量最多為現(xiàn)火花塞積炭的情況。18.28% ,最少為9.94%,試驗(yàn)期間沒有發(fā)生爆燃現(xiàn)總體來看,在大部分負(fù)荷情況下,燃?xì)獍l(fā)電象,這是因?yàn)橐钥諝鉃闅饣橘|(zhì)的生物質(zhì)氣化氣研究與試驗(yàn)RENEWABLE ENERGY No.3 2006 (127 Issue in AlI)中的N2含量在40%以上，起到了惰性作用。因元;年用水100 t(1元/t),支出100元;年人工費(fèi)此,以空氣為氣化介質(zhì)的生物質(zhì)氣化機(jī)組與內(nèi)燃用支出6 000元;年設(shè)備維修費(fèi)用1 000元。合計(jì):式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的組合是合理的,可行的。47 708元。4.5內(nèi)燃式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的尾氣成分分析(3)年發(fā)電利潤C(jī)O,HC,NO,PM(微粒、碳煙)等都是發(fā)動機(jī)本系統(tǒng)年發(fā)電利潤為90 532元。在燃燒作功過程中產(chǎn)生的有害氣體。這些有害氣(4)年總利潤體產(chǎn)生的原因各異,C0是燃?xì)庋趸煌耆闹斜鞠到y(tǒng)年供氣、發(fā)電總利潤為113 830元。間產(chǎn)物，當(dāng)氧氣不充足時(shí)會產(chǎn)生Co,混合氣濃度(5)固定資產(chǎn)折舊及每年凈收益大及混合氣不均勻都會使排氣中的CO增加;HC本系統(tǒng)中各個設(shè)備平均使用壽命按15 a計(jì)是由于混合氣不均勻、燃燒室壁冷等原因造成部算每年折舊費(fèi)為分燃?xì)馕磥淼眉叭紵捅慌欧懦鋈サ奈镔|(zhì);NO,折舊費(fèi)=總投資+使用壽命=106.4+15=7.093是燃料在高溫燃燒過程中產(chǎn)生的一種物質(zhì);PM萬元/a。是燃?xì)馊毖跞紵龝r(shí)產(chǎn)生的一種物質(zhì)。則系統(tǒng)每年的凈收益為從實(shí)際運(yùn)行的效果看,未發(fā)現(xiàn)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)骨年供氣、發(fā)電總利潤折舊費(fèi)=113 830- -70 930=黑煙的現(xiàn)象,表明可燃?xì)怏w與空氣的混合是較充42 900元。分的,這是由于以分子狀態(tài)存在的氣體,相對于由于系統(tǒng)采用氣電聯(lián)產(chǎn)方式，提高了系統(tǒng)的經(jīng)過霧化后的燃油的擴(kuò)散性好,可燃組分的燃燒利用率，同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)收入,因此本系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)比較完全,保證了燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的效率。上是可行的。由表4可以看出，尾氣中的CO和HC的含5結(jié)論量在低負(fù)荷時(shí)較高,接近額定負(fù)荷時(shí)較低;當(dāng)空從目前情況看，小型生物質(zhì)氣化發(fā)電聯(lián)供系燃比大于1時(shí),即存在過量空氣時(shí),尾氣中的CO統(tǒng)投資比率約為13 300元/kW ,產(chǎn)氣成本為0.12和HC的含量較低,反之較高;尾氣中的NO,含量元/m2,發(fā)電成本為0.27元/kWh。由于考慮供氣在低負(fù)荷時(shí)較低，在高負(fù)荷和中等負(fù)荷時(shí)較高。部分 ,因此系統(tǒng)投資比率較高,并且發(fā)電成本高于當(dāng)燃?xì)鉄嶂递^高時(shí),NO,含量高,這是由于內(nèi)燃機(jī).燃煤發(fā)電成本。但隨著常規(guī)能源價(jià)格的日益增長,的燃燒溫度高,促進(jìn)了NO,的生成。燃煤發(fā)電成本必然也會隨之提高。因此,從長遠(yuǎn)角由于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)尾氣目前尚無測試標(biāo)準(zhǔn),因度來看，小型生物質(zhì)氣化發(fā)電聯(lián)供系統(tǒng)將會逐漸此本次測試按照國家汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分體現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)可行性。以村辦企業(yè)為單位,以當(dāng)?shù)匚?。國家汽車尾氣排放?biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)為:C0-的農(nóng)業(yè)廢棄物或木材加工廢料為原料的小型生物4.5% ,HC-0.09%。因此,本套生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用,是適應(yīng)目前中國國情的的尾氣完全達(dá)到了國家汽車尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)。能源發(fā)展形勢的必然選擇。這種分散式的生物質(zhì)4.6系統(tǒng)整體效益分析能利用模式具有投資少、見效快、易于操作和管理本生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的整體效率為等特點(diǎn)。因此,小型生物質(zhì)氣化發(fā)電聯(lián)供系統(tǒng)具有20.16%左右,原料消耗比為1.5 kg/kW左右。按廣 闊的發(fā)展前景。每天運(yùn)行8 h,年運(yùn)行300 d,發(fā)電負(fù)荷為72kW,當(dāng)?shù)仉妰r(jià)為0.8元/kWh計(jì)算,本系統(tǒng)的收支參考文獻(xiàn):[1]吳創(chuàng)之,陰秀麗.生物質(zhì)焦油裂解的技術(shù)關(guān)鍵[].新能情況如下。源,1998,20(7):1-5.(1)年發(fā)電收入本系統(tǒng)年發(fā)電量為172 800 kWh,年銷售收2] 任永志,劉洪剛，崔亨哲,等. 50kW固定床生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)供系統(tǒng)的研究[A]. 21 世紀(jì)太陽能新技術(shù)人為138240元。[C].上海:上海交通大學(xué)出版社,2003..(2)年發(fā)電支出3]任永志,董立明下吸式生物質(zhì)氣化爐的設(shè)計(jì)D.農(nóng)村本系統(tǒng)年原料消耗量為129.6 t,支出23328能源,000,(4):16-18.元;年耗電(氣化機(jī)組耗電10 kW/h)支出17 280