长安热力2＃热源站锅炉燃料选择及生物质能利用可行性

摘要

本文结合产学研课题和工程实践，围绕长安热力区域集中供热系统2#热源站的建设，针对锅炉燃料选择与生物质成型燃料利用可行性进行了探讨。 具体研究内容和结果包括:(1)针对长安热力2#热源站锅炉燃料选择，比较了不同燃料种类锅炉的运行费用。以产汽量为100t/h(70MW)为例，一个供暖季为例，煤粉锅炉比传统链条锅炉运行费用可节约472.3万元;采用生物质成型燃料，比用天然气可节约820.8万元。同时考虑环保和经济性，考虑环保和经济性，可选生物质成型燃料。(2)围绕生物质成型燃料(Densified biomass briquetting fuel，简写为DBBF)的规模化生产，进行了陕西汉沣生物质成型燃料生产线调研及技术经济分析。该生产线以梨木树枝为原料，年产1.2万吨成型燃料，分析表明净现值519万元，正值说明项目可行。原料收购价格和成型燃料售价对项目经济效益影响极其敏感，政府对建设投资补贴较敏感。(3)围绕DBBF的提质改性和高效利用，针对其在制备和燃烧环节使用的添加剂，从功能分类和作用机理的角度出发，综述了粘结剂、防腐降沉添加剂、助燃剂三大类DBBF添加剂的研究进展。结合实际工程案例，对木本生物质和草本生物质，给出了添加剂的备选种类。其中，生物质添加剂可选用富含优质的微藻微藻。最后，给出了常见DBBF添加剂的筛选原则，展望了未来DBBF添加剂的研究方向。(4)针对生物质成型燃料(DBBF)制备关键参数优化，初步进行了试验系统设计。结合实际工程案例，针对有代表性的典型生物质原料梨木树枝，以物理特性（松弛密度、耐久性）和燃烧特性（失重曲线、速率曲线）为目标，设计了对微藻添加剂量、原料含水率、原料粒度、成型压力、成型温度进行优化的试验方案。(5)微藻的规模化培养不仅可以高效吸收热源站燃料燃烧排放的CO2，而且富含油脂的微藻还可以做为DBBF制备过程中的添加剂或直接掺混燃烧。本文在课题组前期研究基础上，实验研究了曝气流量对相切套管内微藻培养的影响，结果表明，增大曝气流量，可以显著提高藻液细胞密度。在相同表观气速下，相切套管的微藻培养性能优于同轴套管，相切套管藻液密度比同轴套管高出23.64％。

目录

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摘要

图清单

表清单

字母注释表

第一章绪论

1．1课题研究背景和意义

1．1．1课题研究背景

1．1．2课题研究意义

1．2课题来源

1．3本文主要研究内容

第二章长安热力基本概况及二号站锅炉燃料选择

2．1长安热力的现状简介

2．2 2#热源站基本概况简介及燃料选择

2．2．1二号站利用煤粉炉供暖的可行性分析

2．2．2二号站利用生物质燃料供暖的可行性分析

2．3本章小结

第三章DBBF生产线调研及技术经济分析与评价

3．1生物质成型燃料制备工艺流程及技术简介

3．1．1生物质成型燃料制备工艺流程

3．1．2生物质成型燃料加工技术与设备

3．2 DBBF制备生产线技术经济分析

3．2．1技术经济评价指标

3．2．2 DBBF成本及经济效益分析

3．2．3经济效益影响因素及敏感性分析

3．3本章小结

第四章DBBF制备及燃烧过程添加剂调研及筛选

4．1 DBBF成型过程粘结剂及粘结机理研究现状

4．1．1热压成型工艺"天然粘结剂"及机理研究现状

4．1．2常温(冷压)成型工艺粘结剂及机理研究现状

4．1．3炭化成型工艺粘合剂的研发及机理研究现状

4．2 DBBF燃烧防腐与降沉添加剂及机理研究现状

4．3 DBBF燃烧助燃剂的研究现状

4．4 DBBF制备及燃烧环节添加剂筛选原则

4．5本章小结

第五章DBBF制备关键参数优化初步试验设计

5．1生物质成型燃料物理特性及影响因素简介

5．2物料干燥及试验装置简介

5．2．1物料干燥简介

5．2．2试验装置简介

5．3成型燃料物理特性试验设计

5．4成型燃料燃烧特性试验设计

5．5本章小结

第六章新型生物质能源微藻培养实验研究

6．1藻种的培养

6．1．1培养基的配制

6．1．2实验设备及操作方法

6．2实验系统介绍

6．2．1光生物反应器

6．2．2微藻培养实验系统及工作原理

6．3实验测试方法

6．3．1藻液密度的测量

6．3．2藻液PH的测量

6．3．3藻液溶氧量的测量

6．4实验结果与讨论

6．4．1不同曝气流量下相切套管内微藻培养实验结果分析

6．4．2同轴与相切套管相同表观气速下的微藻培养性能

6．5本章小结

第七章全文总结及展望

7．1全文总结

7．2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢