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木质生物质的电力、来自填埋气体的沼气和厌氧消化

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木质生物质的电力、来自填埋气体的沼气和厌氧消化

发布日期:2019-07-17 作者: 点击:

生物质用于设施供暖,在较小程度上用于发电和热电联产。生物量一词包括各种各样的材料,包括各种来源的木材、农业残留物、动物和人类废物。本节的重点仅限于木质生物质的热量。本指南的其他技术资源页面包括生物质电力、来自填埋气体的沼气和厌氧消化:


木质生物质通常以三种形式用于设备加热:全原木或木柴、木屑和木球。系统可从6000英热单位(Btu)/小时到超过1亿英热单位/小时。小型系统,特别是中小型颗粒、测井系统和生物质蒸汽发生器,可从许多制造商的现货供应。更大的颗粒系统和木屑燃烧系统可以从几家公司获得。较大的系统通常需要设施改造和系统定制,主要用于燃料存储、处理和输送系统的集成。

与太阳能和风能等其他可再生能源系统相比,生物质能系统需要更多的操作员参与。这包括订购和交付燃料,清除灰尘,以及维护活动部件。然而,总的来说,生物质加热系统通常只需要每天几分钟的关注,加上每年几小时的年度维护。

与目前大多数其他可再生能源相比,生物质具有可调度性的优势,这意味着它是可控的,在需要的时候是可用的,类似于化石燃料加热和发电系统。生物质用于设备加热的缺点是需要购买、采购、运送和储存燃料。生物质燃烧也产生排放,必须进行监测和控制,以符合法规。

本综述旨在为联邦机构提供具体的细节,以考虑将生物质加热技术作为新建设项目或重大改造的一部分。有关生物质加热的进一步一般信息可从生物质能源中心获得。


描述

生物质热水锅炉由若干关键部件组成,其中包括下列各项的某些组合:

  • 燃料储存及处理/输送

  • 燃烧室

  • 锅炉

  • 灭火系统

  • 球迷

  • 废气/排放管制

  • 系统控制

  • 自动除灰(可选)

  • 备用锅炉

  • 建筑设施的热量分配系统。


对于较小的系统,如球团炉和木火炉,这些部件大部分集成到一个封装单元中,只需要通过墙壁或烟囱排出废气。中型颗粒和木屑系统通常使用一个或多个筒仓来存储燃料。筒仓的位置必须便于运输,通常是在室外,这就需要某种形式的运输系统将燃料运送到燃烧装置。较大的木屑系统通常需要与它所在的建筑物进行更多的集成,特别是如果木屑掩体是建筑物结构的一部分。

所有的生物质系统都需要燃料储存空间,通常还需要某种燃料处理设备和控制装置。使用木屑或木球的系统通常将燃料储存在燃料仓或筒仓中。自动控制系统使用皮带、螺旋或气动运输的组合将燃料从储存区输送出来。燃料储藏量的大小可以满足一天到几周的燃料需求量。


一般情况下,建议这个存储空间的大小能够提供至少三天的运行所需的燃料,以度过一个漫长而寒冷的周末,而不需要额外的燃料交付。此外,附近往往有大量的燃料供应,以减少在恶劣天气中耗尽燃料的机会。

计量仓或缓冲仓通常是燃料处理系统的一个部分,控制燃料被送到燃烧室的速度。燃烧室也被称为火箱或反应堆。圆球和圆木系统可以直接加热空气作为传热介质,也可以加热锅炉或热水系统中的水,称为水培加热系统。芯片燃烧系统几乎总是使用水作为传热介质。

燃烧室与锅炉可以端对端配置,也可以将锅炉安装在燃烧室顶部。第一种配置需要更多的楼层空间,第二种配置需要更多的垂直净空。一些大型生物质加热设备的制造商制造了所有的系统组件,包括锅炉/热交换器和燃烧室。还有一些专门研究特定的部件,如燃烧室和燃料处理系统,以及将部件集成到完整的系统中。


在指定生物质加热系统时,一个潜在的混淆领域是用于指定系统容量的各种单元系统。每小时加热系统描述的Btu(经常错误地声明只是Btu),或每小时百万英热单位(缩写冠以MMBtu /小时,MBtu /人力资源,或MMBtuh),美国瓦茨(W)千瓦(千瓦),或兆瓦(MW),锅炉马力(1马力约等于9810 W或33479英热单位/小时),每小时磅的蒸汽,相当于直接辐射(EDR),等等。一些供应商根据燃料输入指定系统大小,尽管大多数系统大小的指定是根据锅炉的输出容量。在说明加热系统的效率时,也可能出现类似的混淆,特别是对于像木屑这样的高水分燃料。这使得计算给定空间的加热负荷的燃料输入要求特别具有挑战性。

灭火系统有时用来防止火灾从燃烧室蔓延到传送系统,在传送系统中木屑被保存在计量箱中。例如,该系统可能包括安装在燃烧室上游的给水系统上的温度传感器,以及在火势蔓延到给水系统之前用来灭火的供水和控制系统。


在使用蒸汽或热水的水合系统中,泵用于将热水从热水箱循环到系统加热的空间或建筑物,通过由恒温器或其他温控器控制的流量阀。

这张照片拍摄的是加利福尼亚温室屋顶上的一个生物质能系统的排气管

加利福尼亚温室里的一个生物质能系统上的排气管

生物质加热系统通常使用感应通风和强制通风风机的组合来控制进入火箱的燃烧空气,并通过任何排放控制系统强制空气进入。

排气系统用于向大气中排放燃烧副产物、初级二氧化碳和水。排放控制可能包括旋风或多旋风、袋式除尘器或静电除尘器(按增加资本成本和效率的顺序列出)来捕捉颗粒物。旋风除尘器和多旋风除尘器可作为除尘器的预收尘器,用于除尘器(织物过滤器)或静电除尘器上游较大的颗粒。

系统控制通常协调输送系统、燃烧风扇、点火器、吹灰器、自动除灰设备和备用锅炉的功能,通常还包括诊断系统和报警系统,以便将系统问题通知操作人员。一些系统可以包括电话拨号器,程序可以发送文本或电子邮件消息,并且可以启用web,允许远程查看系统参数。

木质生物质通常含有1%到5%的灰分,这是一种不燃物质。为了确保系统继续正常工作,必须定期从系统中清除这些灰。在一些系统中,用特殊的耙子或铲子手动清除煤灰。在其他系统中,搅龙会自动从火箱中清除灰烬,并将其放入桶或其他容器中进行处理。


包括自动化系统将增加资本成本,但将减少操作和维护成本。

生物燃料加热系统通常包括一个二次化石燃料加热单元。这提供了几个优势,包括:

  • 通过缩小生物质系统的规模,降低了资本成本,提高了运行效率

  • 减少了不确定性,因为即使生物量系统因为任何原因下降,建筑物仍然有热源

  • 增加了操作的灵活性

  • 增加燃料的选择。


许多设施包括一个备用锅炉,甚至还有一个化石燃料系统。在这种情况下,备用锅炉的成本将不计入生物质财务分析。

较小的生物燃料系统通常位于被加热的空间,这使得空间可以通过辐射和自然和强制对流加热。较大的系统通常与水合分配系统相结合,后者通过辐射地板或底板系统提供空间供暖。在生物燃油锅炉的照片中,可以看到一些分配管道。这个特殊的系统使用绝缘的地下管道将热水输送到校园内的几栋建筑。


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关键词:木质生物质,生物质热水锅炉,生物质蒸汽发生器

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