第5章生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)PPT課件

1、第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社2第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社35.1 生物質(zhì)能簡(jiǎn)介生物質(zhì)能簡(jiǎn)介5.2 生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用與應(yīng)用前景生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用與應(yīng)用前景5.3 生物質(zhì)能的發(fā)電及應(yīng)用生物質(zhì)能的發(fā)電及應(yīng)用5.4 生物質(zhì)能發(fā)電的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性評(píng)價(jià)生物質(zhì)能發(fā)電的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性評(píng)價(jià)第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社4第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)5.1.1生物質(zhì)能的概念生物質(zhì)

2、能的概念 生物質(zhì)能是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量，是綠色植物生物質(zhì)能是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量，是綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。目前廣泛使用的化石能源如煤、石油和天部的能量。目前廣泛使用的化石能源如煤、石油和天然氣等，也是由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)變而來(lái)的。然氣等，也是由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)變而來(lái)的。 生物質(zhì)能的優(yōu)點(diǎn)是燃燒容易、污染少、灰分較低；生物質(zhì)能的優(yōu)點(diǎn)是燃燒容易、污染少、灰分較低；缺點(diǎn)是熱值及熱效率低，直接燃燒生物質(zhì)的熱效率僅缺點(diǎn)是熱值及熱效率低，直接燃燒生物質(zhì)的熱效率僅為為1030，體積大而且不易運(yùn)輸。，體積大而且不易運(yùn)輸。 機(jī)械工業(yè)出版社

3、5利用生物質(zhì)能的方式有：利用生物質(zhì)能的方式有：直接燃燒方式 物化轉(zhuǎn)換方式生化轉(zhuǎn)化方式植物油利用方式 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)5.1.2 生物質(zhì)能在能源系統(tǒng)中的地位生物質(zhì)能在能源系統(tǒng)中的地位 生物質(zhì)能是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭生物質(zhì)能是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源、石油和天然氣而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位。生物質(zhì)能是可持續(xù)，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位。生物質(zhì)能是可持續(xù)能源系統(tǒng)的重要組成部分，到能源系統(tǒng)的重要組成部分，到21世紀(jì)中葉，采用新技術(shù)世紀(jì)中葉，

4、采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的40 以上以上。我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，伴隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，正在。我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，伴隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，正在面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，改變能源結(jié)構(gòu)面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，改變能源結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)和消費(fèi)方式，開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔、生產(chǎn)和消費(fèi)方式，開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔能源資源對(duì)建立可持續(xù)供給的能源系統(tǒng)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)能源資源對(duì)建立可持續(xù)供給的能源系統(tǒng)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重大意義。發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重大意義。第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制

5、技術(shù)6機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社75.1.3 生物質(zhì)能存在形式生物質(zhì)能存在形式 1森林能源及其廢棄物 2農(nóng)作物及其副產(chǎn)物 3禽畜糞便 4生活垃圾 5. (水生植物) 6. (油料植物)第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社85.2 5.2 生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用前景生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用前景 由于我國(guó)地廣人多，常規(guī)能源不可能完全滿足廣大由于我國(guó)地廣人多，常規(guī)能源不可能完全滿足廣大農(nóng)村日益增長(zhǎng)的需求，而且由于國(guó)際上各種有關(guān)環(huán)境問(wèn)農(nóng)村日益增長(zhǎng)的需求，而且由于國(guó)際上各種有關(guān)環(huán)境問(wèn)題的公約，限制題的公約，限制COCO2 2等溫室氣體排放，這就要求改變以煤等溫室氣體排放，這就要

6、求改變以煤炭為主要能源的傳統(tǒng)格局。因此，立足于農(nóng)村現(xiàn)有的生炭為主要能源的傳統(tǒng)格局。因此，立足于農(nóng)村現(xiàn)有的生物質(zhì)資源，研究新型轉(zhuǎn)換技術(shù)，開(kāi)發(fā)新型裝備既是農(nóng)村物質(zhì)資源，研究新型轉(zhuǎn)換技術(shù)，開(kāi)發(fā)新型裝備既是農(nóng)村發(fā)展的迫切需要，又是減少排放、保護(hù)環(huán)境、實(shí)施可持發(fā)展的迫切需要，又是減少排放、保護(hù)環(huán)境、實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。 生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)和利用，也就是生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)和利用，也就是生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)，將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為人們所需要的熱能或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化術(shù)，將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為人們所需要的熱能或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為清潔二次能源，如電能。為清潔二次能源，如電能。 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控

7、制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社91 1生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化的能源形式生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化的能源形式（1 1）直接燃燒獲取熱能）直接燃燒獲取熱能 （2 2）沼氣）沼氣 （3 3）乙醇）乙醇 （4 4）甲醇）甲醇 （5 5）生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w及裂解產(chǎn)品）生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w及裂解產(chǎn)品 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社102 2生物質(zhì)能的實(shí)用轉(zhuǎn)化技術(shù)生物質(zhì)能的實(shí)用轉(zhuǎn)化技術(shù) （1 1）生物質(zhì)壓縮成型和固體燃料制取技術(shù)）生物質(zhì)壓縮成型和固體燃料制取技術(shù) （2 2）生物質(zhì)氣化技術(shù)）生物質(zhì)氣化技術(shù) （3 3）生物質(zhì)熱裂解液化制取生物油技術(shù)）生物質(zhì)熱裂解液

8、化制取生物油技術(shù) （4 4）干濕法厭氧消化制取沼氣技術(shù)）干濕法厭氧消化制取沼氣技術(shù) 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)11機(jī)械工業(yè)出版社生物質(zhì)燃?xì)鉅t生物質(zhì)燃?xì)鉅t生物質(zhì)水暖鍋爐生物質(zhì)水暖鍋爐第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)12機(jī)械工業(yè)出版社生物質(zhì)潔燃鍋爐生物質(zhì)潔燃鍋爐生物質(zhì)潔燃?xì)饣仩t生物質(zhì)潔燃?xì)饣仩t3. 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)的應(yīng)用前景生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)的應(yīng)用前景 高效直接燃燒技術(shù)和設(shè)備高效直接燃燒技術(shù)和設(shè)備 薪材集約化綜合開(kāi)發(fā)利用薪材集約化綜合開(kāi)發(fā)利用 生物質(zhì)能的液化、氣化等新技術(shù)開(kāi)發(fā)

9、利用生物質(zhì)能的液化、氣化等新技術(shù)開(kāi)發(fā)利用 城市生活垃圾的開(kāi)發(fā)利用城市生活垃圾的開(kāi)發(fā)利用 能源植物的開(kāi)發(fā)能源植物的開(kāi)發(fā)第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)13機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社144我國(guó)發(fā)展和利用生物質(zhì)能源的意義我國(guó)發(fā)展和利用生物質(zhì)能源的意義 （1）拓寬農(nóng)業(yè)服務(wù)領(lǐng)域、增加農(nóng)民收入 （2）緩解我國(guó)能源短缺、保證能源安全 （3）治理有機(jī)廢棄物污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境 （4）廣泛應(yīng)用生物技術(shù)、發(fā)展基因工程 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社155.3 生物質(zhì)能的發(fā)電及應(yīng)用生物質(zhì)能的發(fā)電及應(yīng)用由于電能具有清潔、易傳輸、易使用等優(yōu)良特性，

10、只要提供電能，幾乎所有的設(shè)備都可以滿足各自的需要。因而生物質(zhì)能除了直接轉(zhuǎn)化成熱能供消費(fèi)外，最終消費(fèi)形式還是以轉(zhuǎn)化成電能為主。生物質(zhì)能的發(fā)電主要有沼氣發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電以及生物質(zhì)燃料發(fā)電等形式。第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)沼氣發(fā)電：第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)16機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社175.3.1 5.3.1 沼氣發(fā)電、電能變換與控制策略沼氣發(fā)電、電能變換與控制策略1沼氣的產(chǎn)生原理沼氣是由多種厭氧微生物混合作用產(chǎn)生發(fā)酵而產(chǎn)生的。在這些厭氧微生物中，按微生物的作用不同，可分為纖維素分解菌、脂肪分解菌和果膠分解菌等。在發(fā)酵過(guò)程中

11、，這些微生物相互協(xié)調(diào)、分工合作，完成沼氣發(fā)酵過(guò)程。 沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的物質(zhì)主要有三種：一是沼氣，以甲烷和CO2為主，其中甲烷含量在5570，是一種清潔能源；二是消化液（沼液），含可溶性N、P、K，是優(yōu)質(zhì)肥料；三是消化污泥（沼渣），主要成分是菌體、難分解的有機(jī)殘?jiān)蜔o(wú)機(jī)物，是一種優(yōu)良有機(jī)肥，具有土壤改良功效，沼氣的生成物有很高的應(yīng)用價(jià)值。 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)18機(jī)械工業(yè)出版社 圖圖5-15-1為我國(guó)農(nóng)村推廣使用的水壓式沼氣池的結(jié)構(gòu)。正常情況下，這為我國(guó)農(nóng)村推廣使用的水壓式沼氣池的結(jié)構(gòu)。正常情況下，這

12、種家用沼氣池在中國(guó)南方可年產(chǎn)沼氣種家用沼氣池在中國(guó)南方可年產(chǎn)沼氣250300m3，提供一個(gè)農(nóng)戶，提供一個(gè)農(nóng)戶810個(gè)月的生活燃料。個(gè)月的生活燃料。 圖圖5-1 5-1 水壓式沼氣池結(jié)構(gòu)水壓式沼氣池結(jié)構(gòu) 1進(jìn)料口進(jìn)料口 20壓水位壓水位 3輸出閥門(mén)輸出閥門(mén) 4蓋板蓋板 5溢流口溢流口 6貯留室貯留室 7水壓箱水壓箱 8滲井滲井 9發(fā)酵室發(fā)酵室 10貯氣室貯氣室沼氣發(fā)酵有四個(gè)特點(diǎn)：沼氣發(fā)酵有四個(gè)特點(diǎn)：第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)19機(jī)械工業(yè)出版社沼氣微生物自身耗能少沼氣微生物自身耗能少沼氣發(fā)酵能夠處理高濃度的有機(jī)廢物沼氣發(fā)酵能夠處理高濃度的有機(jī)廢物 沼氣發(fā)酵能處理的

13、廢物種類多沼氣發(fā)酵能處理的廢物種類多 沼氣發(fā)酵受溫度影響較大沼氣發(fā)酵受溫度影響較大 2 2沼氣發(fā)電的實(shí)現(xiàn)沼氣發(fā)電的實(shí)現(xiàn)第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)20機(jī)械工業(yè)出版社沼氣發(fā)電主要有沼氣發(fā)電主要有沼氣燃燒發(fā)電沼氣燃燒發(fā)電與與沼氣燃料電池發(fā)電沼氣燃料電池發(fā)電兩大形式。兩大形式。(1)(1)沼氣燃燒發(fā)電沼氣燃燒發(fā)電 沼氣以燃燒方式進(jìn)行發(fā)電，是利用沼氣燃燒產(chǎn)生的熱能沼氣以燃燒方式進(jìn)行發(fā)電，是利用沼氣燃燒產(chǎn)生的熱能直接或間接地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)而發(fā)電。沼氣可直接或間接地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)而發(fā)電。沼氣可以被多種動(dòng)力設(shè)備使用，如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、鍋爐等。以被多種動(dòng)力

14、設(shè)備使用，如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、鍋爐等。圖圖5-2 5-2 是采用沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)（內(nèi)燃機(jī)）、燃?xì)廨啓C(jī)和鍋爐是采用沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)（內(nèi)燃機(jī)）、燃?xì)廨啓C(jī)和鍋爐（蒸汽輪機(jī)）發(fā)電的結(jié)構(gòu)示意圖，燃料燃燒釋放的熱量通（蒸汽輪機(jī)）發(fā)電的結(jié)構(gòu)示意圖，燃料燃燒釋放的熱量通過(guò)動(dòng)力發(fā)電機(jī)組和熱交換器轉(zhuǎn)換再利用，相對(duì)于不進(jìn)行余過(guò)動(dòng)力發(fā)電機(jī)組和熱交換器轉(zhuǎn)換再利用，相對(duì)于不進(jìn)行余熱利用的機(jī)組，其綜合熱效率要高。從圖中可見(jiàn)，采用發(fā)熱利用的機(jī)組，其綜合熱效率要高。從圖中可見(jiàn)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)方式的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，而且還具有成本低、操作簡(jiǎn)便等動(dòng)機(jī)方式的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，而且還具有成本低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的

15、轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)21機(jī)械工業(yè)出版社圖圖52 沼氣燃燒發(fā)電類型沼氣燃燒發(fā)電類型第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)22機(jī)械工業(yè)出版社圖圖52 沼氣燃燒發(fā)電類型沼氣燃燒發(fā)電類型(續(xù)續(xù))第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)23機(jī)械工業(yè)出版社 圖圖5 53 3 是采用不同種類動(dòng)力發(fā)電裝置的效率比較。從中可見(jiàn)，是采用不同種類動(dòng)力發(fā)電裝置的效率比較。從中可見(jiàn)，在在40004000 kW kW 以下的功率范圍內(nèi)，采用內(nèi)燃機(jī)具有較高的利用效率。以下的功率范圍內(nèi)，采用內(nèi)燃機(jī)具有較高的利用效率。相對(duì)燃煤、燃油發(fā)電來(lái)說(shuō)，沼氣發(fā)電的特點(diǎn)是功率小，對(duì)于這種類相對(duì)燃煤、燃油發(fā)

16、電來(lái)說(shuō)，沼氣發(fā)電的特點(diǎn)是功率小，對(duì)于這種類型的發(fā)電動(dòng)力設(shè)備，國(guó)際上普遍采用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，否型的發(fā)電動(dòng)力設(shè)備，國(guó)際上普遍采用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，否則在經(jīng)濟(jì)性上不可行。則在經(jīng)濟(jì)性上不可行。圖圖53 不同動(dòng)力設(shè)備的能量利用率不同動(dòng)力設(shè)備的能量利用率第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)24機(jī)械工業(yè)出版社 沼氣與幾種典型燃?xì)獾臀粺嶂蹬c燃空混合氣低位熱值的比較情況沼氣與幾種典型燃?xì)獾臀粺嶂蹬c燃空混合氣低位熱值的比較情況如表如表51 所示。沼氣的主要成份是甲烷，從表所示。沼氣的主要成份是甲烷，從表51中可以知道，它的低位熱中可以知道，它的低位熱值僅次于天然氣，而在燃燒時(shí)

17、，其燃空混合氣的低位熱值也是比較高的，值僅次于天然氣，而在燃燒時(shí)，其燃空混合氣的低位熱值也是比較高的，因而沼氣是一種優(yōu)質(zhì)的燃?xì)?。因而沼氣是一種優(yōu)質(zhì)的燃?xì)?。表? 51 1 幾種典型燃?xì)饧叭紟追N典型燃?xì)饧叭伎栈旌蠚獾牡臀粺嶂当容^空混合氣的低位熱值比較氣體種類氣體種類氣體低位熱值氣體低位熱值（kJ/ m3）理論空氣量（空理論空氣量（空氣氣m3/ 燃?xì)馊細(xì)?m3） 理論燃燒溫理論燃燒溫度（度（0C）燃空混合氣低燃空混合氣低位熱值位熱值 （kJ/m3）天然氣天然氣365869.6419703438焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣176154.2119983381混合煤氣混合煤氣138583.1819863315發(fā)生爐

18、煤氣發(fā)生爐煤氣57351.1916002618沼氣沼氣212235.5619403191秸稈煤氣秸稈煤氣53160.918102798第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)25機(jī)械工業(yè)出版社 典型的沼氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程如圖典型的沼氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程如圖5 54 4所示。沼氣發(fā)電系統(tǒng)主要由消化池、貯氣所示。沼氣發(fā)電系統(tǒng)主要由消化池、貯氣罐、供氣泵、沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、沼氣罐、供氣泵、沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、沼氣鍋爐、廢熱回收裝置（冷卻器、預(yù)熱器、熱交鍋爐、廢熱回收裝置（冷卻器、預(yù)熱器、熱交換器、汽水分離器、廢熱鍋爐等）、脫硫化氫換器、汽水分離器、廢熱鍋爐

19、等）、脫硫化氫及二氧化碳塔、穩(wěn)壓箱、配電系統(tǒng)、并網(wǎng)輸電及二氧化碳塔、穩(wěn)壓箱、配電系統(tǒng)、并網(wǎng)輸電控制系統(tǒng)等部分組成。控制系統(tǒng)等部分組成。第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)26機(jī)械工業(yè)出版社圖圖54 沼氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程圖沼氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程圖第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)27機(jī)械工業(yè)出版社 圖圖55是廣東省佛山市是廣東省佛山市利用城市垃圾綜合處理利用城市垃圾綜合處理產(chǎn)生沼氣，用于發(fā)電的產(chǎn)生沼氣，用于發(fā)電的工藝流程圖工藝流程圖。 1污泥進(jìn)料口污泥進(jìn)料口 2發(fā)酵池發(fā)酵池3循環(huán)管道循環(huán)管道 4循環(huán)泵循環(huán)泵 5溢流管溢流管 6沼氣儲(chǔ)

20、氣罐沼氣儲(chǔ)氣罐7沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī) 8三相交流發(fā)電機(jī)三相交流發(fā)電機(jī) 9消化污泥閥消化污泥閥10沉淀池沉淀池 11溢流管溢流管 12排渣閥排渣閥13貯留池貯留池 14排污管排污管圖圖5-5 沼氣發(fā)電工藝流程圖沼氣發(fā)電工藝流程圖第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)28機(jī)械工業(yè)出版社 圖圖56是利用沼氣是利用沼氣與天然氣雙氣源的鍋爐，與天然氣雙氣源的鍋爐，在沼氣可以滿足鍋爐燃燒在沼氣可以滿足鍋爐燃燒要求時(shí)，采用由沼氣供氣要求時(shí)，采用由沼氣供氣的方式；當(dāng)沼氣不能滿足的方式；當(dāng)沼氣不能滿足鍋爐燃燒要求時(shí)，切換至鍋爐燃燒要求時(shí)，切換至天然氣供氣方式。這種方天然氣供氣方式。這種方式

21、是共用了一個(gè)燃燒器，式是共用了一個(gè)燃燒器，即采用一拖二的方式使兩即采用一拖二的方式使兩種氣源合用一個(gè)燃燒控制種氣源合用一個(gè)燃燒控制器。器。 圖圖56 沼氣與天然氣雙氣源鍋爐沼氣與天然氣雙氣源鍋爐 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)29機(jī)械工業(yè)出版社 鍋爐燃燒產(chǎn)生高溫高壓飽和蒸汽，進(jìn)入蒸汽輪機(jī)，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)鍋爐燃燒產(chǎn)生高溫高壓飽和蒸汽，進(jìn)入蒸汽輪機(jī)，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)發(fā)電。其實(shí)現(xiàn)發(fā)電原理的控制框圖如圖高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)發(fā)電。其實(shí)現(xiàn)發(fā)電原理的控制框圖如圖57所示。所示。沼氣發(fā)生裝置沼氣儲(chǔ)存裝置氣源自動(dòng)選擇天然氣供氣系統(tǒng)溫度控制發(fā)酵反應(yīng)控制燃燒控制器鍋爐系統(tǒng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)中

22、 央 控 制器控制電源系統(tǒng)供用戶或并網(wǎng)圖圖5 57 7 沼氣和天然氣雙氣源鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的控制框圖沼氣和天然氣雙氣源鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的控制框圖 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)30機(jī)械工業(yè)出版社沼氣發(fā)電機(jī)原理：沼氣發(fā)電機(jī)原理：第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)31機(jī)械工業(yè)出版社（2 2）沼氣燃料電池發(fā)電）沼氣燃料電池發(fā)電 燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，當(dāng)源源不斷地從外部向燃料電池供化為電能的裝置，當(dāng)源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時(shí)，它就可以連續(xù)發(fā)電。依據(jù)電解質(zhì)給燃料

23、和氧化劑時(shí)，它就可以連續(xù)發(fā)電。依據(jù)電解質(zhì)的不同，燃料電池分為堿性燃料電池、磷酸型燃料電的不同，燃料電池分為堿性燃料電池、磷酸型燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池及質(zhì)池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池及質(zhì)子交換膜燃料電池等。沼氣燃料電池是將沼氣化學(xué)能子交換膜燃料電池等。沼氣燃料電池是將沼氣化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的一種裝置，它所用的轉(zhuǎn)換為電能的一種裝置，它所用的“燃料燃料”并不燃燒，并不燃燒，而是直接產(chǎn)生電能。而是直接產(chǎn)生電能。 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)32機(jī)械工業(yè)出版社項(xiàng) 目 名 稱指 標(biāo)發(fā)力輸出功率200 kW輸出電壓(頻率)400V(50H

24、z) ， 480V(60Hz)發(fā)電效率40%余熱利用效率/溫度41% / 60 熱水燃料/ 消耗量天然氣 / 43 m3/ h有害排放物NOX：低于5ppmSOX：可忽略不計(jì)噪音約60 分貝(距設(shè)備10 米處)排水凈水(接近于零污染)應(yīng)用時(shí)供應(yīng)水自來(lái)水或純凈水(接近于零)應(yīng)用時(shí)供應(yīng)氮?dú)釴24 個(gè)圓柱型容器存有 7 m3 的氮?dú)庥糜谝淮螁?dòng)與停機(jī)循環(huán)(保護(hù))操作自動(dòng)，可遠(yuǎn)程控制表表52 PC25TMC 主要性能及技術(shù)指標(biāo)主要性能及技術(shù)指標(biāo) 廣州市番禺水門(mén)種豬廣州市番禺水門(mén)種豬場(chǎng)正在建設(shè)的由日本場(chǎng)正在建設(shè)的由日本政府提供的政府提供的 200 kW 的沼氣燃料電池裝置。的沼氣燃料電池裝置。該該200

25、 kW 燃料電池燃料電池設(shè)備由東芝公司下屬設(shè)備由東芝公司下屬的的 ONSI 公司提供，公司提供，型號(hào)為型號(hào)為 PC25TMC，主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo),見(jiàn)表見(jiàn)表52。 沼氣燃料電池系統(tǒng)的組成燃料處理單元燃料處理單元發(fā)電單元發(fā)電單元電流轉(zhuǎn)換單元電流轉(zhuǎn)換單元第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)33機(jī)械工業(yè)出版社第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)34機(jī)械工業(yè)出版社 1）燃料處理單元。該單元主要部件是改質(zhì)器，它以鎳為催化）燃料處理單元。該單元主要部件是改質(zhì)器，它以鎳為催化劑，將甲烷轉(zhuǎn)化為氫氣，反應(yīng)過(guò)程如式劑，將甲烷轉(zhuǎn)化為氫氣，反應(yīng)過(guò)程如式51 (參與反

26、應(yīng)的水蒸汽參與反應(yīng)的水蒸汽來(lái)自發(fā)電單元來(lái)自發(fā)電單元) 422223( )7NiCHH O gHCOCO 為了降低為了降低CO的濃度，在銅和鋅的催化作用下，混合氣體在改的濃度，在銅和鋅的催化作用下，混合氣體在改質(zhì)器后的變成器中得到進(jìn)一步的改良，反應(yīng)式如式質(zhì)器后的變成器中得到進(jìn)一步的改良，反應(yīng)式如式 ,222227( )82Cu ZnHCOCOH O gHCO (5-1)(5-2)第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)35機(jī)械工業(yè)出版社2）發(fā)電單元。發(fā)電單元基本部件由兩個(gè)電極和電解質(zhì)組成，氫）發(fā)電單元。發(fā)電單元基本部件由兩個(gè)電極和電解質(zhì)組成，氫氣和氧化劑氣和氧化劑(O2)在兩

27、個(gè)電極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，電解質(zhì)則構(gòu)成在兩個(gè)電極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，電解質(zhì)則構(gòu)成電池的內(nèi)回路，其工作原理簡(jiǎn)圖如圖電池的內(nèi)回路，其工作原理簡(jiǎn)圖如圖58所示。電解質(zhì)可采用所示。電解質(zhì)可采用磷酸，其發(fā)電效率雖然較低，但溫度低磷酸，其發(fā)電效率雖然較低，但溫度低(約約200)。在磷酸電解。在磷酸電解質(zhì)中，電池反應(yīng)為質(zhì)中，電池反應(yīng)為 +2(g)2+2eHH +221(g)+2+2e22OHH O 陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極(5-3)(5-4)圖圖58 沼氣燃料電池（磷酸型燃料電池）工作原理沼氣燃料電池（磷酸型燃料電池）工作原理 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)36機(jī)械工業(yè)出版社3） 電流轉(zhuǎn)換

28、系統(tǒng)。主要任務(wù)是把直流電轉(zhuǎn)換為交流電流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。主要任務(wù)是把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供交流負(fù)載使用還可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)供電。電，供交流負(fù)載使用還可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)供電。 沼氣燃料電池所用的沼氣，其純度要求較高，因而需要沼氣燃料電池所用的沼氣，其純度要求較高，因而需要對(duì)沼氣進(jìn)行提純。雙塔式吸收法是沼氣提純的一種簡(jiǎn)單而有對(duì)沼氣進(jìn)行提純。雙塔式吸收法是沼氣提純的一種簡(jiǎn)單而有效的方法，裝置簡(jiǎn)圖如圖效的方法，裝置簡(jiǎn)圖如圖59所示。這種裝置具有組成簡(jiǎn)單、所示。這種裝置具有組成簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。第一吸收塔用處理水吸收大部分成本低、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。第一吸收塔用處理水吸收大部分CO2和和H2S，第二吸收塔用，第二吸

29、收塔用NaOH水溶液溶解吸收，這樣可節(jié)水溶液溶解吸收，這樣可節(jié)省省NaOH的用量。用此裝置提純沼氣，的用量。用此裝置提純沼氣，CH4的回收率高，系統(tǒng)的回收率高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 3 3沼氣發(fā)電的控制策略沼氣發(fā)電的控制策略第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)37機(jī)械工業(yè)出版社圍繞著提高沼氣燃燒發(fā)電或沼氣燃料電池的轉(zhuǎn)化效率，沼氣發(fā)電的控制圍繞著提高沼氣燃燒發(fā)電或沼氣燃料電池的轉(zhuǎn)化效率，沼氣發(fā)電的控制主要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮：主要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮：（1 1）凈化及提純沼氣）凈化及提純沼氣 沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)要解決的核心問(wèn)題是沼氣的凈化處理和混合。沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)要解

30、決的核心問(wèn)題是沼氣的凈化處理和混合。 1 1）沼氣的凈化處理。）沼氣的凈化處理。 2 2）沼氣發(fā)電機(jī)組的防腐處理。）沼氣發(fā)電機(jī)組的防腐處理。 3 3）電控混合器技術(shù)。）電控混合器技術(shù)。 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)38機(jī)械工業(yè)出版社圖圖59雙塔式吸收法提純沼氣雙塔式吸收法提純沼氣 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)39機(jī)械工業(yè)出版社圖圖510 沼氣熱、電、冷三聯(lián)供系統(tǒng)沼氣熱、電、冷三聯(lián)供系統(tǒng) 利用沼氣熱、電、利用沼氣熱、電、冷三聯(lián)供，提高沼冷三聯(lián)供，提高沼氣發(fā)電系統(tǒng)的總體氣發(fā)電系統(tǒng)的總體利用率，系統(tǒng)如圖利用率，系統(tǒng)如圖510所示。所示。

31、 (2)(2)沼氣燃料電池的發(fā)電控制沼氣燃料電池的發(fā)電控制第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)40機(jī)械工業(yè)出版社 一套完整的沼氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)除了具備沼氣燃料電一套完整的沼氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)除了具備沼氣燃料電池組、沼氣供氣系統(tǒng)、沼氣凈化及提純系統(tǒng)、直流穩(wěn)壓器、池組、沼氣供氣系統(tǒng)、沼氣凈化及提純系統(tǒng)、直流穩(wěn)壓器、逆變器以及冷卻系統(tǒng)之外，最重要的是燃料電池控制器，這逆變器以及冷卻系統(tǒng)之外，最重要的是燃料電池控制器，這樣才能對(duì)系統(tǒng)中的氣、水、電、熱等進(jìn)行綜合管理，形成能樣才能對(duì)系統(tǒng)中的氣、水、電、熱等進(jìn)行綜合管理，形成能夠自動(dòng)運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)。其交流發(fā)電系統(tǒng)如圖夠自動(dòng)運(yùn)行的發(fā)

32、電系統(tǒng)。其交流發(fā)電系統(tǒng)如圖5 51111所示。所示。 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)41機(jī)械工業(yè)出版社圖圖511 沼氣燃料電池的交流發(fā)電系統(tǒng)框圖沼氣燃料電池的交流發(fā)電系統(tǒng)框圖 5.3.2 5.3.2 垃圾焚燒發(fā)電、電能變換與控制策略垃圾焚燒發(fā)電、電能變換與控制策略第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)42機(jī)械工業(yè)出版社目前我國(guó)對(duì)垃圾的處理手段主要集中在填埋和焚燒兩種方式。目前我國(guó)對(duì)垃圾的處理手段主要集中在填埋和焚燒兩種方式。 填埋是大量消納城市生活垃圾的有效方法，所謂直接填填埋是大量消納城市生活垃圾的有效方法，所謂直接填埋法是將垃圾填入已預(yù)備

33、好的坑中蓋上壓實(shí)，使其發(fā)生生埋法是將垃圾填入已預(yù)備好的坑中蓋上壓實(shí)，使其發(fā)生生物、物理、化學(xué)變化，分解有機(jī)物，達(dá)到減量化和無(wú)害化物、物理、化學(xué)變化，分解有機(jī)物，達(dá)到減量化和無(wú)害化的目的。的目的。 焚燒法是將垃圾置于高溫爐中，使其中可燃成分充分氧焚燒法是將垃圾置于高溫爐中，使其中可燃成分充分氧化的一種方法，產(chǎn)生的熱量用于發(fā)電和供暖。隨著中國(guó)化的一種方法，產(chǎn)生的熱量用于發(fā)電和供暖。隨著中國(guó)“十一五十一五”規(guī)劃對(duì)發(fā)展新能源，提倡環(huán)保型循環(huán)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一規(guī)劃對(duì)發(fā)展新能源，提倡環(huán)保型循環(huán)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步重視，國(guó)家對(duì)垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)的政策扶持會(huì)繼續(xù)加強(qiáng)。步重視，國(guó)家對(duì)垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)的政策扶持會(huì)繼續(xù)加強(qiáng)。 1 1垃圾焚燒

34、發(fā)電的工藝流程垃圾焚燒發(fā)電的工藝流程第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)43機(jī)械工業(yè)出版社（1 1）垃圾焚燒前無(wú)分檢處理）垃圾焚燒前無(wú)分檢處理 圖圖5 51212為垃圾焚燒前無(wú)分檢處為垃圾焚燒前無(wú)分檢處理的工藝流程，美國(guó)洛杉磯市理的工藝流程，美國(guó)洛杉磯市Long BeachLong Beach垃圾發(fā)電就是采用垃圾發(fā)電就是采用這個(gè)工藝流程。這個(gè)工藝流程。 圖圖5 512 12 無(wú)分檢場(chǎng)垃圾發(fā)電工藝流程無(wú)分檢場(chǎng)垃圾發(fā)電工藝流程 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)44機(jī)械工業(yè)出版社 （2 2）垃圾焚燒前有分檢處理）垃圾焚燒前有分檢處理 圖圖5 513

35、 13 為垃圾焚燒前有分檢為垃圾焚燒前有分檢場(chǎng)垃圾發(fā)電工藝流程，美國(guó)夏威夷市垃圾發(fā)電就是采用這種場(chǎng)垃圾發(fā)電工藝流程，美國(guó)夏威夷市垃圾發(fā)電就是采用這種流程。流程。圖圖513 有分檢場(chǎng)垃圾發(fā)電工藝流程有分檢場(chǎng)垃圾發(fā)電工藝流程 2 2建設(shè)垃圾發(fā)電的必備條件建設(shè)垃圾發(fā)電的必備條件第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)45機(jī)械工業(yè)出版社（1 1）城市生活垃圾熱值應(yīng)較高）城市生活垃圾熱值應(yīng)較高 （2 2）城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力應(yīng)較強(qiáng)）城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力應(yīng)較強(qiáng) （3 3）較完善的垃圾分類收集和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)）較完善的垃圾分類收集和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng) （4 4）較完善的環(huán)保處理系統(tǒng)）較完善的環(huán)保處理系統(tǒng) 3 3垃圾焚燒

36、發(fā)電的電能變換及控制策略垃圾焚燒發(fā)電的電能變換及控制策略第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)46機(jī)械工業(yè)出版社 垃圾焚燒發(fā)電的控制包括電廠的自動(dòng)控制，以及發(fā)電垃圾焚燒發(fā)電的控制包括電廠的自動(dòng)控制，以及發(fā)電后的電能變換控制。根據(jù)垃圾焚燒電廠控制系統(tǒng)的規(guī)模以后的電能變換控制。根據(jù)垃圾焚燒電廠控制系統(tǒng)的規(guī)模以及要求達(dá)到的控制水平，目前技術(shù)水平先進(jìn)的垃圾焚燒發(fā)及要求達(dá)到的控制水平，目前技術(shù)水平先進(jìn)的垃圾焚燒發(fā)電站（廠）普遍采用基于以太網(wǎng)、具有遠(yuǎn)程通訊和監(jiān)控能電站（廠）普遍采用基于以太網(wǎng)、具有遠(yuǎn)程通訊和監(jiān)控能力的現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)筑分布式控制系統(tǒng)，底層采用力的現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)筑分布式控制系統(tǒng)，

37、底層采用DCSDCS（分布（分布式控制系統(tǒng)）、式控制系統(tǒng)）、SCPSCP或或PLCPLC（可編程序控制器）、多種化學(xué)（可編程序控制器）、多種化學(xué)成份檢測(cè)傳感器（氣體、液體、固體等）及電力電子變換成份檢測(cè)傳感器（氣體、液體、固體等）及電力電子變換器（變頻器）、并網(wǎng)配電箱，同時(shí)對(duì)垃圾焚燒鍋爐的燃燒器（變頻器）、并網(wǎng)配電箱，同時(shí)對(duì)垃圾焚燒鍋爐的燃燒進(jìn)行有效的控制、對(duì)尾氣進(jìn)行檢測(cè)、處理、控制、對(duì)鍋爐進(jìn)行有效的控制、對(duì)尾氣進(jìn)行檢測(cè)、處理、控制、對(duì)鍋爐煙氣在線監(jiān)控以及對(duì)發(fā)電機(jī)組的發(fā)電狀態(tài)、電能變換與無(wú)煙氣在線監(jiān)控以及對(duì)發(fā)電機(jī)組的發(fā)電狀態(tài)、電能變換與無(wú)擾并網(wǎng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。擾并網(wǎng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。 以杭州綠能

38、環(huán)保發(fā)電有限公司城市垃圾焚燒電廠為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明垃圾焚燒電廠的自以杭州綠能環(huán)保發(fā)電有限公司城市垃圾焚燒電廠為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明垃圾焚燒電廠的自動(dòng)控制策略。動(dòng)控制策略。第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)47機(jī)械工業(yè)出版社(1)(1)垃圾焚燒的鍋爐控制垃圾焚燒的鍋爐控制 該系統(tǒng)的垃圾焚燒鍋爐采用日本三菱該系統(tǒng)的垃圾焚燒鍋爐采用日本三菱馬丁爐排垃圾焚燒處理技馬丁爐排垃圾焚燒處理技術(shù)，屬爐排爐中的反送式爐排垃圾焚燒爐。垃圾焚燒鍋爐的控制包括爐術(shù)，屬爐排爐中的反送式爐排垃圾焚燒爐。垃圾焚燒鍋爐的控制包括爐溫的控制、給料及爐排等的動(dòng)作控制、風(fēng)門(mén)壓力控制、風(fēng)室溫度控制、溫的控制、給料及爐排

39、等的動(dòng)作控制、風(fēng)門(mén)壓力控制、風(fēng)室溫度控制、風(fēng)量控制及汽包水位控制等部分。風(fēng)量控制及汽包水位控制等部分。 （2 2）垃圾焚燒系統(tǒng)的汽機(jī)控制）垃圾焚燒系統(tǒng)的汽機(jī)控制 1 1）電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。）電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 2 2）調(diào)節(jié)回路。）調(diào)節(jié)回路。 3 3）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。 （3 3）垃圾焚燒系統(tǒng)的安全保護(hù)控制）垃圾焚燒系統(tǒng)的安全保護(hù)控制 (4)(4)垃圾焚燒的電能變換控制策略垃圾焚燒的電能變換控制策略第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)48機(jī)械工業(yè)出版社 垃圾焚燒發(fā)電一般是由焚燒爐加熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽并驅(qū)動(dòng)垃圾焚燒發(fā)電一般是由焚燒爐加熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽并驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)，并由與

40、之相連的發(fā)電機(jī)而直接發(fā)電，發(fā)出的電能除蒸汽輪機(jī)，并由與之相連的發(fā)電機(jī)而直接發(fā)電，發(fā)出的電能除了可以直接并網(wǎng)供電之外，也可以利用電力電子技術(shù)對(duì)電能進(jìn)了可以直接并網(wǎng)供電之外，也可以利用電力電子技術(shù)對(duì)電能進(jìn)行變換，然后再并入中高壓并網(wǎng)。行變換，然后再并入中高壓并網(wǎng)。 圖圖5 51414是垃圾焚燒發(fā)電是垃圾焚燒發(fā)電控制的系統(tǒng)控制的系統(tǒng)框圖?？驁D。 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)49機(jī)械工業(yè)出版社圖圖514 垃圾焚燒發(fā)電的系統(tǒng)控制框圖垃圾焚燒發(fā)電的系統(tǒng)控制框圖 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)50機(jī)械工業(yè)出版社大型垃圾焚燒發(fā)電廠大型垃圾焚燒發(fā)電廠

41、垃圾焚燒集散控制系統(tǒng)垃圾焚燒集散控制系統(tǒng)第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)51機(jī)械工業(yè)出版社5.3.3 5.3.3 生物質(zhì)直接液化制燃料油發(fā)電技術(shù)生物質(zhì)直接液化制燃料油發(fā)電技術(shù)第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)52機(jī)械工業(yè)出版社 生物柴油是一種清潔的可再生能源，是以大豆、油菜籽生物柴油是一種清潔的可再生能源，是以大豆、油菜籽等油料作物以及油棕、黃連木等油料林木果實(shí)為原料制成等油料作物以及油棕、黃連木等油料林木果實(shí)為原料制成的液體燃料，具有原料來(lái)源廣泛、可再生性強(qiáng)、污染性低的液體燃料，具有原料來(lái)源廣泛、可再生性強(qiáng)、污染性低等特點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的石油、

42、柴油代用品。等特點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的石油、柴油代用品。 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)53機(jī)械工業(yè)出版社1生物柴油特性生物柴油特性 （1）比普通柴油更優(yōu)異的產(chǎn)品性能）比普通柴油更優(yōu)異的產(chǎn)品性能1）較好的低溫流動(dòng)性和燃燒性能）較好的低溫流動(dòng)性和燃燒性能2）具有無(wú)腐蝕性的特點(diǎn)）具有無(wú)腐蝕性的特點(diǎn)3）較好的潤(rùn)滑性）較好的潤(rùn)滑性 （2）比普通柴油更多元的環(huán)保特質(zhì)）比普通柴油更多元的環(huán)保特質(zhì)1）排放煙度低、保護(hù)大氣環(huán)境）排放煙度低、保護(hù)大氣環(huán)境2）不含對(duì)人體有害的重金屬）不含對(duì)人體有害的重金屬3）可再生的原料）可再生的原料2 2國(guó)際及國(guó)內(nèi)生物柴油技術(shù)狀況國(guó)際及國(guó)內(nèi)生物柴油技術(shù)狀況第

43、第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)54機(jī)械工業(yè)出版社 生物柴油產(chǎn)業(yè)在發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展迅速，美國(guó)、德生物柴油產(chǎn)業(yè)在發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展迅速，美國(guó)、德國(guó)、日本、巴西，包括印度都推動(dòng)這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)國(guó)、日本、巴西，包括印度都推動(dòng)這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，累計(jì)總產(chǎn)量已超過(guò)展，累計(jì)總產(chǎn)量已超過(guò)1000萬(wàn)噸，生物燃料已實(shí)萬(wàn)噸，生物燃料已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用。現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用。2005年，全世界生物燃料年，全世界生物燃料乙醇的總產(chǎn)量約為乙醇的總產(chǎn)量約為3107t，其中巴西和美國(guó)的產(chǎn)，其中巴西和美國(guó)的產(chǎn)量均約為量均約為1.2107t；生物柴油總產(chǎn)量約；生物柴油總產(chǎn)量約2.2106t，其中德國(guó)約為，其中德國(guó)約為

44、1.5106t。我國(guó)。我國(guó)“十十五五”計(jì)劃發(fā)展綱要提出發(fā)展各種石油替代品，將計(jì)劃發(fā)展綱要提出發(fā)展各種石油替代品，將發(fā)展生物液體燃料確定為國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。發(fā)展生物液體燃料確定為國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。 3 3生物燃料油發(fā)電方式生物燃料油發(fā)電方式 圖圖515 生物質(zhì)燃料油發(fā)電方式生物質(zhì)燃料油發(fā)電方式第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)55機(jī)械工業(yè)出版社5.4 5.4 生物質(zhì)發(fā)電的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性評(píng)價(jià)生物質(zhì)發(fā)電的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性評(píng)價(jià)1. 沼氣發(fā)電機(jī)與沼氣燃料電池發(fā)電的比較第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)56機(jī)械工業(yè)出版社 沼氣燃料電池發(fā)電與沼氣發(fā)電機(jī)發(fā)電相比不僅發(fā)

45、電效率和沼氣燃料電池發(fā)電與沼氣發(fā)電機(jī)發(fā)電相比不僅發(fā)電效率和能量利用率高，而且振動(dòng)和噪音小，排出的廢氣氮氧化物和能量利用率高，而且振動(dòng)和噪音小，排出的廢氣氮氧化物和硫化物濃度低，因此是很有發(fā)展前途的沼氣利用工藝。表硫化物濃度低，因此是很有發(fā)展前途的沼氣利用工藝。表53是日本某座處理水量為是日本某座處理水量為20萬(wàn)萬(wàn)m3/d的污水處理廠沼氣燃料電的污水處理廠沼氣燃料電池與沼氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)分析比較。池與沼氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)分析比較。 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)57機(jī)械工業(yè)出版社沼氣用量（m3/d）6804發(fā)電方式沼氣燃料電池（200 kW X 4）沼氣發(fā)電（600 kW）年

46、發(fā)電量（kW/a）56.1 X 10544.2 X 105發(fā)電設(shè)備耗電量（kWh/a）3.3 X 1053.6 X 105年供電量（kWh/a）52.8 X 10540.6 X 105年節(jié)省電費(fèi)（萬(wàn)日元/年） A73925684建設(shè)費(fèi)（萬(wàn)日元）7200071000年運(yùn)行費(fèi)用（萬(wàn)日元/年）B62485056年盈利（萬(wàn)日元/年）C = AB1144628表表5 53 3沼氣燃料電池與沼氣發(fā)電機(jī)發(fā)電的經(jīng)濟(jì)比較沼氣燃料電池與沼氣發(fā)電機(jī)發(fā)電的經(jīng)濟(jì)比較 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)58機(jī)械工業(yè)出版社2. 2. 垃圾發(fā)電的效益垃圾發(fā)電的效益第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)59機(jī)械工業(yè)出版社（1 1）資源化）資源化 垃圾焚燒后熱量用于發(fā)電，做到廢物綜合利用。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)垃圾焚燒后熱量用于發(fā)電，做到廢物綜合利用。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料稱，截至資料稱，截至20052005年，我國(guó)城市垃圾清運(yùn)量已達(dá)年，我國(guó)城市垃圾清運(yùn)量已達(dá)1 11013 t/a1013 t/a，若按平均低位熱值若按平均低位熱值2900 kJ/kg2