“传统的燃煤企业如何给农村的秸秆、稻草或者是城市的生活垃圾、污泥等等各种生物质废弃物来进行混烧、耦合，这也是提高电厂灵活性，实现节能环保的一个非常大的热点。煤炭仍然是中国的基石，燃煤排放的各种污染物控制是能源清洁利用的关键。新能源是发展的未来，各大集团太阳能、风能已经发展很多了，现在正是生物质能发展的热潮。”浙江大学能源环境工程学院教授程军在2018年智慧电厂论坛(第二期)【分论坛二：智慧检修与安全监控(含新能源)】分享了《垃圾发电与生物质耦合》时表示。北极星电力网全程对会议进行直播，如需了解更多的会议直播，请联系微信号：13693626116
程军：各位专家大家好，刚才两位都做了很好的报告，下面我就新能源发展方面做报告，重点集中于生物质废弃物焚烧发电转化的技术。
直播地址：2018年智慧电厂（第二期）
习总书记刚刚提出来中国能源革命涉及到消费革命、供给革命、技术革命、体制国家，6月底国家发改委、能源局、环保部发了红头文件，燃煤耦合生物质发电项目建设，现在在全国发电企业掀起了一股很大的高潮，传统的燃煤企业如何给农村的秸秆、稻草或者是城市的生活垃圾、污泥等等各种生物质废弃物来进行混烧、耦合，这也是提高电厂灵活性，实现节能环保的一个非常大的热点。
煤炭仍然是中国的基石，燃煤排放的各种污染物控制是能源清洁利用的关键。新能源是发展的未来，各大集团太阳能、风能已经发展很多了，现在正是生物质能发展的高潮。
我国农林废弃物产量是7+3.5亿吨，折合5.5吨标煤，但是通过的方法肥料化、饲料化用起来不干净，也弄不干净，这些仍然造成很大的环境污染，包括各种农田里直接烧秸秆也对北京和大城市的雾霾造成严重的影响，国务院几年前下发了关于推进农作物秸秆综合利用的意见。
如果这些农林废弃物在锅炉里面燃烧，涉及到非常多的关键技术问题，其中因为本来农林废弃物就比煤炭杂多了，复杂热转化的固体化规律，锅炉反应的时候，多相反应流动机理及热质传递耦合，稻草秸秆仍然是含碳的燃料，所以也会排放二氧化碳、氮氧化物还有粉尘等等，所以多种污染物的生成、迁移、控制这都是我们要关注的问题。
关于生物质的燃烧技术有各种，包括以前的炉排炉，还有最近发展比较多的循环锅炉，还有很多电材料混烧还有粉状和煤粉混合的悬浮燃烧等等，这就涉及到实验室基础研究、小试、中试到技术示范。今天重点讲其中一个，流态化的燃烧，包括各种生物质废弃物。流化槽在热电厂应用是比较多的，它烧生物质废弃物也很方便，煤粉也可以燃烧用球磨机磨秸秆很多，磨秸秆和磨煤哪个容易?实际上磨秸秆更难，所以煤粉混少生物质也已经有些应用了，如果是热电厂烧生物质更方便，因为它的生活垃圾或者稻草秸秆基本上是经过，生活垃圾经过分解，稻草秸秆肯定不用磨成粉可以大颗粒的进去，所以更方便。
当然在燃烧过程中也会出现很多问题，因为在稻草秸秆里面富含钾这种碱金属，所以它一般在700-900度之间就会形成严重的熔融，以至于把生物质颗粒造成团聚，所以在流化或者流动时候的流动状态就受到了很大的影响，所以要尽量避免它团聚，但是在火焰温度最高的地方是1300-1500度，炉膛出口也要1100，所以熔融更加严重，它会把焦炭黏附在一块，对整个颗粒造成一定的影响。
我们发现这种燃料生物质与床料，比如沙石，燃料与床料混合越均匀，越可延缓聚团的发生，所以无论是流化锅炉还是煤粉炉在烧生物质秸秆的时候要特别关注他受热面的积灰和腐蚀问题，尤其是农林废弃物里面生物质低熔点的灰高简金属及氯含量在受热面产生的沉积问题，而且不同生物质燃料产生沉积在形态性质不同，对于钢和受热面造成严重的腐蚀，这是最该关注问题。
沉积灰废的机理我们发现，首先烧秸秆的农林废弃物，氯化钾冷凝，氯化钾越来越多，氯化钾再捕获其他的金属，最后和飞灰等等颗粒混杂，最后沉积越来越厚。所以不同的生物质燃料沉积性是有差异的，高氯的废弃物碱金属主要是氯化钾，如果是低氯的生物质，主要以氢氧化钾形式进入气相。所以含钾的生物质燃料，尤其是稻草秸秆，在受热面的腐蚀沉积主要分三层，主要的成分就是氯化钾，这是造成金属管壁腐蚀的主要因素。
我们浙大在这方面也做了一些工作，应该说二三十年前就开发了循环流化床燃烧生物质的技术，我们采用了一些关键的技术包括为了防止它的积灰沉积腐蚀，设计低溶剂负荷的炉膛，窄筛分惰性床料高循环倍率，中文润里和严格的床温控制策略、密相区防聚团设计和运行控制，对流受热面布置和艰巨针对设计。我们成功的燃烧了农林废弃物，当然还有百分之百燃烧的，我们发现在烟道和高温辐射管这里沉积非常的轻微，这样避免运行中的一些问题。而且也做了一些煤粉和生物质混合热电燃烧的实验，参烧火40%的生物质就能得到提高，一氧化碳提高67%，甲烷提高到14%，煤气产量提高至56%，不同的炉膛里面会有不同的成分。
讲一个案例，在2007年，浙大跟中节能合作，在江苏宿迁成功投运世界上第一台百分之百烧秸秆的循环流化床锅炉，打破了丹麦技术的垄断。还有我们参加了华电襄阳600兆瓦的电厂，混烧生物质的工程，它的关键参数是生物质这一块是50%的成型秸秆和50%的稻壳，每小时消耗8吨生物质，发电量达到10兆瓦，占到整个发电量的1.8%，整个锅炉是600兆瓦超临界的电站锅炉，这已经成功的投运而且大型燃煤电站跟生物质混烧之后，利用我们的技术解决了生物质燃烧受热面腐蚀的问题。
从07年的江苏宿迁的循环流化床锅炉，到后来，大概三年前在广东湛江建成了220吨/小时的50%循环的循环流化床锅炉。应该说我们用循环流化床，全烧生物质的话，锅炉效率可以达到89-92%，NOx排放达到80%-130，燃料适应性极强，单独或者灵活混合高效燃烧不同种生物质。目前循环流化床烧农林生物质的，已经在全国产业化推广了106台套，重点统计了12家比较大的企业，年发电62.7亿千瓦，消耗生物质540万吨/年，给农民增加收入16亿。目前已经燃烧生物质的电站和推广的示范企业如图。
前面重点讲了一下生物质的焚烧，下面重点介绍一下关于生活垃圾、污泥、固体废弃物的燃烧发电方面的应用。当然因为现在的电厂光靠燃料发电有各种各样的限制和困难，只要是烧煤的像过街老鼠人人喊打，如果我们烧城市的垃圾、污泥，是永远不会让你关门的，好多热电厂企业很大，它越来越多的承担起了城市环保的责任，正好我们各种生活垃圾没有办法处理，造成各种病虫害和环境污染，又没有办法解决这种城市生活垃圾污水污泥的出路问题，所以燃煤电厂是非常好的消纳方法。当然在生活垃圾和污泥焚烧过程当中也涉及到一些关键问题，它和秸秆不一样，秸秆里头农林废弃物主要是腐蚀积灰问题，经济效益要涉及到收集半径小于50公里的收运关键，城市生活垃圾污水污泥市政府已经花了很多钱有很多企业收了，我们的关键是怎么用它。在垃圾污泥焚烧过程中关键的技术问题，包括复杂组分固体废弃物的热转化机理、还有二恶英等等有机污染物的超低排放这是关键，生活垃圾里的各种塑料、橡胶，大家堆放的时候有恶臭，燃烧的时候更有恶臭，其实是有物质材料的，各种有机污染物，苯丙乙，最毒的是二恶英，有些时候在广州有几千人的围堵事件，就是怕有机污染物出来影响老百姓的身体健康，老百姓都知道生活垃圾没有地方去，但是都不想在自己家门口建燃烧电厂，但是市长没有办法，填埋已经没有办法了，只有烧，烧关键是控制各种污染物，实际上现在技术上已经成熟了，只不过可能受到各种公信力，老百姓对政府诚信的不放心。
传统的污泥能源化的利用存在不足，我们国家垃圾污泥关键的特征组分非常复杂，比欧美更复杂，水分更高，热值更低，所以我们这里存在的问题是源头分类调控不足，燃烧混合不充分，污染物控制不足。所以造成了一些问题。这里关键要解决一些问题，污泥的饼80%燃烧不了，在气方面要研究控氧的热转化技术，开发先进的热解气化燃烧技术，在过程阻滞方面，研究二恶英如何让它少产生，如何进行吸附。
浙大针对这些方面也开发了一些关键技术，包括生活垃圾焚烧发电技术，目前已经建成了43座生活垃圾焚烧发电厂，国内市场占有率第一名。从2002年中国首座完全自主知识产权的生活垃圾发电厂是在杭州，现在正在给杭州建新的电厂，每天处理将近2000吨生活垃圾。而且我们跟国内国际上其他量比，现在整个生活垃圾发电厂每天可以处理四万多吨的生活垃圾，发电量达到850兆瓦，每年可以替代400多万吨标煤，减排二氧化碳一千多万吨。城市污泥干化焚烧发电也是市政府离不开的一个行业，我们国家城镇污水污泥量每年达到四千万吨，包括一些工业上造纸污泥年排除一亿吨，长期以来无法处置，电厂跟它结合起来是获得了新生。我们也开发了一些搅动型间接热干化和复合循环清洁焚烧发电技术，二恶英排放控制之后比欧盟标准低两个数量级，目前这个技术在全国投运110多套，还有一些危险废弃物，像医疗垃圾、制药厂和其他的危废处置也很关键，政府对危废的补贴，一般生活垃圾从收到处置完是400多元，但是危废更多，所以如果能够处理危废也是很大的来源。我们也研发了回转式分段焚烧技术，控氧环境的污染物协同控制，也是应用于40多个工程。
下面我重点介绍一下污泥的搅动型间接热干化和复合清洁焚烧的集成技术。
包括中间的锅炉，前面是干化，后面是转化成热及发电，最后关键能不能成功是污染物的控制，尤其是有机污染物。这里有几个关键的技术：1、要完全掌握污泥的水分特征来建立粘滞热阻的干化传热模型，把污泥从80%的水降低至30%的水。如图是关键搅动型间接热干化的设备，通过叶片、刮片、羽根等强化传热，干化程度可以提高40%。
2、用复合循环流态化的燃烧技术来实现污泥的高效燃烧，跟左边传统的鼓泡流化床相比，炉膛内外物料复合循环，半绝热的流转壁和送风。不同的组份废弃物可以混配，通过调节它的不同成分及燃烧的气种，可以使锅炉运行启停运行时候的污染物排放大大降低。
3、关键技术3，我们也开发了一些回转式多段焚烧热解技术形成还原性气氛控制二恶英的生成，我们发现烧锅炉的时候都是过量的气阻，它的二恶英生成是比较厉害的，如果能控制部分的还原性气氛，二恶英炉内的浓度就会降低。高氯气氛下二恶英的生成受到一些阻滞，如图是二恶英如何受到阻滞的化学反应机理。二恶英阻滞效率可以达到90%以上。我们也专门开发了世界上第一台完全叫做在线实时测量二恶英的关键设备，它能够对锅炉焚烧垃圾的时候，以前都是把这个采样放到实验室测，这台仪器可以在直接在现场进行监测。在这方面获得了两个国家科技进步奖，一个是高水份污泥干化焚烧集成技术，14年获得国家科技进步二等奖。回转式多段热解焚烧技术，也是17年获得国家科技进步二等奖。
主要的污染物排放指标都优于国家标准和欧盟标准，二恶英的排放浓度低于欧盟限制的两个数量级。
给大家再举个案例，嘉兴电厂是浙大去年刚拿到的国家技术发明一等奖，燃煤电厂超级排放，这是浙大做出来之后首次在嘉兴电厂进行了应用，现在又和嘉兴的电厂进行了合作，用煤粉电厂干化之后掺烧污泥，13年开始做这件事情，污泥干化前含水率85%，干化以后含水率30%，三吨污泥等于一吨煤，我们在330兆瓦的电站里面，锅炉里面混合用燃煤锅炉耦合掺烧污泥，关键是控制它的污染物排放，二恶英的排放浓度大概是0.011纳克，远低于国家的标准，是10倍以下。所以通过耦合焚烧不需要单独建一些焚烧炉的烟气处理装置就可以大幅度降低系统中投资和占地，利用高温环境，可以完全实现废弃物高效清洁的焚烧。
产业化应用，污泥处理量在插红旗的地方都有实际电厂的应用，市场占有率超过90%，用户分布在19个省市。
最后一点，餐厨垃圾等等其他的有机垃圾也可以进行沼气发电，沼气做天然气，也给大家看一看，杭州市每天处理200吨餐厨垃圾的，因为餐厨垃圾也是政府大力推的，600多个城市都在做餐厨垃圾处理厂，收集发酵之后预处理，沼气化最后经过内燃机发电，当然可以跟刚才两位嘉宾提到的，一个是现在的分布式能源沼气代替天然气了，可以进行内燃机发电也可以燃气发电，这也是废弃物资源利用的方法，在山东济宁做的工程，市政府专门批了加气站给出租车加气。
另外时候电厂和土二氧化碳结合，各种都是赔钱的，微藻固定二氧化碳是赚钱的，微藻就是螺旋藻，我们做了两个工程，鄂尔多斯煤化工厂提纯的食品级二氧化碳，如图就是鄂尔多斯提纯的二氧化碳，生物法是太湖蓝藻这样的东西，它是可以吃的，食品级二氧化碳罐进去之后长出来的生物质是保健品，一吨可以卖四万元，80%是出口的。如图是神华集团的提二氧化碳的装置，还有螺旋藻的装置，有两千亩在做螺旋藻的养殖，已经完全产业化了，每年可以固定一万吨二氧化碳，具有明显的经济效益。另外在山东烟台蓬莱电厂也养殖微藻，养出来的藻做饲料，做鱼虾贝及养猪养鸭的饲料，这些都是减排二氧化碳方面具有明显经济效应的，也是和生物质相结合的，当然也可以做生物柴油。我就介绍这些，谢谢大家!
(发言为电力头条App根据速记整理，未经本人审核)
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