能量生物质

介绍

生物质可以定义为直接或间接从植物物物，动物，真菌或藻类直接或间接得出的任何材料。其中包括木材，稻草，能源作物，污水污泥，废物有机材料和动物垃圾。

木材燃料可以采取原木，碎木，碎木或颗粒的形式。日志通常用于小型系统（小于50kW的热输出），每天手动加载。碎裂或切碎的木材通常用于从50kW到1MW及以后的自动化系统。颗粒的能量密度比其他木材燃料高得多，并且通常用于较小的自动化系统或限制空间的地方。

能源作物可以分为几类：短旋转能源作物；基层农作物；并且，其他农业能源作物（可以生产沼气生产或制造运输燃料，并且在本指南中没有进一步讨论）。

短旋转能源作物包括短旋转培养基和短旋转林业。短旋转的Coppice使用快速生长的树，例如杨树和柳树。每两到四年的树木被砍伐一次，以鼓励在接下来的生长季节生产几个新茎。

短旋转林业包括在八到20年后砍伐种植园，当时树木仍然相对不成熟。基层农作物，包括芒果，芦苇金丝雀草和大麻，为许多农民提供了另一种燃料供应和多元化选择。这些农作物通常比木材燃料更高，在生物质安装的设计中必须考虑这一点。

污水污泥，废物有机材料和动物垃圾通常需要特定的能量转换和燃油处理设备。设备的类型将主要取决于燃料是湿还是干。湿燃料通常不适合燃烧或气化，因为在这些过程发生之前需要精力干燥燃料。必须注意的是，将废物用作生物质燃料有环境和法规限制。这些限制可能会大大增加与废物燃料生物质厂的安装和维护相关的成本。

生物质加热

几十年来，生物质已成功用于供暖，并且是一种验证的技术。生物质加热系统可用于供暖，热水生产，蒸汽生产或这些用途的组合。

尽管有许多不同类型的生物质锅炉，但生物量系统的关键要素是相同的。机械地将燃料馈入炉排，在那里经过燃烧以产生能量。生物质燃烧发生在以下四个阶段，可以同时发生：

变暖和干燥
热解
气化
气体的燃烧

生物质锅炉的主要成分是：

燃油传输系统 - 将燃料从存储区域移至锅炉
燃油进料系统 - 将燃料移入锅炉
点火系统 - 用于启动燃烧过程
燃烧炉子 - 炉排类型会根据燃料类型而有所不同
耐火材料 - 用于将热量反射回炉排以帮助干燥燃料并保留热量
空气饲料/控制系统 - 启用均匀燃烧
热交换器 - 将产生的热量转移到水中
灰分提取 - 清除燃烧室和废气处理系统
控制系统 - 控制变量（例如燃料摄入和进料）的总体系统
废气处理系统 - 用于最小化颗粒物和粉煤灰的排放
烟道风扇 - 在某些情况下用来通过植物吸收烟气
烟道 - 烟囱堆栈以通过植物吸收气体并在安全距离处分散
扩展箱 - 允许密封系统中的水扩展
消防系统 - 大多数现代植物都包括水系统和自动关闭门，以防止燃烧并降低火灾风险。

考虑生物质加热装置时要考虑的最重要因素之一是您将使用的燃料类型。这将取决于几个因素，包括燃料的可用性，燃料存储能力以及所需的自动化水平。例如，由于燃油处理系统更紧凑，因此颗粒锅炉通常比木屑锅炉小。此外，存储颗粒所需的空间少于木屑或原木商店的空间。同样，日志锅炉的燃料比木材颗粒便宜，但是大多数原木系统都不是自动化的，需要手动喂食。

考虑所需工厂的物理大小以及燃料输送车辆的任何访问限制也很重要。如果空间有限，则颗粒系统可能比大批处理系统更适合。安装的成本也可能影响选择的锅炉类型。在大多数情况下，一个系统的自动化越多，购买和维护就越昂贵。

原料

所有燃料供应和规格对于生物质安装的有效操作和成功至关重要。某些生物质锅炉旨在在一系列燃料类型和规格上运行，但是最有效的系统需要特定等级的燃料。

生物质燃料由许多不同的特征组成，但要考虑的最重要的变量是：

水分含量占体重的百分比

燃料的水分含量直接与其净热量值及其可从中获得的能量有关。简而言之，如果燃料必须在燃烧之前干燥，则从燃料中获得的能源益处会降低。大多数生物质锅炉均设计用于燃烧特定的水分含量，如果燃料超过了水分耐受性，锅炉可能会停止运行。

粒度或尺寸

通常由锅炉类型和燃料进料系统决定的尺寸和形状或等级。锅炉分解的最常见原因是使用不正确的燃料等级引起的燃料进料系统的堵塞。

污染物

如果生物质安装不是为处理它们，则生物量燃料中的污染物可能会引起许多问题。金属等污染物会造成阻塞或损坏生物质安装。另外，诸如沙子之类的污染物可以抑制燃料的燃烧并导致燃烧室中的桥接。污染物还导致燃烧排放，例如氮氧化物（NOX），二氧化硫（SO2）和颗粒。

有许多燃料规格标准用于描述木材燃料的参数。总体生物质燃料规范标准是欧洲标准EN335。EN 335的两个主要技术规范是分类和规范标准（EN 14961）和生物燃料标准的质量保证（EN 15234）。

分类和规范标准（EN 14961）包括粒径（p16/p31.5/p45/p63/p100）的参数，水分含量（M20/M25/M30/M40/M40/M55/M65）和灰分含量。除了EN标准外，生物质行业还使用奥地利标准ÖNORMM7 133.奥地利标准还包括粒径（G30/G50/G100/G120/G150）的参数，水分含量（W20/W30/W35/W40）/w50）和灰分含量。

爱尔兰生物能源协会已经开发了一种基于EN 335的生物质和木材燃料质量保证方案，称为木材燃料质量保证（WFQA）。该计划涵盖了木柴，煤球，颗粒和木屑，并提供了质量保证的WFQA密封，确认燃料是安全，高效且可靠的。WFQA确保燃料符合某个标准，生产商知道如何生产该设备的尺寸和水分含量，并且供应商了解如何在不损害标准的情况下输送燃料。

最终激励措施

现在由生物质安装产生的热量由可再生热的支持方案（SSRH）支持。SSRH根据锅炉所产生的热量或所服务的建筑物提供了一项补贴付款。

生物质结合热量和动力

热量和功率（CHP）是单个过程中同时生成可用的热量和功率。CHP单元回收了在发电中产生的蒸汽和热水，以进一步用于工业工艺或社区和空间供暖。大型（> 1MW）生物质CHP单元通常使用常规的超热蒸汽轮机发电。或者，燃气轮机可以与生物质气化厂一起使用。在较小的规模上，基于可再生燃料的CHP技术仍在开发中，并且在爱尔兰没有完全证明。

安装注意事项

除了有关燃料类型，可用性和现场限制的考虑因素外，CHP工厂还必须获得网格连接和持续的热量需求。CHP工厂的效率和经济表现将受热需求波动的影响；因此，可靠的热量需求是可靠的。另外，如果要出口工厂产生的电力，则必须将植物位于相对靠近合适的网格连接的位置。从现场运输热量或电力的成本将对安装的财务业绩产生重大影响

排放标准和可持续性

有关生物质排放限制的详细信息，请致电01-248 4982与爱尔兰可持续能源管理局（SEAI）联系ssrh@seai.ie。英国的可再生热激励措施（RHI）计划确保观察到排放限制。从2013年9月23日起，引入了英国RHI资格的烟气排放标准，现在需要进行合规证明。英国标准是：

不_X150g/gj能量的限制
颗粒小于30克/gj。

虽然起初对某些生物量系统（尤其是在稻草或芒特燃料中运行的人）进行挑战，但似乎大多数锅炉都可以达到监管限制。请仔细地与您的供应商检查，以达到预期燃料的排放合规性。

该事实说明书由Barry Caslin，Teagasc，农村经济发展计划制作