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生物质替代燃料在水泥行业的应用及其要点

来源:徐荣 日期:2024-03-26 访问量:627 次
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水泥及其混凝土产品是人类社会除水之外使用量第二大产品。世界能源的2%被用于水泥生产,在我国水泥行业能耗占国内总能耗的5%左右,碳排放占总碳排放的13%左右,双碳目标的实现水泥行业权重较大。近年来水泥企业为了降低生产成本,增加环保属性,降低碳排放强度,已开始逐步提升替代燃料比例。生物质燃料是其中的重要发展方向。

生物质燃料是指将生物质材料燃烧作为燃料,一般主要是农林废弃物(如秸秆等),也包括畜牧业粪便(如牛粪),城乡有机废物(如餐厨垃圾)等。生物质燃料是一种优质的可再生能源,对降低碳排放强度效果显著。微信图片_20240326110332

生物质燃料种类及特性

目前通过文献查阅及调研,水泥行业可使用的替代燃料包括:各类作物秸秆、稻壳、果壳、锯末、牛粪、竹屑粉、蔗渣、菌菇袋渣、油菜秆、园林废弃物、木制包装箱、废纸等。通过合适的预处理将其制备成粉状、粒状、棒状燃料产品进行使用。热值区间为2800-4800大卡之间,木制燃料热值较高。水分基本为10-20%,灰分5-10%,挥发分65-80%,含硫小于0.15%。着火点基本在300℃左右,燃烬温度在420-460℃左右。

生物质燃料具有挥发分高、易燃(爆燃)、不耐烧的特性。

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生物质燃料使用要点分析

1.替代率

一般而言2-4吨生物质燃料可替代一吨燃煤,中位数在3吨左右。主要取决于生物质燃料种类、预处理形态、技术水平、热能利用效率等因素。国内生物质燃料应用较好的企业已实现尾煤替代50%以上,总煤替代约30%。

2.技术路线

生物质燃料预处理方面,有的企业自建了预处理设施进行相应的破碎、筛分、烘干、混合等预处理,以更好地适应自身工厂工况;多数企业选择直接外购成品生物质燃料,形态多为粒状或棒状,粉状较少。

入窑燃烧方面,目前主要有三种技术路线:一是分解炉直投;二是利用预燃炉对生物质燃料预热烘干预燃气化;三是粉状生物质燃料耦合煤粉通过喷煤管入分解炉。

3.烟气

使用生物质燃料后,烟气总量略有增加,预热器出口一氧化碳浓度显著升高。生物质燃料中硫含量极低,因此可降低硫氧化物排放量。氮氧化物方面,由于生物质燃料挥发分较高,气化物具有脱硝效果,合适的添加位置(如分解炉底部)可显著降低氮氧化物排放量。

4.有害物质

生物质燃料灰烬中含有较高的氯、钾元素,使用量超过一定界限后会导致氯、碱富集结皮及水泥氯离子超标可能。因此需要考虑增设除氯设施。

5.因地制宜

生物质燃料的选取需结合当地实际情况,如有的的地区秸秆量大、有的地区蔗渣量大、北方草原牲畜粪便较多等等。同时要充分考虑生物质燃料季节性特点,做好合理的仓储及使用计划。

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