第三章生物质直接燃烧技术
生物质复习题 2
1 生物质、生物质能的概念生物质：自然界中有生命的，可以生长的各种有机物质，包括动物、植物和微生物。
生物质能：由太阳能转化而来的以化学能形式储存在生物质中的能量。
2 生物质的种类和资源种类1）农业生物质资源：农作物（包括能源植物）、农业生产废弃物、农业加工业废弃物等2）林业生物质资源：森林生长和林业生产过程中所提供的生物质资源3）畜禽粪便：畜禽排泄物的统称4）生活污水和工业有机废水：农村和城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成5）城市固体有机废弃物：主要由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾等固体有机废弃物组成，成份复杂。
资源特点1）资源分布十分广泛，远比石油丰富，可以不断再生。
2）城市内燃机车辆使用从生物质资源提取或生产出的乙醇、液态氢时，有利于保护环境。
3）开发生物质能源，可以促进经济发展，提高就业机会，具有经济与社会的双重效益。
4）在贫瘠的或者被侵蚀的土地上种植能源作物或者植被，可以改善土壤、生态环境，提高土壤利用度。
3 生物质能转换技术有哪些类型？1）直接燃烧技术：最普通的生物质能转化技术，即燃料中可燃成份和氧化剂（一般是空气中的氧气）发生氧化反应的化学反应过程，在反应过程中强烈析出热量，并使燃烧产物的温度升高。
2）生物转换技术：用微生物发酵方法将生物质能转化为燃料物质的技术，通常生产的液体燃料为乙醇，气体燃料为沼气，并伴有二氧化碳产生。
3）热化学转换技术：在加热条件下，用热化学手段将生物质能转换成燃料物质的技术。
常用的方法有气化法、热裂解法和高压液化法。
4）其他转换技术：生物质压缩成型技术，生物柴油，生物质制氢。
第二章生物质能资源与能源植物1 生物质能资源有何特点(1)可再生(2)普遍、易取(3)可储存和运输(4)挥发组分高，炭活性高，易燃(5)环保(6)是能量密度较低的低品位能源.2 生物质化学组成的主要成分有哪些？(1)纤维素(2)半纤维素(3)木质素(4)淀粉(5)蛋白质(6)其他有机成分(有机物)(7)其他无机成分(无机物)3 生物质的元素分析成分有哪些？C H O N S P K 灰分等4 生物质组成成分的工业分析成分有那些？水分挥发分灰分固定碳5 生物质的物理特性和热性质主要包括：1、粒度，形状和粒度分布2、密度和堆积密度3、摩擦和流动特性角4、比热容5、导热性6 能源植物：能源植物通常包括速生薪炭林，含糖或淀粉植物，能榨油或产油的植物，可供厌氧发酵用的藻类和其他植物等。
生物质能(第三章节)资料文档
直接燃烧技术
• 垃圾焚烧也是采用锅炉技术处理垃圾，但 由于垃圾的品位低，腐蚀性强，所以它要 求技术更高，投资更大，从能量利用的角 度，它也必须规模较大才比较合理。
直接燃烧技术
• 固型燃料燃烧是把生物质固化成型后再采 用传统的燃煤设备燃用，主要优点是所采 用的热力设备是传统的定型产品，不必经 过特殊的设计或处理，主要缺点是运行成 本高，所以它比较适合企业对原有设备进 行技术改造时，在不重复投资前提下，以 生物质代替煤，以达到节能的目的，或应 用于对污染要求特别严格的场所，如饭店 烧烤等。
• 城市污水，一般城市污水约含有0.02％～0.03％ 的固体与99%以上的水分，下水道污泥有望成为厌 氧消化槽的主要原料。
生物能的开发和利用
• 建立以沼气为中心的农村新的能量，物质循环系 统，使秸杆中的生物能以沼气的形式缓慢地释放 出来，解决燃料问题。
• 种植柑蔗，木薯，海草，玉米，甜菜，甜高粱等， 既有利于食品工业的发展，植物残渣又可以制造 酒精以代替石油。
• 适合的酸碱环境：一般发酵池的酸碱度控制在pH 为7～8.5。
我国生物质能资源
• 我国生物质能资源相当丰富，仅各类农业 废弃物（如秸秆等）的资源量每年即有 3.08亿吨标煤，薪柴资源量为1.3亿吨标煤， 加上粪便、城市垃圾等，资源总量估计可 达6.5亿吨标煤以上，约相当于1995年全国 能 源消费总量的一半。
物化转换技术
• 物化转换技术包括三方面： •一是干馏技术； •二是气化制生物质燃气； •三是热解制生物质油。
物化转换技术
• 干馏技术主要目的是同时生产生物质碳和 燃气，它可以把能量密度低的生物质转化 为热值较高的固定碳或气，碳和燃气可分 别用于不同用途。优点是设备简单，可以 生产碳和多种化工产品，缺点是利用率较 低，而且适用性较小，一般只适用于木质 生物质的特殊利用。
生物质燃烧技术及其在能源领域中的应用
生物质燃烧技术及其在能源领域中的应用随着全球经济和人口的迅速增长，能源需求的增加已成为世界各国共同面临的问题。
作为人类社会的基本需求之一，能源的统筹管理和合理利用已成为国际社会的共识。
在此背景下，绿色能源作为一种能够有效降低燃烧排放物、减少对环境的不良影响和增加能源利用效率的新型能源逐渐得到了广泛关注和认可。
而生物质燃烧技术，正是其中一项被广泛应用的绿色能源利用技术。
一、生物质燃烧技术概述生物质燃烧技术是指利用生物质作为燃料，通过燃烧产生能量的一种技术。
生物质燃烧技术主要包括直接燃烧、气化燃烧和热化学转化等多种方法。
其中，直接燃烧是指将生物质原料直接燃烧，其产生的热能可以被用来加热水或蒸汽，进而发电或供暖等。
气化燃烧则是将生物质原料通过气化反应产生可燃气体，并将气体热解来产生电能。
热化学转化则是指利用化学反应将生物质原料转化为液体或气体燃料，再利用这些燃料来发电。
与传统燃烧技术相比，生物质燃烧技术具有许多优点。
首先，生物质燃烧过程中几乎不排放硫、氮和二氧化碳等有害气体，是一种非常环保的能源。
其次，生物质资源广泛，来源丰富，可以有效减少对化石燃料的依赖。
此外，采用生物质燃烧技术可以有效地解决农作物和园林废弃物等有机废弃物的处理和利用问题，减少二次污染。
二、生物质燃烧技术在能源领域中的应用生物质燃烧技术以其环保、可持续等特点被广泛应用于能源领域。
以下列举部分应用场景。
1. 生物质燃烧发电生物质燃烧发电是目前生物质燃烧技术应用最广泛的领域之一。
生物质燃烧发电一般以木质废弃物、农作物秸秆等为原料，通过燃烧产生蒸汽驱动汽轮机发电。
该技术具有废弃物资源化利用、能源利用效率高等优点。
2. 生物质燃气锅炉生物质燃气锅炉是将生物质包括木屑、秸秆、油棕壳等转化为气体燃料后进行燃烧，用于取暖或加热水。
该技术具有环保、能源利用效率高等优点。
3. 生物质热风炉生物质热风炉利用生物质原料进行直接燃烧，产生高温热风，用于工业生产中的热处理、干燥等工序。
生物质能技术的开发和利用
生物质能技术的开发和利用近年来，在能源日益紧张的形势下，人们开始寻找更为环保、可持续的能源替代品，其中生物质能成为了备受关注的一种。
生物质能是指以生物质为原料进行转化而得到的能源，包括生物质直接燃烧、生物质气化、生物质液化等几种转化方式。
这些技术的开发和利用有着重要的意义。
一、生物质直接燃烧技术生物质直接燃烧技术是将生物质原料直接进行燃烧或者在燃烧器中进行燃烧，从而使产生的热能可以用于加热、发电等领域。
该技术较为成熟，具有简便、效率高、安全等特点，大量应用于生活、工业和农业领域。
例如，我国在农村地区广泛采用生物质热水器，将秸秆、木屑等生物质燃烧产生的热能进行利用，为农村居民提供温水；工业领域则采用生物质锅炉，将棉秸、麦秸、锯末、废弃木材等作为燃料供暖或发电。
但生物质直接燃烧技术也存在诸多问题，如热效率不高、排放物对环境污染严重等。
二、生物质气化技术生物质气化技术是将生物质作为原料，在氧化剂的作用下进行气化反应，将原料转化为高热值的气体，再对气体进行洁净化和利用。
生物质气化技术具有很高的能量利用效率，且产生的气体中不含硫化物和氮化物等污染物质，极大地降低了环境污染。
此外，通过气化技术还可以将生物质燃料转换成可变质燃料，可以广泛应用于工业领域和供热领域，成为了生物质能技术中的重要发展方向。
三、生物质液化技术生物质液化技术是将生物质原料加入催化剂中，在高温高压的条件下进行反应，将生物质转化为油气和炭质等产品，进而进行化学加工和利用。
生物质液化技术可制备出各类液态燃料、化工原料及有机肥料等重要产品。
其中，生物质液体燃料因其清洁、可再生、低污染等特点越来越受到人们的重视，该技术正成为供汽油、柴油等传统燃料的新兴替代品。
技术优劣比较生物质气化技术较为复杂，但产气效果显著，操作选择范围更广，精确度较高；生物质直接燃烧技术操作简单，效率高，但排放污染物质较多；生物质液化技术液体燃料的产出比较大，但该技术由于催化剂成本等因素，较为昂贵。
第三章生物质直接燃烧技术
炭粒带人烟道。且固定碳受到灰分包裹，燃烧较难，因此，在固定碳燃烧 阶段，气流不宜太强 ➢ 碱金属和氯腐蚀问题突出
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二、 生物质燃料与燃烧
由上述表可知，生物质燃料与碳相比其差别如下： ➢ 含碳量较少，含固定碳少（热值低） ➢ 含氧量多，含水量多 ➢ 挥发分含量多 ➢ 密度小 ➢ 含硫量低
2020/过程
四个阶段： （１）预热干燥； （２）干燥阶段； （３）挥发分的析出、燃烧与焦炭形成（干馏，释放热，占70%） ； （４）残余焦炭燃烧。
（三）生物质燃烧的条件
要充分的燃烧，必要“3要素”： ➢ 一定的温度 ➢ 合适的空气量及燃料的良好混合 ➢ 足够的反应时间和空间
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二、 生物质燃料与燃烧
（四）燃烧过程特点
➢ 生物质燃料密度小，结构比较松散，挥发分含量高。在生物质燃烧过程 中，若空气供应不当。挥发分就会不被燃尽而排出
分类
1）按照锅炉燃用生物质品种不同可分为：木材炉、薪柴炉、秸秆 炉、垃圾焚烧炉等； 2）按照锅炉燃烧方式不同又可分为流化床锅炉、层燃炉和悬浮燃 烧炉。
三、 生物质直接燃烧技术
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三、 生物质直接燃烧技术
1）层燃技术
在层燃方式中，生物质平 铺在炉排上形成一定厚度的燃 料层，进行干燥、干馏、燃烧 及还原过程。空气（一次配风 ）从下部通过燃料层为燃烧提 供氧气，可燃气体与二次配风 在炉排上方的空间充分混合燃 烧。
生物质直接燃烧技术
生物质直接燃烧技术一、引言目前，生物质直接燃烧技术是最简便、最具潜力的生物质资源有效利用方式之一。
但由于生物质燃料与化石燃料相比，在物理、化学性质等方面存在着较大的差异，因此对燃烧设备的设计要求和燃烧方式的选择也不同于化石燃料。
二、生物质燃烧的特性了解生物质燃料的组成成分，有助于对其燃烧特性的研究，从而进一步科学、合理地开发利用生物质能。
由上表可以看出，生物质燃料组成成分的特点是：（1）生物质含水分多，含硫量低；（2）生物质含碳量少，固定碳含量更少，热值普遍偏低；（3）生物质含氧量高，挥发份明显较多；（4）生物质灰份少、密度小，尤其是农作物秸秆。
因此，生物质燃料的燃烧过程是强烈的化学反应过程，又是燃料和空气间的传热、传质的过程，主要分为挥发份的析出、燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立的阶段。
三、生物质燃料直接燃烧技术直接燃烧是目前最简便的生物质能源转化技术，即将生物质直接作为燃料燃烧，燃烧过程所产生的能量主要用于发电或集中供热。
作为燃料的生物质包括各种农林业废弃物、城市生活垃圾等。
目前，生物质直接燃烧技术主要有以下几种：3.1生物质直接燃烧流化床技术采用流化床技术开发生物质能是考虑到流化燃烧效率高，有害气体排放少，热容量大等一系列优点，适合燃用水分大、热值低的生物质燃料。
生物质直接燃烧流化床技术是采用细砂等颗粒作为媒体床料，以保证形成稳定的密相区料层，为生物质燃料提供充分的预热和干燥热源；采用风力给料装置，使生物质燃料均匀散布在床层表面，有助于燃料的及时着火和稳定燃烧；采用稀相区强旋转切向二次风形成强烈旋转上升气流，可以使高温烟气、空气和生物质物料颗粒混合强烈，并延长物料颗粒在炉内的停留时间；采用稀相区后设置卧式旋风燃烬室，使可燃气体和固体颗粒进一步燃尽，同时可以将烟气中所携带的飞灰、床料分离下来，减轻尾部受热面和除尘设备的磨损。
现在我国部分锅炉厂家与高等院校合作，已开发出甘蔗渣、稻壳、果穗、木屑等生物废料的流化床锅炉，并取得成功运行。
生物质利用其他技术
生物质能制取化学品
生物质能制取化学品技术
利用生物质转化成化学品的技术，包括发酵法 和热解法等。
生物质能制取化学品的优势
可再生、环保、能源利用效率高，有助于替代 化石原料生产化学品。
生物质能制取化学品的挑战
技术成熟度有待提高，生产成本较高，部分化学品市场需求量较小。
04
生物质能政策与市场
生物质能政策支持
05
生物质能环境影响与评 价
生物质能的环境影响
减少温室气体排放
生物质能替代化石燃料可以显 著减少二氧化碳等温室气体的 排放，有助于减缓全球气候变
化。
改善空气质量
生物质能的燃烧产生的污染物 排放相对较低，有助于改善城 市和农村地区的空气质量。
促进可再生能源发展
生物质能作为一种可再生能源 ，有助于促进可再生能源产业 的发展，减少对化石燃料的依 赖。
直接燃烧技术简单、成本低，适用于小型和家庭用途，但效率较低，且会 产生一定的污染。
生物质气化技术
01
生物质气化技术是将生物质转化为可燃气体，如氢气、甲烷和 一氧化碳等。
02
通过高温、缺氧或富氧的条件下，生物质被气化剂（通常是空
气或水蒸气）转化为气体。
生物质气化技术可用于生产燃气、发电或供热，具有较高的能
生物质能发电的优势
可再生、环保、能源利用效率高，有助于缓解能源短缺和减少对化 石燃料的依赖。
生物质能发电的挑战
生物质收集、运输和储存成本较高，生物质能发电技术成熟度有待 提高。
生物质能供热
生物质能供热技术
利用生物质燃烧产生的热量进行供热的技术，可用于家庭、工业 和农业等领域。
生物质能供热的优势
可再生、环保、能源利用效率高，有助于提高能源自给率。
生物质直燃技术开发与设备制造方案(五)
生物质直燃技术开发与设备制造方案一、实施背景随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，生物质能作为一种可再生、清洁的能源形式受到了广泛关注。
生物质直燃技术作为生物质能利用的一种重要方式，在实现能源可持续发展和减少碳排放方面具有重要意义。
为了推动生物质直燃技术的开发与设备制造，需要进行产业结构改革，提高技术水平和设备制造能力。
二、工作原理生物质直燃技术是利用生物质作为燃料直接进行燃烧，通过控制燃烧过程中的氧气供应和温度等参数，实现高效能量转化和减少污染物排放。
生物质燃烧过程中产生的热能可以用于供热、发电等领域，同时还能够减少对化石能源的依赖，降低温室气体排放。
三、实施计划步骤1. 技术研发：通过对生物质燃烧机理、燃烧参数和设备结构等方面的研究，开发出适用于不同生物质种类和含水率的直燃技术。
2. 设备制造：根据研发成果，设计制造高效、稳定的生物质直燃设备，包括燃烧器、锅炉和发电机组等。
3. 实施示范项目：选择适宜的地区进行生物质直燃技术示范项目，验证技术可行性和经济效益。
4. 推广应用：在示范项目成功后，将生物质直燃技术推广到更广泛的范围，包括农村能源供应、工业热能利用和城市发电等领域。
四、适用范围生物质直燃技术适用于各种生物质资源的利用，包括农作物秸秆、林木废弃物、农畜禽粪便等。
同时，该技术还可以与其他能源利用技术相结合，如生物质气化、生物质液化等。
五、创新要点1. 燃烧控制技术：通过优化燃烧参数和氧气供应方式，实现生物质燃烧过程的高效能量转化和低污染排放。
2. 设备制造技术：设计制造高效、稳定的生物质直燃设备，提高能源利用效率和设备运行稳定性。
3. 综合利用技术：将生物质直燃技术与其他能源利用技术相结合，实现多能源互补和综合利用。
六、预期效果1. 能源可持续发展：生物质直燃技术可以有效利用生物质资源，减少对化石能源的依赖，实现能源的可持续发展。
2. 环境保护：生物质直燃技术可以减少污染物排放，降低对环境的影响，改善空气质量。
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西方发达国家大都建有垃圾 发电厂，美国在20世纪80年 代兴建了90座垃圾焚烧厂， 90年代又建了近400座发电 厂，垃圾焚烧率达40％；日 本垃圾电站有131座。
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2. 生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电
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2. 生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电
截至2006年，我国已经建成有100多个日处理量在200吨以上的焚 烧装置。
2. 生物质能利用—直接燃烧—发电
目前，我国生物质燃烧发电也具一定规模，主要集中在南方地 区，许多糖厂利用甘蔗渣发电。例如，广东和广西两省共有小 型发电机组300余台，总装机容量800MW，云南省也有一些甘 蔗渣电厂。
2. 生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电
热效率可达90%；生物质能净转化效率～40％
浦东御桥工业区：国内第 一座日处理千吨以上的大 型现代化生活垃圾发电厂 ，每天可处理120－150万 城市居民产生的生活垃圾 （约1000吨）。 我国目前规模最大的垃圾焚烧厂——上海江桥生活垃圾焚烧厂， 每天处理垃圾2000吨。
2. 生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电
目前全球有垃圾电站近1000座，预计未来三年内，将超过3000座。
电项目87个，总装机容量达220万千瓦，分布在山东、吉林、江
苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等地。
➢ 以国能生物、凯迪电力、中国节能、韶能股份等为主的国内企业
正加速兴建新的生物质发电项目，仅国能一家，截止2011 年1
月，已有40 个生物质电厂得到审批，25 个并网发电。
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2. 生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电
➢ 2003 年国家核准河北晋州、山东单县和江苏如东3个秸秆发电示
范项目;
➢ 2006年前，我国生物质发电总装机容量约为200万千瓦，其中：
蔗渣发电约占170万千瓦以上;垃圾发电约占20万千瓦;其余为稻
壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等;
➢ 不完全统计，截至2007年底，国家和省发改委已核准生物质发
第四章 生物质（直接）燃烧技术
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Company Logo
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主要内容
生物质直接燃烧概述 生物质燃料的化学反应平衡
生物质燃烧反应动力学 存在的问题和解决方法
一、生物质直接燃烧
生物质直接燃烧技术是生物质能源转化中相当古老的技术，人类 对能源的最初利用就是木柴燃火开始的。
我国古代人民在燧人氏和伏羲氏时代， 就已经知道使用“钻木 取火” 的方法来获取能源率20-30%
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2. 生物质能利用—直接燃烧—发电
➢ 现代生物质直燃发电技术诞生于丹麦。该国BWE公司率先 研发秸秆等生物质直燃发电技术，并于1988年诞生了世界上 第一座秸秆发电厂。
➢ 该国秸秆发电技术现已走向世界，被联合国列为重点推广项 目。在发达国家，目前生物质燃烧发电占可再生能源（不含 水电）发电量的70%。
相比之下，垃圾发电成本是相当高的，没有任何竞争 优势。
生物质燃料是通过燃烧将化学能转化为热能的物质，由燃料 获取的热能在技术上是可以被利用的，在经济上是合理的。
植物生物质元素 组成
CHONS PK
木材
秸秆
CHON
CHONS
N 秸秆元素含量 S
0.6~1.1
0.1~0.2
%
C%
O
40~46
43~50
《韩非子˙五蠹》曰：“燧人氏，钻木取火，以化腥臊” 《河图挺佐辅》曰：“伏羲禅于伯牛，错木取火” 《庄子˙外物》曰：“木与木相摩则然（燃）”
从能量转换观点来看，生物质直燃是通过燃烧将化学能转化为热
能加以利用，是最普通生物质能转换技术。
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生物质直接燃烧在生活中 的应用
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0.80~1.0
二、 生物质燃料与燃烧
典型生物质燃料和典型的烟煤、无烟煤的元素组成与工业分析成分组成有 很大区别：
燃料种
工业分析成分/%
类 水分 灰分 挥发分 固定碳 H
元素组成/% CSN
低位热值 K2O /kJ·kg-1
豆秆 5.10 3.13 74.65 17.12 5.81 44.79 0.11 5.85 16.33 16160
%
% H
5~6%
二、 生物质燃料与燃烧
（一）生物质燃料特性
生物质燃料和煤炭在结构特性上的主要差别如下：
燃料种类 C/% O/% H/% S/% A/% V%
密度/t·m-3
生物质燃料 38~50 30~44 5~6 0.10~0.20 4~14 65~70 0.47~0.64（木材）
煤炭
55~90 3~20 3~5 0.40~0.60 5~25 7~38
日本东京MINATO垃圾焚烧发电厂
丹麦能滑雪的垃圾焚烧发电厂
上海御桥生活垃圾焚烧发电厂
2. 生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电
垃圾发电平均上网电价为0.54元／千瓦时，发电成本 为0.5元／千瓦时。
火力发电成本仅为0.2元／千瓦时，水力发电的运营成 本仅为0.03元／千瓦时－0.05元／千瓦时。
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1. 生物质能利用——直接燃烧
我国农村生活用 能结构虽然发生 了一定的变化， 但薪柴、秸秆等 生物质仍占消费 总 能 量 的 50% 以 上，是农村生活 中的主要能源。
loss 热效率低于20%
loss
1. 生物质能利用——直接燃烧
炕（连灶炕）是我国北方农村居民取暖的主要设施，热量一般来源于 炊事用的柴灶，炕与灶相连，故称连灶炕。也有专为取暖供热的炕， 如西北的煨炕、东北的地炕都是在炕内设一烧火的坑。
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2. 生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电
每两吨秸秆的热值相当于一吨煤，平均含硫量只有3.8‰，远远 低于煤1％的平均含硫量。
1：1.4
秸秆
能源草
丹麦：已建立了130多家秸秆生物发电厂。秸秆发电等可再生能
源占到全国能源消费量的24％以上。
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2. 生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电
2005年，我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在枣庄十里泉发电 厂竣工投产:引进了丹麦BWE公司的技术设备，对1台14万千瓦 机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术改造。
十里泉电厂
生物质与煤混合燃烧效果最佳
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2. 生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电
生活垃圾焚烧后，质量只有 焚烧前的10%，体积最多只 有1/4。