生物质和污泥在循环流化床锅炉内燃烧及富氧气化机理试验研究

重庆市自然科学基金计划项目 立 项 申 请 书 项目名称：生物质和污泥在循环流化床锅炉内 燃烧及富氧气化机理的试验研究 所属专项：
其他 申 请 者：
申报单位：
重庆大学 （签章）
联系电话：
申请日期：
2006 年 7 月 10 日 重庆市科学技术委员会 二ΟΟ五年四月制 填 写 说 明 1、凡申报重庆市自然科学基金计划的项目须填写此立项申请书。

2、立项申请书由项目的主承担者填写，经项目主承担者工作单位审查同意后，一般项目一式三份、重点项目一式七份并附申报软盘一张报送重庆市科委。

3、填写申请书前，请先查阅《重庆市自然科学基金计划项目管理办法》及有关规定，其中重点项目应围绕当年“项目指南”内容撰写。

4、立项申请书所列内容都要据实填写，表达应明确、完整、严谨、扼要（外文名词要同时用中文表达）。

5、项目组主要成员本人应在申请书上亲自签名以示同意合作。

6、立项申请书一律要求用A4纸张打印，否则不予受理。

7、所有申报材料恕不退还，请注意留底。

一、基本信息 项目名称 生物质和污泥在循环流化床锅炉内燃烧及富氧气化机理的试验研究 所属专项 其他 承担单位 重庆大学 组织部门 重庆大学 单位地址 沙坪坝区（县、市）沙正街174号 邮编 400044 单位性质 1 1.高等院校 2.科研院所 3.企业 4.其它 工商注册登记类型 1 1.国有 2.集体 3.股份合作 4.联营企业 5.有限责任公司 6.股份有限公司7.私营企业 8.港澳台商投资企业 9.外资企业 10.其它企业 单位法定代表 姓名 李晓红 联系 电话 手机 单位 传真 项目负责人 姓名 卢啸风 联系 电话 手机 E-mail 项目主要合作单位 计划类别 1 1.自然科学基金 2.院士专项 项目主要服务行业 5 1.农业 2.制造业 3.电子信息 4.医药化工 5.交通、能源 6.建筑建材 7.冶金 8.轻工纺织 9.社会事业 10. 其它 项目所属技术领域 8 1.电子信息 2.生物医药 3.现代农业 4.环境保护 5.新材料 6.光机电 7.交通 8.能源资源 9.社会事业 10.其它 项目研究所属主要学科 一级学科代码及名称 二级学科代码及名称 三级学科代码及名称 代码：610 名称：环境科学技术 代码：610.30 名称：环境工程学 代码：610.3030 名称：三废处理与综合利用 起止时间 2006.09-2008.08 总投资 4万元 申请资助 4万元 主要研究内容 (限100字) 在化学成分分析的基础上，对重庆市污泥（样品来自于江北区唐家桥污水厂）和生物质废弃物（秸秆、废弃木材）在循环流化床锅炉内混烧及富氧气化的特性进行试验研究。

重点研究：燃料混合比、含水率对气体排放以及燃烧效率的影响；
添加石灰石对气体污染物排放的影响以及富氧条件对气化过程和产物的影响。

预期成果形式或达到的目标 (限100字) 国内核心期刊发表论文1～2篇，国际学术会议或国际学术期刊发表论文1篇；

全面系统地掌握燃料混合比、含水率、石灰石的添加比例、过量空气系数等关键参数对污泥与秸秆（或废弃木材）在循环流化床内燃烧过程中的气体污染物排放、燃烧效率的影响特性，掌握富氧条件对气化过程和产物的影响机理，为进一步的研究和工业应用打下基础。

注：此简表的选择项均为单选项。学科代码及名称按国家标准（可在市科委网站上查询）至少填至二级学科。

二、项目组主要成员（含项目负责人）
编号 姓 名 出生年月 学历 专业技术职称 工作单位 联系电话 从事专业 项目中 的分工 每年工作 时间(月) 签 字 1 卢啸风 1962.7 博士 教授 重庆大学动力工程学院 锅炉燃烧 制定研究方案和技术路线 8 2 博士 教授 重庆大学动力工程学院 两相流动与传热 参加制定研究方案和技术路线 4 3 博士生 在职博士 重庆大学动力工程学院 锅炉燃烧 燃烧、气化试验 9 4 硕士 博士生 重庆大学动力工程学院 热能工程 燃烧、气化试验 10 5 学士 博士生 重庆大学动力工程学院 热能工程 燃烧、气化试验 10 6 学士 硕士生 重庆大学动力工程学院 热能工程 燃烧试验研究 10 7 学士 硕士生 重庆大学动力工程学院 热能工程 数值模拟 10 8 学士 硕士生 重庆大学动力工程学院 热能工程 气化试验研究 10 三、经费预算（单位:万元）
经费来源预算 经费支出预算 科目 预算数 科目 预算数 其中市科技 计划拨款部分 1、市科技计划拨款 4 1、小型仪器设备费 0.5 0.5 2、国家部委拨款 2、能源材料费 3 3 3、行业主管部门拨款 3、试验外协费 0.3 0.3 4、区县科委拨款 4、科研业务费 0.2 0.2 5、单位自筹 5、管理费 6、其他资金 6、其他费用 来源预算合计 4 支出预算合计 4 4 市科技计划预算拨款 年度 2006 年 2007 年 2008 年 合计 经费 4 4 注：1、市科技计划资助强度为：一般项目2-4万元，重点项目20-40万元。

2、一般项目不得提取管理费。

四、申请书正文 （一）立项依据与研究内容 1.项目的立题依据：
城市污泥指城市工业污水和生活污水处理厂在水处理过程中产生的泥浆状废弃物，不仅含水量高，易腐烂，有强烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及铬、汞等重金属和多氯联苯、二恶英等难以降解的有毒有害以及致癌物。如果未经处理随意排放，经过雨水的侵蚀和渗漏作用，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人类的身体健康[1]。

随着经济的快速发展和人口的不断增长，污泥的产生量不断增加。以我国为例，2003年工业污水和城市生活污水的排放量分别为212.4×108吨和247.6×108吨，在污水净化处理过程中，将产生约占污水总处理量0.3%～5%(含水率以97%计)的污泥。据业内人士预测，我们重庆主城区仅污水处理厂产生的污泥总量将在2010年达到988吨/天，2020年内达到2380吨/天；
如果算上三峡库区及其影响区域，至2010年，全市污水处理厂每天将产生污泥1701吨，并在2020年攀升至3244吨/天。如何科学地处理总量巨大的污泥，实现其减量化、无害化、资源化和稳定化，已成为一个重要且迫切需要解决的环保问题[2]。

污泥的处置方法目前主要有排海、填埋、农用和焚烧等。污泥排海会污染海洋，危害海洋生态系统，因此近年来受到强烈反对。污泥填埋需占用大量土地，同时还会污染地下水资源，因此也受到很大限制。污泥中含有大量有机物，可用作肥料，但由于污泥的成分复杂、有害物质较多，导致污泥农用技术在实际应用中存在较多的困难[3]。与前3 种处置方法相比，焚烧处置具有减量化、无害化和资源化的显著优点。污泥焚烧后剩余灰的体积只有机械脱水污泥体积的10 %；
焚烧过程中所有的病菌、病原体均被彻底杀灭，有毒有害的有机物被彻底氧化分解，重金属的稳定性大大提高；
干污泥的热值与褐煤相当，通过焚烧可有效回收其热量，污泥灰经适当的物理和化学方法处理后可作为建筑原材料、土地改良剂甚至吸附剂使用。由于污泥排海即将被禁止，而污泥填埋或农用也将受到更多的限制，在未来，污泥焚烧处置的比例将不断提高。然而，高水分、低热值特性决定了污泥不利于单独进行燃烧，将经过干燥或脱水的污泥与其他燃料混合，在循环流化床锅炉里燃烧进而产生蒸汽或电能的方法是污泥处理的重要发展方向。

与此同时，人们又在为如何高效回收和利用大量的生物质废弃物而不断努力着。实践已经证明，在众多的生物质能源转换技术中,直接燃烧和气化是高效利用生物质资源较为切实可行的方式。当然，循环流化床燃烧技术由于在处理废弃物、燃料替代和灰渣综合利用等方面的优势也被逐渐被广泛的生物质废弃物的回收利用中。

循环流化床CFB（Circulating Fluidized Bed）燃烧技术是目前世界上最实用的洁净燃烧技术之一，它由于在替代燃料、处理各种废弃物和保护环境三方面具有其它燃烧技术所无可比拟的独特优势而逐渐受到各国的关注。目前，该技术在世界各主要工业发达国家都得到了高度重视和快速发展，其电站循环流化床锅炉的单炉容量已达300MW等级。在我国，循环流化床锅炉也成为资源综合利用、废弃物回收和循环再利用的首选炉型之一。

实践已经证明，即使经过简单破碎的秸秆、废木材、稻壳等生物质废弃物仍然具有热值较低、形状很不规则的特点。因此，它的炉前热值经常发生很大的变化，若将其直接送入CFB锅炉里进行燃烧，会出现燃烧不稳的现象。另外，由于空隙率很高，这些体积庞大的生物质废弃物也不利于长距离的运输。为了解决上述矛盾，生物质压缩成型技术应运而生。生物质压缩成型技术[4]是把生物质与经过除氯的添加剂混合后被铸造模型制成具有统一尺寸、所含热值均匀并易于输送的衍生燃料。而在生物质压缩成型的过程中，一般都会加入一些添加剂(石灰石等)和其他燃料（煤、城市污泥等）。

目前，人们对采用循环流化床锅炉混烧生物质和煤，以及煤、污泥混烧的研究较多，结果也较为成熟：（1）生物质和煤混烧的结果：在气体排放方面，Preto F[5]通过试验发现，除了CO外，NOx、N2O、SO2、Furans等的排放都低于允许标准；
刘豪等[6]及沈伯雄等[7]发现，生物质和煤混合燃料中煤比例的增加将会导致SO2和NOx的排放量增加。但是，由于生物质燃料中挥发分的燃烧而消耗大量氧气，形成局部还原性气氛，抑制了SO2和NOx的生成，致使SO2和NOx排放的增加量不多；
Hiltunen M A等[8]研究CFB锅炉里燃烧生物质和煤的混合燃料时发现，由于燃料里含有较多灰熔点低的钾，灰比较容易在锅炉里结垢。而且，燃料里还含有氯和碱性物质，这些物质都有很强的腐蚀作用[9]；
燃烧产生的灰份里含有很多金属(Hg、Cd、Cr、Cu、Mn和Zn等)，但是它们的含量都在欧洲联合会（EC）所规定的范围之内；
商业化的CFB锅炉运行情况较好，燃烧效率可以超过95%[5]。（2）污泥和煤混烧的结果：从污泥与煤混烧的整个过程来看，混烧表现出的着火和燃尽等燃烧特性优于污泥单独燃烧的特性[10]；
Toraman OY等[11]及赵长遂等[12]指出，污泥与煤混烧可以得到较高的燃烧效率（95%左右），掺混质量比、床温、二次风率和过量空气系数对燃烧效率都有影响。同时，燃烧过程中存在最佳的过量空气系数（而且，不同的掺混质量比对应不同的最佳过量空气系数）；
在重金属排放方面，Amand L-E等[9]及Gulyurtlu I等[13]发现，燃烧产生的底渣里含有很多金属(如Cd、Cr、Cu、Mn、Zn，但不含Hg，Hg主要存在于飞灰里，另一部分以气态形式排出)。即便如此，所有金属的含量都在欧洲联合会规定的范围之内；
Toraman OY等[11]、Leckner B等[14]、Arenillas A等[15]、Chen X P等[16]、吕清刚等[17]及赵长遂等[12]通过研究指出：采用CFB锅炉燃烧污泥与煤的混合燃料在气体排放方面也是可行的，床温、过量空气系数和二次风率对N2O、NOx、SO2、CO等气体的排放浓度有重要影响。当然，为了满足气体排放要求，他们建议，污泥带入锅炉里的能量份额不要超过总能量的25%。专家们同时还指出：NOx和N2O排放质量浓度的影响规律与循环流化床纯烧煤时的研究结果基本一致。

随着煤、石油、天然气等化石燃料大规模的开采，其存储量急剧减少。据预测，地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在200年和30～40年以内耗竭，而天然气按储采比也只能用60年。因此，从寻找替代能源、资源回收利用、废弃物处理以及环境保护等几方面综合考虑，我们应重点关注那些产量巨大的废弃物资源。利用先进的CFB燃烧技术，生物质和城市污泥混合后作为CFB锅炉的燃料必定能够充分发挥生物质易于着火、污泥易于固定成型的优点，这很可能不仅解决了传统生物质燃烧效率低下和二者的环境污染问题，同时也为寻找替代能源和资源回收利用开辟了一条可行之路。对我国则更具深远意义，这不仅可能会解决国家的能源短缺和环境污染问题，而且对解决 “三农问题”，发展农村经济、提高农民收入、改善农村生活条件、发展循环经济、建设节约型社会都可能具有十分重要的作用[18]。

正因如此，许多国家已逐渐把目光移到生物质废弃物与污泥在CFB锅炉里的混烧上来。目前，对污泥和生物质废弃物在CFB锅炉里混烧特性的研究已经取得了一定的成果：在混合燃料的含水率方面，Leckner B等[14]、Amand L-E等[19-20]指出，经过干燥的污泥与木屑的混合燃烧对实际的操作运行非常有利，对只经过机械除水的污泥来说，锅炉是不能正常运行的。而具体的含水率应根据不同的锅炉和当地的燃料特性通过研究确定；
在气体排放方面，Amand L-E等[19-20]发现：混合燃料里污泥的成分（氮、硫和氯）对燃烧排放气体的各成分的浓度分布具有决定性影响。Leckner B等[14]指出，增加石灰石的投入可以使SO2达到非常低的气体排放要求，这一点在普通CFB锅炉上是无法做到的，然而其原因尚不清楚；
在重金属排放方面，污泥与废木材在CFB锅炉里混烧时的金属排放情况类似于污泥和煤混烧，其原因有待进一步研究[9，19-20]。虽然污泥与废木材在CFB锅炉里混烧的某些问题还不清楚，但现有的结果已经肯定了这种混烧方式的可行性。

与此同时，为了提高生物质、污泥混合燃料的利用率，国外一些著名CFB公司和学者也开始着手进行生物质废弃物与污泥在CFB锅炉里的（富氧）气化研究[21]。富氧气化技术不仅能够提高燃料气化产物的热值，还因用氧气代替了空气，可以极大的降低烟气体积，提高烟气中污染气体（CO2、SO2、NOx等）的浓度，进而大大减小处理污染气体装置的尺寸，降低污染气体最终的处理费用和处理难度，是一种高效的能够综合控制污染物排放的新型燃烧气化技术。目前，相关的研究结果还未见报道。

与发达国家相比，我国关于污泥、生物质循环流化床燃烧气化的研究还非常落后，相关的研究也仅仅是集中在生物质和污泥单独燃烧或分别与煤混烧方面。而且，目前尚未发现有关以污泥、生物质混合物为燃料在循环流化床燃烧气化的文献或报道。因此，我们要在这些废弃物的循环流化床燃烧气化方面赶上甚至超过西方发达国家，并投入工业应用，就需要尽早进行相关的研究。

另外，由于地理环境和人们生活水平等的差异，国内外（甚至国内的不同城市之间）城市污泥和生物质组分参数等相差较大，即使国外运行正常的设备，引入国内后也会经常出现“水土不服”的问题。当然，国外的研究结果，我们也不能照搬引用。因此，必须从污泥、生物质循环流化床混烧的气固流动、燃烧、传热特性等基础领域加强研究，提高循环流化床燃烧装置对以国内城市污泥、生物质废弃物为混合燃料的适应性。

虽然人们对采用循环流化床锅炉处理生物质和污泥的研究已经得到了一定的结果，然而，生物质和污泥作为混合燃料在CFB锅炉里的燃烧特性、传热特性究竟如何，至今仍存在不少疑问。例如，不同的混合比、不同的含水率对气体排放和燃烧效率会有什么样的影响？稳定燃烧所对应的最低含水率时多少？床温、过量空气系数对污染物排放的影响怎样，是不是与燃煤时具有相同的规律可循？石灰石的添加对气体污染物排放的有什么样影响？此外，富氧条件下该种混合燃料的产气情况又会怎样？这些问题都是本项目的研究内容。

参考文献：
[1] Hartman M, Svoboda K，Pohorely M, et al. Combustion of dried sewage sludge in a fluidized-bed reactor[J]. Industrial and Engineering Chemistry Research,2005,44（10）：3432-3441. [2] Chen X P, Gu L F, Zhao C S, et al. NOx and N2O emission characteristics during co-combustion of municipal sewage sludge and coal[J].Journal of Southeast University (Natural Science Edition),Jan 2005,35（1）：122-125. [3] 陈同斌,黄启飞. 中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势[J]. 环境科学学报. 2003，23（5）：56-60. [4] Connell M G R. Carbon sequestration and biomass energy offset: theoretical, potential and achievable capacities globally, in Europe and the UK[J]. Biomass and Bio-energy, 2003, 24(2): 97-116. [5] Preto F. Combustion of wood processing residues in a circulating fluidized bed[C]. 17th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Jacksonville: United States, 2003: 607-612. [6] 刘豪, 邱建荣, 吴昊, 等. 生物质和煤混合燃烧污染物排放特性研究[J]. 环境科学学报, 2002, 22(4): 484-488. [7] 沈伯雄, 姚强, 刘德昌. 流化床中煤和生物质混烧N2O和NOx排放规律研究[J]. 电站系统工程, 2002, 18(2): 51-53. [8] Hiltunen M A, Vilokki HAJ, Holopainen H A. Green energy from wood-based fuels using foster wheeler CFB boilers[C].17th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Jacksonville: United States, 2003: 77-81. [9] Amand L-E, Leckner B. Metal emissions from co- combustion of sewage sludge and coal/wood in fluidized bed[J]. Fuel, 2004(83): 1803-1821. [10] 苏胜,李培生,孙学信,等.污泥基本特性及其与煤混烧的热重研究[J].热力发电,2004（9）：69-73. [11] Toraman O Y, Topal H，Bayat O. Emission Characteristics of Co-combustion of Sewage Sludge with Olive Cake and Lignite Coal in a Circulating Fluidized Bed[J].Journal of Environmental Science and Health - Part A Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering, April 2004,39（4）：973-986. [12] 赵长遂,孙昕,陈晓平,等.造纸废弃物与煤循环流化床混烧特性研究[J].东南大学学报(自然科学版) ,2005,35（1）：95-99. [13] Gulyurtlu I, Helena Lopes M, Abelha P, et al. The study of partitioning of heavy metals during fluidized bed combustion of sewage sludge and coal[C].17th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Jacksonville：United States, 2003：369-375. [14] Leckner B, Amand L-E, Lucke K, et al. Gaseous emissions from co-combustion of sewage sludge and coal/wood in a fluidized bed[J]. Fuel, Mar 2004,83（4-5）：477-486. [15] Arenillas A, Garcia R, Sun C G, et al. Use of nitrogen stable isotope analysis to understand char nitrogen evolution during the fluidized bed co-combustion of coal and sewage sludge[J]. Energy and Fuels,2005,19（2）：485-488. [16] Chen X P, Gu L F, Zhao C S, et al. NOx and N2O emission characteristics during co-combustion of municipal sewage sludge and coal[J].Journal of Southeast University (Natural Science Edition),Jan 2005,35（1）：122-125. [17] 吕清刚,李志伟,那永洁,等.CFBC混烧城市污泥与煤：N2O和NO的排放[J].工程热物理学报,2004,25（1）：163-166. [18] 孙振钧.中国生物质产业及发展取向[J].农业工程学报,2004,20(5): 1-5. [19] Amand L-E, Leckner B, Svard SH, et al. Co-combustion of pulp- and paper sludge with wood - Emissions of nitrogen, sulphur and chlorine compounds[C]. 17th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Jacksonville: United States, May 2003: 871-882. [20] Amand L-E, Leckner B, Hansson L, et al. Co-combustion of municipal sludge with wood/coal in CFB - Enrichment of phosphorous and cadmium in ashes[C]. 17th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Jacksonville: United States, May 2003: 883-908. [21] Nsakala ya Nsakala，Gregory N. Liljedahl，David G. Turek. GREENHOUSE GAS EMISSIONS CONTROL BY OXYGEN FIRING IN CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILERS – PHASE II：POWER PLANT LABORATORIES, ALSTOM POWER INC., 2004. 2.项目的研究内容、研究目标、以及拟解决的关键问题：
（1）研究内容: ① 对重庆市污泥（样品来自于江北区唐家桥污水处理厂）和秸秆、废弃木材两种生物质废弃物进行化学成分分析；
将混合废弃物燃料分成两种：污泥与废木材混合、污泥与秸秆混合，并分别对这两种混合燃料进行干燥和成型；

② 研究不同的燃料混合比（污泥：生物质＝1:1，1:2，1:3,2:1,3;1）、不同的含水率(40%,60%,80%)对气体排放和燃烧效率的影响；

③ 研究床温、过量空气系数对气体污染物（主要包括SO2，NOx，CO，CO2，HCl）排放的和燃烧效率影响；

④ 添加石灰石对气体污染物排放和燃烧效率的影响；

⑤ 研究富氧条件对气化过程和气化产物的影响。

（2）研究目标: ① 研究不同的燃料混合比、不同的含水率对气体排放和燃烧效率的影响规律，寻找最佳的燃料混合比和维持稳定燃烧的最低含水率；

② 探讨床温、过量空气系数对气体污染物排放和燃烧效率的影响特性，为循环流化床燃烧装置运行中关键参数的控制提供参考依据；

③ 研究添加石灰石对气体污染物排放的控制作用，探寻最优的石灰石添加比例；

④ 研究富氧条件对气化过程和气化产物的影响规律，寻找氧气富裕量与气化产物的相互关系。

（3）拟解决的关键问题：
① 本项目通过研究床温、过量空气系数对气体污染物排放的影响特性，为循环流化床燃烧装置运行中关键参数的控制提供理论和实验依据；

② 通过探寻满足气体污染物排放要求的燃料混合比、寻找维持稳定燃烧的混合燃料最低含水率以及探寻不同燃料混合比下石灰石的添加比例，为进一步的研究和工业应用打下基础；

③ 研究富氧条件对气化过程和气化产物影响的机理。

3.拟采用的研究方案及可行性分析：
（1）拟采用的研究方案: ① 对污泥样品和秸秆、废弃木材进行化学成分分析；

② 首先将废木材、秸秆进行人工破碎，在与污泥以不同比例充分均匀混合后，将混合废弃物燃料制成具有均匀尺寸（直径10mm左右）的成型燃料，最后用烘干法测出成型燃料的含水率；

③ 在未添加石灰石的情况下，采用气相色谱仪对不同的燃料混合比（污泥：生物质＝1:1，1:2，1:3,2:1,3;1）、不同的含水率(40%、60%、80%)情况下气体排放（主要包括SO2、NOx、CO、CO2、HCl）进行在线测量，并对相关数据进行分析，进而探寻床温、过量空气系数对气体排放的影响规律；

④ 选择石灰石和混合燃料的添加质量比（1:1，1:2，1:3,2:1, 3:1），采用气相色谱仪对气体污染物排放量（主要包括SO2，NOx，CO，CO2，HCl）进行在线测量，并与未添加石灰石时所保存数据进行对比分析，进而探寻石灰石添加比例对气体污染物排放的影响；

⑤ 借助KM-9006型燃烧效率测定仪分别对方案③、④中所对应的各种工况下的燃烧效率进行分析，并与计算结果进行比较；

⑥ 分别采用空气、工业氧气作气化气体，对比这两种情况下气化产物的组成，分析富氧条件对气化产物和气化过程的影响。

（2）可行性分析：
① 对混合燃料进行化学成分分析、以及采用气相色谱仪对气体污染物（或产物）排放量进行在线测量等测量项目的操作十分方便，而且在当前的应用也已经非常成熟。在本项目中，只是将原来的普通燃料换成了生活污泥和生物质的混合成型燃料，其基本试验过程及测量项目变化不大。因此，这些测量项目能够实现。

② 目前，实验室已建成了一套较为完善的循环流化床燃烧气化试验装置（如图1所示），我们可以利用这套系统完成本项目所涉及的各项测量任务。另外，实验室还拥有一些相关的实验设备，如气相色谱仪、燃烧效率测定仪、高速摄像机、计算机、温度和压力数据采集系统等，这些都为本项目的顺利完成奠定了坚实的基础。

图1 循环流化床燃烧、气化试验系统 ③ 本项目组人员实力较强（博导2名，在职博士生1人，全脱产博士生2人，硕士生3人），具有很强的科研能力和团结协作能力。曾经承担的3重庆市科委资助科研项目，均已按期结题。项目组全体成员有信心一定能够圆满的完成该次项目任务。

4.本项目的特色及创新点：
① 世界上首次在循环流化床燃烧装置上对以污泥和生物质废弃物（秸秆、废弃木材）的混合物为混合燃料进行系统的燃烧试验研究，主要工作包括燃料混合比、燃料含水率、石灰石添加比例对气体污染物排放的影响；

② 首次针对国内（重庆市）的污泥和生物质废弃物（秸秆、废弃木材）在CFB燃烧装置上进行燃烧特性的相关试验；

③ 国内首次采用加氧气化方法对污泥、生物质的混合物的气化机理进行试验研究。

5.预期研究成果及项目的考核内容与指标：
① 研究工作技术报告1份；

② 国内核心期刊发表论文1～2篇，国际学术会议或国际学术期刊发表论文1篇，并标明“重庆市科委自然科学基金”资助。；

③ 培养硕士研究生1名。

6.年度研究计划及年度考核指标：
2006年9月至2006年12月：进一步查阅文献资料，准备试验材料，完善和调试试验系统；

2007年1月至2007年2月：完成污泥样品和秸秆、废弃木材进行化学成分分析，完成成型燃料的加工；

2007年3月到2007年6月：完成在未添加石灰石的情况下对不同的燃料混合比、不同的含水率情况下气体排放的在线测量，并对相关数据进行分析；

2007年7月到2007年11月：完成不同石灰石/混合燃料的质量比下气体污染物排放的在线测量，并与未添加石灰石时所保存数据进行对比分析，进而探寻石灰石添加比例对气体污染物排放的影响；

2007年12月到2008年6月：
完成富氧条件对混合燃料气化成分影响的实验；

2008年7月到2008年8月：总结试验结果，整理研究工作技术报告，并结题验收。

（二）研究基础与工作条件 拟完成本项目的试验室，属于重庆市重点实验室（热能工程试验室）的一部分，拥有500平方米试验场地及相关电源、水源设施。现流化床试验台4个（大型循环流化床可视化冷态试验台、循环流化床热态试验台、鼓泡流化床燃烧试验台以及循环流化床燃烧气化试验台）。

本项目组有教师3人（博导2人），在职博士生1人，全脱产博士生2人，硕士生3人。

1.研究工作基础包括：
① 循环流化床锅炉高温循环灰流量在线测量装置开发研究（重庆市科委1998年攻关项目，已鉴定）；

② 引进410t/h循环流化床锅炉运行特性试验研究（原国家电力部项目，已鉴定）；

③ 300MW循环流化床锅炉工程灰渣综合利用可行性试验研究（四川省电力局项目）；

④ 50－150MW循环流化床锅炉电站机组设计及运行特性研究（四川省电力局项目）；

⑤ 天然气再燃降低煤粉锅炉NOx排放试验研究（国家教委1999年春晖计划项目，原国家电力公司2001年重大科技项目，已验收结题）。

2. 工作条件：
（1）已有的工作条件：
循环流化床燃烧、气化试验系统 ADAM系列试验数据计算采集分析系统 由29个微差压变送器组成的床压测量系统 台湾研华4000系列温度数据采集系统 气相色谱仪（可用于气体成分在线分析）
空气压缩机2台(其中1台为新购103/min螺杆空压机)及其相配套的试验系统；

高速数据采集系统（HP　E1413A）
高速摄像机（Fastcam Ultima 1024）
燃烧效率测定仪（KM-9006型）
不同量程的涡街流量计、金属转子流量计以及玻璃转子流量计多台 （2）尚缺少的工作条件：
试验能源耗材（测试分析仪器的标定、工业氧气、燃料、电耗等）
3.申请人简历: 卢啸风，男，43岁，1983年毕业于重庆大学动力工程学院，分别于1986年和1996年获重庆大学工程热物理硕士学位和博士学位，2001年至2002年作为访问学者留学美国威斯康星大学机械工程系（UWM）和美国普林斯顿大学机械与空间工程系，从事燃烧基础研究。曾主持重庆市科委“循环流化床锅炉高温循环灰在线测量机理研究”（自然科学基金项目）、循环流化床高温循环灰在线测量（重庆市科委攻关项目）、“高压CO2液体消毒机理研究”（自然科学基金项目）等研究项目，均圆满完成，按期结题。近年发表与本项目有关的主要论著有：
(1)卢啸风等：Operational experience and design consideration of a large scale anthracite fired CFB boiler in China. Proceedings of 17th international conference on fluidized bed combustion. Jacksonville, FL, United States. May 18-21,2003.EI收录. (2)卢啸风等：The Combusting Properties of Anthracite in a 410 t/h CFB Boiler, Journal of Energy Resources Technology，V126,No.3, September 2004.EI、SCI收录. (3)李军,卢啸风：大型循环流化床燃烧技术的最新发展, 电站系统工程，Vol.20,No. 5,2004. (4)卢啸风：大型循环流化床锅炉设备与运行.北京：中国电力出版社，2006. (5)黄永军,卢啸风：大型循环流化床锅炉的结构布置与试验研究.动力工程,2006,26(1):49- 53,115. (6)陈继辉，卢啸风：Progress of petroleum coke combusting in circulating fluidized bed boilers—A review and future perspectives. Resources, Conservation and Recycling (SCIE刊源，已录用). (7)陈继辉,卢啸风:城市生活垃圾循环流化床处理技术的研究进展. 燃烧科学与技术(已录用). (8)郭涛,卢啸风：Cold Model Experiments and Numerical Simulation on a Selective Fluidized Bed Bottom Ash Cooler in a 410t/h CFB Boiler[C]. 19th International Conference on Fluidized Bed Combustion, May 21-24, 2006, Vienna: Austria (FBC2006-018). (9) 刘汉周,卢啸风: The cold simulated experimental study on NOx reduction in pulverized coal boiler using natural gas reburning technology. Energy and the Environment - Proceedings of the International Conference on Energy and the Environment, v 2, Energy and the Environment - Proceedings of the International Conference on Energy and the Environment, 2003, p 1003-1008. EI收录. 4.承担或完成重庆市科委资助科研项目情况：
①重庆市科委“循环流化床锅炉高温循环灰在线测量机理研究”（自然科学基金项目），已于1998年底按期结题；

②循环流化床高温循环灰在线测量（重庆市科委攻关项目），已于2000年底按期结题，并于2001年1月通过重庆市科委主持的技术鉴定；

③“高压CO2液体消毒机理研究”（2002年自然科学基金项目），已于2004年底按期结题。

五、申请者承诺 我保证上述填报内容的真实性。如果获得资助，我与本项目组成员将严格遵守《重庆市自然科学基金计划项目管理办法》的有关规定，切实保证研究工作时间，按计划认真开展研究工作，按时报送有关材料，按要求做好结题工作。

申请者（签字）：
年 月 日 六、申请者所在单位及合作单位的审查与保证 1. 申请者所在单位学术委员会的审查意见（包括：对项目的意义、特色和创新之处及申请者的研究水平与治学态度等签署具体意见）：
该项目属于城市污泥和生物质废弃物（秸秆、废木材）循环流化床燃烧过程燃烧特性的基础研究领域，对解决目前能源短缺和环境污染问题，解决 “三农问题”，发展农村经济、提高农民收入、改善农村生活条件、发展循环经济、建设节约型社会都具有重要的学术意义和市场前景。

其特色和创新之处是：世界上首次在循环流化床燃烧装置上对以污泥和生物质废弃物（秸秆、废弃木材）的混合物为混合燃料进行系统的试验研究；
首次针对国内（重庆市）的污泥和生物质废弃物（秸秆、废弃木材）在CFB燃烧装置上进行燃烧特性的相关试验;国内首次采用加氧气化方法对污泥和生物质混合物的气化机理进行试验研究。

申请者长期从事流化床燃烧及其工程技术试验研究，曾主持多项省部组研究项目，均圆满完成，及时通过验收鉴定。申请者研究水平较高，治学态度严谨，对所在学科前沿的研究现状及存在问题把握较准，并与实际工程项目联系紧密，根据申请者长期的工作表现，一定能够圆满完成研究任务。

学术委员会主任（签章）
年 月 日 2. 申请者所在单位审查意见与保证 已按《重庆市自然科学基金计划项目管理办法》的有关规定对申请人进行了资格审查，对申请书内容进行了审核，同意学术委员会的审查意见，并保证在项目获得资助后做到以下几点：
（1）保证对研究计划实施所需的人力、物力和工作时间等条件给予支持。

（2）严格遵守重庆市科委有关资助项目管理、财务等各项规定。

（3）督促项目负责人和本单位项目管理部门按重庆市科委的规定及时报送有关报表和材料并按期结题。

（4）如项目获批准资助，本单位将保证对该项目实施中经费不足部分给予配套。

需要说明的其它问题：
无 单位负责人（签章）
单位（签章）
年 月 日 3. 合作单位的审查意见与保证 同意参加合作研究，保证对参加合作研究人员时间及工作条件的支持、督促其按计划完成所承担的任务。

合作单位1（签章）
合作单位2（签章）
七、审查意见 市科委业务处审查意见：
（签章）
年 月 日