采用現(xiàn)代鍋爐技術利用生物質(zhì)能源，近年來得到國內(nèi)外的廣泛關注，國內(nèi)許多研究機構(gòu)對這項技術進行了研究。生物質(zhì)能源具有可再生、低污染、分布廣、儲量大等優(yōu)勢，我國生物質(zhì)資源豐富，這為鍋爐利用生物質(zhì)能源提供了燃料保障。本文對鍋爐利用生物質(zhì)能源的技術應用進行探討，富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機、
秸稈顆粒機、
秸稈壓塊機壓制的
生物質(zhì)顆粒燃料。
1、生物質(zhì)資源的主要類型及處理方式
1.1生物質(zhì)資源的主要類型
①農(nóng)林生物質(zhì)
農(nóng)林生物質(zhì)主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)作物的殘余物，如稻草、稻殼、麥秸、玉米稈等，以及樹木剪枝、林業(yè)采伐及林產(chǎn)品殘余物、薪炭林、木屑、樹皮、針葉、木塊等。我國秸稈資源量已超過7.2×108t，折合標準煤約3.6x108t，其中約1.2×108t用于飼料、造紙、紡織和建材等外，其余6×108t均可作為能源，我國年均薪柴產(chǎn)量約1.27×108t，折合標準煤0.74×108t。近年來，國外發(fā)展了以能源為目的的植樹造林活動和種植能源型作物，其中包括輪伐期短的速生林木，這些做法對我國在生物質(zhì)能源利用方面提供了很好的借鑒。
②城鎮(zhèn)生活和工業(yè)垃圾
我國城鎮(zhèn)人口眾多，產(chǎn)生的生活及工業(yè)垃圾量巨大。截至2010年，我國城鎮(zhèn)生活垃圾資源總量達到2.3 x108 t，采用鍋爐技術，以城鎮(zhèn)生活和工業(yè)垃圾及其有機廢棄物作為燃料的發(fā)電技術，對降低環(huán)境污染、提高垃圾資源利用率具有重要意義。
1.2處理方式
目前，生物質(zhì)資源的處理方式主要有生物質(zhì)氣化技術、固化成型技術。該技術采用氣化的方法將農(nóng)林生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為可燃氣體，氣化效率達到了72%～75%，燃氣低熱值達到5MJ/m3。生物質(zhì)固化成型技術是將農(nóng)林生物質(zhì)粉碎后，通過成型設備加工成顆粒、塊、棒、片等形狀直接燃燒。固化成型技術的工藝、設備簡單，燃料便于儲存和長途運輸，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)和應用。這種技術不需特殊的燃燒設備，對現(xiàn)有鍋爐設備進行簡單改造即可，技術經(jīng)濟性能相對較高。
2、鍋爐利用生物質(zhì)能源的主要技術
現(xiàn)代化鍋爐技術利用生物質(zhì)能源，主要應用于供熱、發(fā)電項目，不宜直接提供燃料。其中應用較為廣泛的是直接燃燒技術、農(nóng)林生物質(zhì)的熱解氣化技術。
①直接燃燒技術
直接燃燒技術路線見圖2。直接燃燒技術的應用主要集中在鍋爐垃圾焚燒、固化燃料燃燒。垃圾焚燒是將生活和工業(yè)垃圾經(jīng)過分類處理后，應用鍋爐設備或其他特殊的垃圾焚燒設備進行處理，燃燒產(chǎn)生的能量可用于集中供熱和發(fā)電。燃燒方法主要有爐床燃燒、爐排燃燒、回轉(zhuǎn)窯爐燃燒、多級爐燃燒、流化床燃燒。無論采用何種燃燒方式，煙氣中都含有硫氧化物、氯化氫、粉塵及焦油等，從而產(chǎn)生受熱面腐蝕及粉塵、焦油附著問題，因此受熱面的選材和溫度控制就顯得尤為重要。
固化燃料燃燒是把生物質(zhì)固化成型后，采用鍋爐設備進行直接燃燒，直接燃燒生物質(zhì)的熱效率僅為10%~30%．而將生物質(zhì)制成顆粒后經(jīng)燃燒器燃燒，熱效率可達到87%～89%。這種方法主要優(yōu)點是采用的燃燒沒備是傳統(tǒng)的定型產(chǎn)品，比較適合對原有燃燒設備進行節(jié)能改造時，在不重復投資前提下，以生物質(zhì)燃料代替煤，實現(xiàn)節(jié)能和提高環(huán)保性。
②熱解氣化技術
熱解氣化技術是將農(nóng)林生物質(zhì)在缺氧或微氧狀態(tài)下通過高溫化學反應，將其分解成可燃氣體，作為鍋爐設備的燃料，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換：目前熱解氣化技術主要用于發(fā)電：某秸稈發(fā)電廠鍋爐與熱解氣化裝置結(jié)構(gòu)見圖3．伸-：這種熱解氣化裝置在結(jié)構(gòu)上類似往復爐排，秸稈在熱解氣化裝置內(nèi)轉(zhuǎn)化為可燃氣體，燃氣從鍋爐底部進入燃燒室進行燃燒。作為熱化學轉(zhuǎn)化的一種工藝方法，熱解氣化技術利用熱解氣化裝置將農(nóng)林生物質(zhì)經(jīng)過轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的燃氣直接供給鍋爐設備燃燒。以熱化學為基礎的熱解氣化技術，強化了生物質(zhì)的能量密度和能量強度，提高r其利用品位。
3、熱解氣化反應及農(nóng)林生物質(zhì)特性
3.1熱解氣化反應
農(nóng)林生物質(zhì)由碳、氫、氧等元素組成，并含有一定量的水分，其熱解氣化是在熱解裝置內(nèi)完成的。在熱解裝置內(nèi)，隨著溫度的升高，產(chǎn)生的氣體通過還原區(qū)，反應生成含CO、H2、CH4等組分的可燃氣體。整個反應過程比較復雜，而且隨著熱解裝置的類型、工藝流程、反應條件、催化劑的種類、生物質(zhì)原料的性質(zhì)和粉碎等級的不同，反應過程也不相同。
3.2農(nóng)林生物質(zhì)特性
①農(nóng)林生物質(zhì)熱解氣化反應過程中，近75%的纖維素和半纖維素分解形成揮發(fā)分。纖維素分解后的熱解氣化物含量豐富，主要成分有焦油、木酸、烷類等重分子及其他可燃氣體，重分子物質(zhì)在熱態(tài)下以氣態(tài)形式存在。在一定條件下，重分子裂解燃燒可釋放出能量，在高于600℃時，則發(fā)生再裂解反應，產(chǎn)生部分可燃氣體。在這部分可燃氣體中焦油、木酸含量下降。熱解氣化物燃燒釋放的熱量使燃燒溫度高達1500℃，在特殊燃燒條件下可達1700℃，而農(nóng)林生物質(zhì)直接燃燒溫度僅為600 - 700℃。
②農(nóng)林生物質(zhì)中的灰分隨生物質(zhì)的種類、產(chǎn)地的不同而不同，并受種植條件的影響。熱解氣化物中，都含有硫氧化物、氯化氫、焦油及碳等，因此在燃燒前需要進行凈化處理，燃燒過程中產(chǎn)生的粉塵雖然較少，但在煙氣排人大氣之前還是要進行除塵處理。由于燃燒過程中還存在鍋爐受熱面的腐蝕及粉塵、焦油附著問題，因此受熱面的選材、溫度控制及有效地除灰就尤為重要。
4、技術經(jīng)濟要求
①鍋爐利用生物質(zhì)能源的技術要求和造價較高。從能量利用的角度出發(fā)，適合大規(guī)模應用，且適用于供熱、發(fā)電，不宜直接提供燃料。在生物質(zhì)資源的選擇上需要進行技術經(jīng)濟比較，選擇那些發(fā)熱量較高的生物質(zhì)作為能量轉(zhuǎn)化對象。
②生物質(zhì)資源供應的組織和儲備工作是應用中最為重要的環(huán)節(jié)之一，是保證鍋爐設備持續(xù)經(jīng)濟運行的基礎。由于生物質(zhì)資源的季節(jié)性比較強，因此生物質(zhì)能源應用工程應保證較為充足的原料供應。
③生物質(zhì)資源應就地利用，以減少原料的能量衰減和運輸費用。生物質(zhì)原料的發(fā)熱量較低，密度相對較小，在運輸同樣熱量燃料的情況下，生物質(zhì)原料需要花費的運輸費用要比其他燃料高出許多。
④合理確定生物質(zhì)原料的儲存時間，避免原料能量的衰減。農(nóng)林生物質(zhì)越冬長期存放，生物質(zhì)中的低碳聚合物自然揮發(fā)逸出，易導致能量衰減。
⑤對農(nóng)林生物質(zhì)熱解氣化過程中產(chǎn)生的殘余物進行有效處理，避免造成環(huán)境污染。雖然生物質(zhì)能源屬于潔凈環(huán)保能源，但熱解氣化產(chǎn)生的黑液易溶于水，很難分離，而且熱解氣化物燃燒產(chǎn)物中含有硫氧化物、氯化氫、粉塵、焦油等物質(zhì)。
5、結(jié)語
鍋爐利用生物質(zhì)能源作為生物質(zhì)利用的主要途徑之一，在能量轉(zhuǎn)化技術中，生物質(zhì)能量密度和能量強度的提高是需要關注的重要目標。工程項目應該具有相當?shù)囊?guī)模，有足夠的生物質(zhì)原料供應，能夠保證設備持續(xù)、可靠地運行。相關設備在運行過程中應該具有實用性、可操作性、可靠性，環(huán)保性必須要引起足夠的重視。
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