0、概論
我國《可再生能源中長期發展規劃》提出，到2010年，農林生物質發電總裝機容量達到400萬千瓦，到2020年達到2400萬千瓦。據測算，中國可開發的生物質能資源總量（含城市生活垃圾）近期每年約為5億噸標準煤，遠期每年可達10億噸標準煤。即使按5億噸標準煤計算，生物質發電可滿足中國能源消費量的20%以上的電力，年可減少排放二氧化碳近3.5億噸，二氧化硫、氮氧化物、煙塵減排量近2 500萬噸。除此之外，秸稈燃燒產生的灰分還可作為優質鉀肥還田使用，一臺2.5萬千瓦生物質發電機組年生產達8000噸左右灰分。未來的十年是生物質直燃發電產業快速發展時期，大規模利用農作物秸桿的發電產業將會得到蓬勃發展。充分利用農村豐富的秸稈資源，對實現節能減排、保護生態環境具有重要的現實意義和應用價值，富通新能源專業銷售
生物質鍋爐，同時我們還生產銷售
秸稈顆粒機、
木屑顆粒機、秸稈壓塊機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
1、國內外生物質發電鍋爐現狀
國外具有代表性的生物質發電技術是美國CE公司、B&W公司采用循環流化床燃用生物質顆粒燃料（木片、木屑、枝丫等）；瑞典采用循環流化床鍋爐燃燒樹枝、樹葉等林業廢棄物；法國阿爾斯通公司采用流化床技術燃燒泰國稻殼；丹麥將干草與煤在循環流化床鍋爐中混燒發電，以及采用BWE公司水冷振動爐排燃燒麥秸。它們共同特點是燃料比較單一。到2005年底，全世界生物質發電總裝機容量約為5000萬千瓦，主要集中在北歐和美國。
我國生物質發電始于2005年，在國家政策的支持下發展非常迅速，主要爐型有丹麥進口的水冷振動爐排鍋爐和國產水冷振動爐排鍋爐、流化床以及循環流化床鍋爐、鏈條爐排鍋爐、往復爐排鍋爐等。
采用層燃技術燃燒生物質顆粒燃料，鍋爐結構簡單、操作方便、運行費用相對較低。但在層狀燃燒中，由于生物質揮發分高達70%～80%，爐排上燃燒份額只有30%~50%，其余以氣態和半懸浮狀態燃燒，爐膛火焰中心溫度維持在1200℃以上，燃料中的堿金屬物質及氯元素在這種條件下都傾向于進入氣相，部分堿金屬直接形成堿鹽蒸氣的形式，部分通過氣相、氣固相的復雜過程形成低熔點的復雜化合物，并在高溫下呈熔融或部分熔融的狀態進入上部爐膛以及爐膛出口的尾部受熱面，導致爐膛及尾部受熱面產生嚴重結渣、積灰、腐蝕問題。由于爐排爐對燃料變動的適應性較差，對水分超過40%的燃料就更差，一旦燃料的物理、化學特性發生改變，很容易造成燃燒效率降低和堿金屬問題惡化。國內生物質顆粒燃料具有多樣性和復雜性，生物質電廠的燃料種類在各個季節差異很大，甚至同時混用多種燃料，各種燃料間的密度、體積、水分等性質差別非常大，層狀燃燒的爐排爐已難適應。
以流化床和循環流化床為代表的流化燃燒，由于可以采用砂子、燃煤爐渣等作為流化介質，形成蓄熱量大、溫度適中的密相床層，為高水分（40%以上）、低熱值的生物質提供優越的著火條件，使得生物質著火及時、燃燒完全，提高了鍋爐熱效率。另外，流化床鍋爐能夠維持在650 - 850℃穩定燃燒，而且燃料適應性廣，在床溫800℃以內燃料燃盡后不易結渣，NOx排放低，具有顯著的環保性能，得到國內外用戶的認可。
2、我國生物質發電鍋爐存在的問題
農作物秸稈作為燃料具有揮發分高、含水率高、氯、鉀等堿金屬含量高、熱值低、灰熔點低等特點，容易產生爐內結渣和對流受熱面積灰，對鍋爐受熱面產生腐蝕，因而生物質鍋爐的設計難度較大，目前國內生物質鍋爐在設計與運行方面存在不少問題。
2.1層狀燃燒的現狀及存在問題
目前層燃鍋爐主要是進口丹麥BWE公司的130t/h水冷振動爐排鍋爐，技術比較成熟。由于BWE公司的130t/h水冷振動爐排爐是針對麥秸研發的，在國內燃燒玉米秸桿、棉花秸稈時有些不適應，出現給料困難．在燃燒玉米秸稈與稻殼混燒時出現爐內燃燒不穩，灰渣及飛灰含碳量高，熱效率遠偏離設計值。進口BWE公司水冷振動爐排對多種生物質混合燃料適應性較差，在燃燒方式上由于沒有擺脫高溫火焰區，爐排表面溫度達到l 200℃以上，因而水冷壁結渣、爐內過熱器積灰及腐蝕嚴重，爐膛及爐排上熔渣問題也沒有得到根本的解決；對于層燃爐來說，目前BWE公司的水冷振動爐排爐的運行效果在國內是最好的，但是鍋爐售價是國產鍋爐的3倍以上，一般用戶難以接受。國產的水冷振動爐排爐技術還不成熟，主要體現在給料困難，運行不穩定，出力不足。層燃爐對單一生物質顆粒燃料適應性較好，當燃燒多種燃料時，對層燃爐來說難度很大，要求幾種燃料配比合理才能保證穩定燃燒。從目前國內10～35t/h燃燒純稻殼鏈條爐來說，爐渣及飛灰含碳量比流化床或循環流化床高10%以上，熱效率較低。層燃爐對生物質含水率比較敏感，當秸稈水分超過40%時出現著火困難。目前看來層燃爐比較適合燃燒木質類生物質如木屑（氣力輸送爐內，懸浮燃燒）、樹枝等，運行效果較好。
2.2高倍率循環流化床存在問題
采用流化床及循環流化床燃燒農業秸稈因燃料中鉀含量高容易導致床料結焦，所以開始不被人們接受，但實踐證明只要床溫控制在800℃以內是可以燃燒農業秸稈的。但高倍率循環流化床給料點通常為微正壓，很容易出現回火現象，曾出現過因回火將給料系統嚴重燒毀的案例。為了解決回火問題就不得不加大爐膛出口負壓，相當于提高引風機阻力。目前循環流化床存在的另一主要問題是出力僅為設計參數的80%左右，這主要是因結焦風險使得運行溫度一般不超過820℃（純燒稻殼除外），同時，燃燒生物質本身傳熱系數就低于燃煤循環流化床，二者的共同作用結果使得出力難以達到設計參數。另外運行中還發現，采用高溫絕熱分離器時，出現分離器內結焦，即分離器內出現再燃現象，這對燃煤循環流化床來說是正常現象，因為即使再燃也不會出現結焦問題，但對燃燒生物質來說，情況完全不同，因為灰熔點低，容易造成分離器內結焦。某電廠為了避免分離器內結焦，不得不增加燃燒風量，使得爐膛出口氧量達到7%～8%，以保證煙氣攜帶的飛灰在進分離器之前就燃燒完全，否則分離器和回料閥內就會結焦。為解決氯、鉀引起的高溫腐蝕問題，將高溫過熱器布置在外置換熱器中，高溫腐蝕大為減輕，高溫過熱器材料采用普通的12CrIMoVC就可滿足要求，可節省初投資，這是好的一面，但是不利的一面是高壓風機運行風壓為25 ~30 kPa．風機耗電多，過熱器檢修困難。
目前作者認為稻殼比較適合采用循環流化床燃燒，原因是稻殼是最難燃盡的生物質，而且稻殼的灰熔點與煤相當，只要不用砂子做床料（高溫下砂子會與鉀反應生成硅酸鉀，導致床料結焦），燃燒溫度控制在850～900℃也沒有問題，為了燃燒完全采用高循環倍率也很必要。由于稻殼具有流動性，便于氣力輸送給料，解決了微正壓給料的難題。鑒于稻殼低溫(600～700℃)燒透特性，可以將床溫控制在650±50℃，采用高循環倍率的目的是控制床溫及燃盡，這時可以用砂子做床料，因為在這溫度范圍內砂子與稻殼中的鉀反應很緩慢，加之床內煙氣速度較高，床料在煙氣作用下湍動強烈，不易結焦。這樣做的目的不僅是燃燒稻殼發電，更進一步是要獲得稻殼低溫燃燒后形成的灰，因為這種灰具有類似火山灰的活性，可作為水泥添加劑，可大幅度提高水泥強度，據說國際市場上售價在4000元／噸左右，可解決稻殼灰的出路問題。
3、建議采用流化床或低倍率循環流化床燃燒生物質
3.1流化床和低倍率循環流化床燃燒生物質的技術特點
流化床和低倍率循環流化床的技術特點是v+4T。具體含義如下：
(1)V( Vapourization)-燃料的揮發、氣化。讓燃料在給入爐膛時迅速揮發與氣化，促進KCI、KOH等的揮發[11.12]，降低入爐床燃料的含鉀量，從而提高灰熔點，確保密相區不結焦，保證鍋爐的長期穩定運行。
(2)T(Temperature)-溫度。采用大爐膛、大水冷度、低截面熱負荷，強化輻射換熱，避免局部高溫，控制入料口附近爐膛溫度；采用風量控制或差速床技術，控制爐床的溫度，防止爐床結焦；控制爐膛出口溫度，防止過熱器過度積灰與腐蝕。
(3)T(Time)——停留時間。保證足夠的一次燃盡時間，防止爐膛之后出現二次燃燒；保證燃料落入爐床時KCI、KOH等揮發氣化所需時間。
(4)T(Turbulence)-加強混合。采用二次風加強可燃氣體與空氣的混合，確保在爐內燃燒完全，同時控制NOx排放。
(5)T (in Time)-及時清灰。采用脈沖吹灰器（包括瓦斯炮和空氣炮）、蒸汽吹灰器或其他清灰方式及時清除過熱器及尾部受熱面上的積灰，并要及時排除。
3.2流化床及低倍率循環流化床的設計建議
采用流化床及低倍率循環流化床燃燒生物質時的設計建議：
(1)鍋爐燃料采用大皮帶負壓給料方式，有效解決多種燃料給料堵塞問題，徹底解決正壓給料可能帶來的隱患。
(2)通過布置密相區受熱面可控制密相區在700～800℃溫區內，解決床料結焦問題。
(3)采用大截面、給料區大水冷度以及二次風控制爐膛燃燒溫度在750~ 850℃溫區內。
(4)爐膛截面積大，煙速低，燃料一次攜帶量少，同時減少床料添加量。一般75 t/h級別的循環流化床每小時補充物料2t左右，而流化床只需要50 kg左右物料。
(5)鼓風機壓頭低于高倍率循環流化床，減少自身電耗。當燃料中不含稻殼等難燃物料時取消分離器，減少鍋爐本體阻力，降低引風機電耗；當燃料中含有稻殼等難燃物料時可設分離器，采用低倍率循環，分離器阻力低于高倍率循環流化床。
(6)爐內積灰少，腐蝕較輕。
(7)分級送風控制NOx排放。
3.3流化床和低倍率循環流化床的應用業績
哈爾濱工業大學研究采用流化床技術燃燒生物質如稻殼、各類秸稈、木屑、甘蔗渣、糠醛渣、棕櫚須等已有20多年的歷史，到目前為止，采用哈工大技術生產的流化床和低倍率循環流化床生物質鍋爐已有30多臺，鍋爐容量范圍為4 ~75t/h。其中20余臺出口馬來西亞、泰國和西非加納共和國。10 t/h、20 t/h、35 t/h及75 t/h -批發電鍋爐投入商業運行，受到國內外用戶的好評。
4、結論
鑒于目前進口水冷振動爐排爐價格昂貴，國產水冷振動爐排爐技術還不成熟，以及高倍率循環流化床鍋爐存在較多問題，我們認為采用流化床或低倍率循環流化床是較好的選擇，它具有技術成熟、燃燒效率高、自耗電較低的特點，值得推廣應用。
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