0、概論
我國《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》提出，到2010年，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到400萬千瓦，到2020年達(dá)到2400萬千瓦。據(jù)測算，中國可開發(fā)的生物質(zhì)能資源總量（含城市生活垃圾）近期每年約為5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，遠(yuǎn)期每年可達(dá)10億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。即使按5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，生物質(zhì)發(fā)電可滿足中國能源消費(fèi)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(chǎn)生的灰分還可作為優(yōu)質(zhì)鉀肥還田使用，一臺2.5萬千瓦生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組年生產(chǎn)達(dá)8000噸左右灰分。未來的十年是生物質(zhì)直燃發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展時期，大規(guī)模利用農(nóng)作物秸桿的發(fā)電產(chǎn)業(yè)將會得到蓬勃發(fā)展。充分利用農(nóng)村豐富的秸稈資源，對實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價值，富通新能源專業(yè)銷售
生物質(zhì)鍋爐，同時我們還生產(chǎn)銷售
秸稈顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
1、國內(nèi)外生物質(zhì)發(fā)電鍋爐現(xiàn)狀
國外具有代表性的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是美國CE公司、B&W公司采用循環(huán)流化床燃用生物質(zhì)顆粒燃料（木片、木屑、枝丫等）；瑞典采用循環(huán)流化床鍋爐燃燒樹枝、樹葉等林業(yè)廢棄物；法國阿爾斯通公司采用流化床技術(shù)燃燒泰國稻殼；丹麥將干草與煤在循環(huán)流化床鍋爐中混燒發(fā)電，以及采用BWE公司水冷振動爐排燃燒麥秸。它們共同特點(diǎn)是燃料比較單一。到2005年底，全世界生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量約為5000萬千瓦，主要集中在北歐和美國。
我國生物質(zhì)發(fā)電始于2005年，在國家政策的支持下發(fā)展非常迅速，主要爐型有丹麥進(jìn)口的水冷振動爐排鍋爐和國產(chǎn)水冷振動爐排鍋爐、流化床以及循環(huán)流化床鍋爐、鏈條爐排鍋爐、往復(fù)爐排鍋爐等。
采用層燃技術(shù)燃燒生物質(zhì)顆粒燃料，鍋爐結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、運(yùn)行費(fèi)用相對較低。但在層狀燃燒中，由于生物質(zhì)揮發(fā)分高達(dá)70%～80%，爐排上燃燒份額只有30%~50%，其余以氣態(tài)和半懸浮狀態(tài)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(zhì)及氯元素在這種條件下都傾向于進(jìn)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(fù)雜過程形成低熔點(diǎn)的復(fù)雜化合物，并在高溫下呈熔融或部分熔融的狀態(tài)進(jìn)入上部爐膛以及爐膛出口的尾部受熱面，導(dǎo)致爐膛及尾部受熱面產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)渣、積灰、腐蝕問題。由于爐排爐對燃料變動的適應(yīng)性較差，對水分超過40%的燃料就更差，一旦燃料的物理、化學(xué)特性發(fā)生改變，很容易造成燃燒效率降低和堿金屬問題惡化。國內(nèi)生物質(zhì)顆粒燃料具有多樣性和復(fù)雜性，生物質(zhì)電廠的燃料種類在各個季節(jié)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(zhì)差別非常大，層狀燃燒的爐排爐已難適應(yīng)。
以流化床和循環(huán)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(zhì)，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(zhì)提供優(yōu)越的著火條件，使得生物質(zhì)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(wěn)定燃燒，而且燃料適應(yīng)性廣，在床溫800℃以內(nèi)燃料燃盡后不易結(jié)渣，NOx排放低，具有顯著的環(huán)保性能，得到國內(nèi)外用戶的認(rèn)可。
2、我國生物質(zhì)發(fā)電鍋爐存在的問題
農(nóng)作物秸稈作為燃料具有揮發(fā)分高、含水率高、氯、鉀等堿金屬含量高、熱值低、灰熔點(diǎn)低等特點(diǎn)，容易產(chǎn)生爐內(nèi)結(jié)渣和對流受熱面積灰，對鍋爐受熱面產(chǎn)生腐蝕，因而生物質(zhì)鍋爐的設(shè)計(jì)難度較大，目前國內(nèi)生物質(zhì)鍋爐在設(shè)計(jì)與運(yùn)行方面存在不少問題。
2.1層狀燃燒的現(xiàn)狀及存在問題
目前層燃鍋爐主要是進(jìn)口丹麥BWE公司的130t/h水冷振動爐排鍋爐，技術(shù)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(fā)的，在國內(nèi)燃燒玉米秸桿、棉花秸稈時有些不適應(yīng)，出現(xiàn)給料困難．在燃燒玉米秸稈與稻殼混燒時出現(xiàn)爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)，灰渣及飛灰含碳量高，熱效率遠(yuǎn)偏離設(shè)計(jì)值。進(jìn)口BWE公司水冷振動爐排對多種生物質(zhì)混合燃料適應(yīng)性較差，在燃燒方式上由于沒有擺脫高溫火焰區(qū)，爐排表面溫度達(dá)到l 200℃以上，因而水冷壁結(jié)渣、爐內(nèi)過熱器積灰及腐蝕嚴(yán)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(yùn)行效果在國內(nèi)是最好的，但是鍋爐售價是國產(chǎn)鍋爐的3倍以上，一般用戶難以接受。國產(chǎn)的水冷振動爐排爐技術(shù)還不成熟，主要體現(xiàn)在給料困難，運(yùn)行不穩(wěn)定，出力不足。層燃爐對單一生物質(zhì)顆粒燃料適應(yīng)性較好，當(dāng)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(wěn)定燃燒。從目前國內(nèi)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(huán)流化床高10%以上，熱效率較低。層燃爐對生物質(zhì)含水率比較敏感，當(dāng)秸稈水分超過40%時出現(xiàn)著火困難。目前看來層燃爐比較適合燃燒木質(zhì)類生物質(zhì)如木屑（氣力輸送爐內(nèi)，懸浮燃燒）、樹枝等，運(yùn)行效果較好。
2.2高倍率循環(huán)流化床存在問題
采用流化床及循環(huán)流化床燃燒農(nóng)業(yè)秸稈因燃料中鉀含量高容易導(dǎo)致床料結(jié)焦，所以開始不被人們接受，但實(shí)踐證明只要床溫控制在800℃以內(nèi)是可以燃燒農(nóng)業(yè)秸稈的。但高倍率循環(huán)流化床給料點(diǎn)通常為微正壓，很容易出現(xiàn)回火現(xiàn)象，曾出現(xiàn)過因回火將給料系統(tǒng)嚴(yán)重?zé)龤У陌咐榱私鉀Q回火問題就不得不加大爐膛出口負(fù)壓，相當(dāng)于提高引風(fēng)機(jī)阻力。目前循環(huán)流化床存在的另一主要問題是出力僅為設(shè)計(jì)參數(shù)的80%左右，這主要是因結(jié)焦風(fēng)險使得運(yùn)行溫度一般不超過820℃（純燒稻殼除外），同時，燃燒生物質(zhì)本身傳熱系數(shù)就低于燃煤循環(huán)流化床，二者的共同作用結(jié)果使得出力難以達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)。另外運(yùn)行中還發(fā)現(xiàn)，采用高溫絕熱分離器時，出現(xiàn)分離器內(nèi)結(jié)焦，即分離器內(nèi)出現(xiàn)再燃現(xiàn)象，這對燃煤循環(huán)流化床來說是正常現(xiàn)象，因?yàn)榧词乖偃家膊粫霈F(xiàn)結(jié)焦問題，但對燃燒生物質(zhì)來說，情況完全不同，因?yàn)榛胰埸c(diǎn)低，容易造成分離器內(nèi)結(jié)焦。某電廠為了避免分離器內(nèi)結(jié)焦，不得不增加燃燒風(fēng)量，使得爐膛出口氧量達(dá)到7%～8%，以保證煙氣攜帶的飛灰在進(jìn)分離器之前就燃燒完全，否則分離器和回料閥內(nèi)就會結(jié)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(jié)省初投資，這是好的一面，但是不利的一面是高壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行風(fēng)壓為25 ~30 kPa．風(fēng)機(jī)耗電多，過熱器檢修困難。
目前作者認(rèn)為稻殼比較適合采用循環(huán)流化床燃燒，原因是稻殼是最難燃盡的生物質(zhì)，而且稻殼的灰熔點(diǎn)與煤相當(dāng)，只要不用砂子做床料（高溫下砂子會與鉀反應(yīng)生成硅酸鉀，導(dǎo)致床料結(jié)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(huán)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(huán)倍率的目的是控制床溫及燃盡，這時可以用砂子做床料，因?yàn)樵谶@溫度范圍內(nèi)砂子與稻殼中的鉀反應(yīng)很緩慢，加之床內(nèi)煙氣速度較高，床料在煙氣作用下湍動強(qiáng)烈，不易結(jié)焦。這樣做的目的不僅是燃燒稻殼發(fā)電，更進(jìn)一步是要獲得稻殼低溫燃燒后形成的灰，因?yàn)檫@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(qiáng)度，據(jù)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(huán)流化床燃燒生物質(zhì)
3.1流化床和低倍率循環(huán)流化床燃燒生物質(zhì)的技術(shù)特點(diǎn)
流化床和低倍率循環(huán)流化床的技術(shù)特點(diǎn)是v+4T。具體含義如下：
(1)V( Vapourization)-燃料的揮發(fā)、氣化。讓燃料在給入爐膛時迅速揮發(fā)與氣化，促進(jìn)KCI、KOH等的揮發(fā)[11.12]，降低入爐床燃料的含鉀量，從而提高灰熔點(diǎn)，確保密相區(qū)不結(jié)焦，保證鍋爐的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
(2)T(Temperature)-溫度。采用大爐膛、大水冷度、低截面熱負(fù)荷，強(qiáng)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(fēng)量控制或差速床技術(shù)，控制爐床的溫度，防止?fàn)t床結(jié)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?fàn)t膛之后出現(xiàn)二次燃燒；保證燃料落入爐床時KCI、KOH等揮發(fā)氣化所需時間。
(4)T(Turbulence)-加強(qiáng)混合。采用二次風(fēng)加強(qiáng)可燃?xì)怏w與空氣的混合，確保在爐內(nèi)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(huán)流化床的設(shè)計(jì)建議
采用流化床及低倍率循環(huán)流化床燃燒生物質(zhì)時的設(shè)計(jì)建議：
(1)鍋爐燃料采用大皮帶負(fù)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(qū)受熱面可控制密相區(qū)在700～800℃溫區(qū)內(nèi)，解決床料結(jié)焦問題。
(3)采用大截面、給料區(qū)大水冷度以及二次風(fēng)控制爐膛燃燒溫度在750~ 850℃溫區(qū)內(nèi)。
(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(huán)流化床每小時補(bǔ)充物料2t左右，而流化床只需要50 kg左右物料。
(5)鼓風(fēng)機(jī)壓頭低于高倍率循環(huán)流化床，減少自身電耗。當(dāng)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(fēng)機(jī)電耗；當(dāng)燃料中含有稻殼等難燃物料時可設(shè)分離器，采用低倍率循環(huán)，分離器阻力低于高倍率循環(huán)流化床。
(6)爐內(nèi)積灰少，腐蝕較輕。
(7)分級送風(fēng)控制NOx排放。
3.3流化床和低倍率循環(huán)流化床的應(yīng)用業(yè)績
哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究采用流化床技術(shù)燃燒生物質(zhì)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(shù)生產(chǎn)的流化床和低倍率循環(huán)流化床生物質(zhì)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(fā)電鍋爐投入商業(yè)運(yùn)行，受到國內(nèi)外用戶的好評。
4、結(jié)論
鑒于目前進(jìn)口水冷振動爐排爐價格昂貴，國產(chǎn)水冷振動爐排爐技術(shù)還不成熟，以及高倍率循環(huán)流化床鍋爐存在較多問題，我們認(rèn)為采用流化床或低倍率循環(huán)流化床是較好的選擇，它具有技術(shù)成熟、燃燒效率高、自耗電較低的特點(diǎn)，值得推廣應(yīng)用。
（轉(zhuǎn)載請注明：富通新能源生物質(zhì)鍋爐
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