1、=生物質與煤混燃技術與現(xiàn)狀趙明世1081170426熱能 08042010-10-241 / 7=生物質與煤混燃生物質利用意義及現(xiàn)狀意義生物質作為燃料時，由于生物質在生長時消耗的：量相當于它燃燒時排放的：量，因此：排放量近似為零。生物質的硫含量極低，基本上無硫化物排放。 生物質作為替代能源，對改善環(huán)境、 降低溫室效應都有極大的好處。我國目前有工業(yè)鍋爐約臺，每年耗煤量約為全國產(chǎn)煤總量的。推廣各種節(jié)能技術，提高工業(yè)鍋爐熱效率的工作已取得較大成績，且是能源工業(yè)者繼續(xù)努力的方向。但從礦物能源資源有限和因大量使用會造成環(huán)境惡化的戰(zhàn)略觀點出發(fā)， 結合我國擁有豐富生物質資源的現(xiàn)實， 逐步發(fā)展工業(yè)鍋爐生物質燃

2、燒技術， 對節(jié)約常規(guī)能源、 優(yōu)化我國能源結構，將有積極意義。燃煤鍋爐混燃生物質將是我國降低：排放、減輕環(huán)境污染的有效措施， 而且與煤混燃的生物質所含的堿性氧化物有助于脫除煤燃燒產(chǎn)生的： ?，F(xiàn)狀生物質資源是指以木質素或纖維素及其他有機質為主的陸生植物、水生植物及人畜禽糞便等。我國有著豐富的生物質資源，據(jù)統(tǒng)計， 全國秸稈年產(chǎn)量約，人畜糞便約 ，薪柴年產(chǎn)量 （包括木材砍伐的廢棄物）為，還有2 / 7工業(yè)排放的大量有機廢料、廢渣，每年生物質資源總量折合成標準煤約 。我國一直以直接用生物質能為主，但利用效率極低，即使是目前農(nóng)村已較普遍推廣的省柴節(jié)煤灶，熱效率也僅為左右。近年來，在一些經(jīng)濟發(fā)達的城市周邊地

3、區(qū)， 農(nóng)民大量使用優(yōu)質高效燃料， 用于炊事、 取暖，而將秸稈直接放在農(nóng)田焚燒，不僅浪費了能源，還污染了環(huán)境。我國生物質資源結構疏松，能量密度低，僅是標準煤的，且不易儲運。世紀年代以來，我國生物質能利用技術有了很大的發(fā)展。鑒于生物質資源分布區(qū)域廣、 適宜就地開發(fā)利用的特點， 目前開發(fā)適用于工業(yè)鍋爐的生物質燃燒技術，是生物質有效利用的重要途徑。生物質與煤的混燃技術混燃技術分類生物質與煤的混燃技術可分為直接燃燒利用和氣化利用兩種形式。直接燃燒先對生物質進行預處理，然后直接輸送至鍋爐燃燒室燃燒。 有層燃、流化床和煤粉鍋爐等燃燒形式，主要應用于工業(yè)、區(qū)域供熱、發(fā)電以及熱電聯(lián)產(chǎn)等。根據(jù)年對歐盟座生物質電廠

4、燃燒設備的統(tǒng)計， 采用以上種燃燒形式的比例分別為、，其余為氣化利用。氣化利用方式先將生物質在氣化爐內氣化產(chǎn)生低熱值燃氣， 經(jīng)凈化處理后輸送至鍋爐與煤進行混合燃燒。直接燃燒技術層燃燃燒生物質平鋪在爐排上形成一定厚度的燃料層，進行干燥、干餾、燃燒及還原。一次風從下部通過燃料層為燃料提供氧氣，可燃氣體與二次風在爐排上方3 / 7充分混合燃燒。層燃鍋爐包括固定床、移動爐排、旋轉爐排和下飼式鍋爐等。移動爐排式鍋爐具有操作簡單、 堅固耐用和運行可靠等特點， 被廣泛應用于生物質燃燒或垃圾焚燒中。 采用移動爐排以及合理的配風系統(tǒng)， 可使燃料層在爐排上的傳輸較為平滑， 從而保障一次風的均勻分布， 降低由于空氣分

5、布不均勻造成的過度結渣、 飛灰損失和空氣系數(shù)增加等問題。 而且爐排系統(tǒng)可以采用水冷的方式，以減輕結渣現(xiàn)象的出現(xiàn)，延長設備使用壽命。如瑞典的熱電廠，就采用移動爐排式鍋爐。 該熱電廠的燃燒系統(tǒng)根據(jù)各種生物質特點采用個不同的燃燒器，分別用于燃燒煤（或橡膠） 、木材、油，其中燒煤和木材的層燃鍋爐均采用移動爐排鍋爐。 但是，包括移動爐排式鍋爐在內的層燃鍋爐普遍存在燃燒效率較低（一般都在以下）的問題。另外，目前移動爐排式鍋爐的控制系統(tǒng)大多以電氣機械裝置為基礎，不足以使鍋爐保持適當?shù)目諝饬颗c煤量比，以達到最佳燃燒和排放性能，尤其是在負流化床燃燒生物質含水率較高，如秸稈為一。因此，采用層燃方式難以保持穩(wěn)定、充

6、分的燃燒。采用流化床技術，有利于生物質的完全燃燒，提高鍋爐的熱效率。 生物質流化床可以采用砂子、 燃煤爐渣等作為流化介質，形成蓄熱量大、溫度高的密相床層， 為高水分、 低熱值的生物質提供優(yōu)越的著火條件。依靠床層內劇烈的傳熱傳質過程和燃料在床內較長的停留時間，使難以燃盡的生物質也能充分燃盡。如在密相區(qū)上部稀相區(qū)供入二次風，組織兩段燃燒， 能4 / 7迸一步提高燃燒效率。 年， 哈爾濱工業(yè)大學就與長沙鍋爐廠合作研制了多臺生物質流化床鍋爐，可適用于甘蔗、稻殼、碎木屑等多種生物質。鍋爐熱功率高，低負荷運行穩(wěn)定，熱效率高達以上。流化床燃燒是基于氣固流化態(tài)的一項技術，對燃料適應性好，有害氣體排放量低， 而

7、且在流化床燃燒過程中加入脫硫劑可直接脫硫，可以大幅降低煙氣中：的含量。目前，發(fā)展比較迅速的循環(huán)流化床燃燒技術對燃料的適應性很好，能夠同時燃燒幾種不同特性的燃料，非常適合生物質與煤的混燃。而且燃料的選擇以及混燃的比例靈活，能夠根據(jù)燃料的市場價格進行選擇，確保燃料的經(jīng)濟性。 采用循環(huán)流化床技術的生物質與煤混燃，燃燒效率可達以上，能與煤粉鍋爐媲美，由于采用分級燃燒，溫度控制在，。的生成量很少。目前， 采用循環(huán)流化床技術的生物質與煤混燃也存在著一些問題。雖然，排放總量有所減少，但由于流化床燃燒溫度較低，：的排放濃度一般比其他燃燒方式高。為使飛灰再循環(huán)燃燒，常導致一次風機壓頭要求高、耗電量較大等。煤粉鍋

8、爐燃燒煤粉鍋爐具有燃燒效率高、燃燒完全等優(yōu)點，是目前最為常見的一種大型燃煤鍋爐， 采用現(xiàn)有煤粉鍋爐混燃生物質，只需要對現(xiàn)有設備進行改造。一方面，盡管采用煤粉鍋爐混燃生物質和煤，可以適當減少污染， 但是受到生物質混燃比例不能過大的限制，與流化床混燃相比， 煤粉鍋爐混燃的： 和。等氣體排放物還是較多，在氣體污染物的控制方面有待提高。另一方面， 煤粉鍋爐對燃料的顆粒尺寸和含水率要求較為嚴格，一般粒徑要求小于，含5 / 7水率不能超過，因此生物質預處理系統(tǒng)就比較復雜， 造價較高。由于粒徑較小，高燃燒強度還會導致爐墻表面溫度較高，易損壞爐墻的耐火材料。氣化利用技術生物質氣化是一種熱化學處理技術。將薪柴、

9、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物置于氣化爐中通過熱解反應轉化成等混合可燃氣體，以連續(xù)生產(chǎn)的工藝和工業(yè)生產(chǎn)的方式將生物質能轉化為高效的鍋爐燃料。 當以含水量為一、 低熱值為 的生物質作為原料時， 可產(chǎn)生低熱值為 的可燃氣體。我國在世紀年代初已開始了生物質氣化技術的研究，近幾年已研制出可使用多種生物質的不同容量、不同用途的氣化爐。一般氣化爐采用固定床，固定床對原料適應性強， 基本上不需預處理， 設備結構簡單，但氣化率較低。 中科院廣州能源所研制的上吸式生物質氣化爐氣化強度為 （ ? ）。流化床氣化爐，特別是循環(huán)流化床氣化爐由于具有床內混合均勻、傳熱傳質強烈等優(yōu)點，使生物質熱解氣化更充分，氣化時生物質的份額不能太高

10、。 生物質燃料引起的結渣和腐蝕生物質的灰熔點較低，燃燒過程中設備易結渣。 特別是燃用含氯較多的生物質， 如秸稈和稻草等，當換熱器表面溫度超過時，還會產(chǎn)生高溫腐蝕。污染在氣化利用中還會產(chǎn)生焦油、灰分、廢水等二次污染物。結論我國有豐富的生物質資源，從環(huán)境保護和充分利用資源的角度出發(fā)，生物質與煤的混燃技術應得到國家的政策扶持和財政支持。我國生物質資源量大面廣，種類多樣。對不同的資源種類和不同的用戶對象，需要采用不同的技術路線和設備，才能更有效地加以利用。因此，我國6 / 7應因地制宜地開發(fā)適合我國國情的生物質與煤的混燃技術。在加強國際合作與交流，引進發(fā)達國家成熟的混燃技術和設備的同時，應加強生物質與煤混燃技術的基礎研究， 組織高校及科研單位對該效率可達一，氣化強度可達? ）且可燃氣體的焦油含量低。湛江模壓木制廠利用加工過程廢棄的細木粉，采用循環(huán)流化床生物質氣化裝置轉換成可燃氣，用作鍋爐燃料，每日節(jié)煤針對生物質存在經(jīng)濟收集半徑的特點，我國應優(yōu)先發(fā)展小容量生物質與煤的混燃設備，滿足生物質產(chǎn)地的用能需要。我國對小容量層燃和流化，取得了明顯的經(jīng)濟效益。 生物質氣化后床鍋爐方面有豐富的技術積累，發(fā)展層燃和流化床的產(chǎn)品，還可用于發(fā)電或直接為居民提供燃氣。固定床氣化技術以農(nóng)業(yè)、林業(yè)廢棄物為原料，可用于小規(guī)模氣化發(fā)電系統(tǒng)，面向農(nóng)村、林區(qū)及偏遠地區(qū)， 操作方便。流化床氣化發(fā)電系統(tǒng)適用于