0、引言
    生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位，具有可再生、低污染、分布廣、總量豐富等特點(diǎn)。能部分替代化石能源，優(yōu)化能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)，降低C02排放量．緩解溫室效應(yīng)威脅。我國擁有豐富的生物質(zhì)資源，據(jù)2006年的統(tǒng)計(jì)，可供開發(fā)的生物質(zhì)資源至少能達(dá)到5.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。其中，每年農(nóng)作物秸稈量有7.2億多噸，林業(yè)剩余物1.5億多噸，而未來可利用邊際土地種植的速生林等能源作物量更大。我國的秸稈資源除了一部分用作還田和動物飼料外，大部分都廢棄或者就地焚燒，不但浪費(fèi)了寶貴的能源，也給空氣帶來了污染，甚至影響公路交通和民航運(yùn)行。若能充分利用生物質(zhì)能，則可以產(chǎn)生顯著的節(jié)能、環(huán)保和社會效益，富通新能源專業(yè)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，生物質(zhì)鍋爐燃燒的木屑顆粒燃料如下所示： 1、流化床燃燒技術(shù)簡介
    生物質(zhì)燃燒特性有別于常規(guī)化石燃料，其具有以下特點(diǎn)：
    ①燃料具有極高的揮發(fā)分，析出溫度低且析出過程迅速；
    ②水分含量高，且隨季節(jié)性多變（人爐水分最高可達(dá)50%）；
    ③灰分少，一般外帶土、石子等雜質(zhì)較多；
    ④具有較低的灰熔點(diǎn)，易出現(xiàn)結(jié)渣和灰結(jié)焦；
    ⑤熱值低，能量密度�。�
    ⑥生物質(zhì)中普遍含有一定量的鉀和氯，含鉀物質(zhì)性質(zhì)活潑，高溫下易在受熱面上造成沉積，阻礙傳熱并誘發(fā)高溫腐蝕，氯燃燒后產(chǎn)生的煙氣中含有氯化氫(HCL)和氯氣(Cl2)，對受熱面有高溫和低溫腐蝕的影響。
    流態(tài)化燃燒是近代從化學(xué)反應(yīng)工程技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展起來的一種新型燃燒技術(shù)，其特點(diǎn)是低溫燃燒，良好的氣一固、固一固混合，燃料適應(yīng)性強(qiáng)，燃燒可控性好。正是由于流態(tài)化燃燒這些固有特點(diǎn)，以流態(tài)化燃燒為基本形式的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，它不但成功地在中小規(guī)模的熱電機(jī)組中得到廣泛應(yīng)用，更逐步大型化，高參數(shù)化，進(jìn)入電站鍋爐領(lǐng)域。通過從燃燒方式的組織角度進(jìn)行的細(xì)致分析，在對懸浮燃燒和爐排爐秸稈燃燒中相關(guān)因素分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)了循環(huán)流化床針對秸稈燃燒的幾個特點(diǎn)：
    (1)低溫燃燒特性和爐膛溫度均勻性
    爐膛內(nèi)大量惰性的床料與燃料之間充分的混合使燃料燃燒放出的熱量均勻，不會形成懸浮燃燒和層燃燃燒所難以避免的局部高溫，這一點(diǎn)對于NO。的排放控制有積極意義，同樣也對秸稈中堿金屬的遷徙轉(zhuǎn)移有重大意義，避免爐內(nèi)的熱點(diǎn)可以有效避免氣相堿金屬的濃度，同時(shí)降低低熔體形成的速度和數(shù)量。
    (2)循環(huán)流化床爐膛內(nèi)的顆粒運(yùn)動
    循環(huán)流化床爐膛內(nèi)密相區(qū)存在強(qiáng)烈的顆粒運(yùn)動，由于物料內(nèi)循環(huán)，稀相區(qū)內(nèi)的水冷壁壁面上也存在大量的顆粒貼壁流動，爐膛內(nèi)的懸掛受熱面處的顆粒濃度也相當(dāng)大，這些現(xiàn)象在燃煤時(shí)如果處理不當(dāng)可能會引發(fā)嚴(yán)重的磨損問題，但是對于秸稈燃燒來說，輕軟的秸稈灰降低了磨損的危險(xiǎn)，精心選擇的床料作為循環(huán)物料的主體反而能夠防止在爐膛內(nèi)水冷壁或耐火材料上出現(xiàn)熔渣以及懸掛受熱面上出現(xiàn)初始沉積或凝結(jié)。
    (3)極佳的燃料適應(yīng)性
    流態(tài)化燃燒對燃料的強(qiáng)適應(yīng)性在燃煤和燃用各種廢棄物的應(yīng)用場合已得到充分的體現(xiàn)。在秸稈燃燒中，流態(tài)化燃燒不但能適應(yīng)秸稈原料在種類、破碎條件、水分、雜質(zhì)含量等方面的變動，維持良好的燃燒組織，更重要的是在燃料變動時(shí)，依然能夠順利實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的，對堿金屬引發(fā)的各種問題能有效控制。
    綜上所述，循環(huán)流化床秸稈燃燒技術(shù)得益于流態(tài)化燃燒方式固有的特點(diǎn)，在目前的技術(shù)條件下，完全能闖出一條我國特有的秸稈燃燒利用技術(shù)路線。
2、技術(shù)應(yīng)用情況
2.1應(yīng)用情況簡介
    我公司與浙江大學(xué)通過產(chǎn)學(xué)研合作進(jìn)行生物質(zhì)鍋爐研發(fā)，針對秸稈類生物質(zhì)揮發(fā)分高、水分含量多變、灰分少、半焦活性高、低硫、高鉀、高氯等特性，著重對秸稈流態(tài)化燃燒中的聚團(tuán)，秸稈在流化床中的燃燒過程，秸稈燃燒中受熱面沉積，適合秸稈燃燒的分離器、返料系統(tǒng)，秸稈鍋爐受熱面高溫腐蝕等方面的關(guān)鍵技術(shù)作了深入的研究。2006年研發(fā)出我國同時(shí)也是世界上第一臺以稻、麥秸稈為單一燃料的循環(huán)流化床鍋爐。
    鍋爐設(shè)計(jì)選用的生物質(zhì)燃料皆取自宿遷，主要有水稻秸稈、小麥秸稈等。
    鍋爐系單鍋筒、自然循環(huán)水管結(jié)構(gòu)，半露天布置。爐膛采用懸吊結(jié)構(gòu)，尾部煙道和旋風(fēng)分離器則采用支撐結(jié)構(gòu)。鍋爐采用循環(huán)流化床燃燒方式和中溫分離循環(huán)返料的燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)由爐膛、物料分離收集器和返料器三部分組成。為實(shí)現(xiàn)均勻升溫、可控啟動，鍋爐采用床下熱煙氣點(diǎn)火技術(shù)。
    首臺產(chǎn)品應(yīng)用于中節(jié)能（宿遷）熱電有限公司示范工程，電站配備2×75 t/h鍋爐、一臺15 MWh和12 MWh機(jī)組。該項(xiàng)目為國內(nèi)首次采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)燃燒生物質(zhì)，自2006年底投運(yùn)以來，已累計(jì)發(fā)電5.2億kWh，利用生物質(zhì)燃料70多萬噸，增加農(nóng)民收入2億元，減排二氧化碳約46萬噸，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。該項(xiàng)目多年的實(shí)際運(yùn)行表明，循環(huán)流化床秸稈直燃技術(shù)是一種先進(jìn)的秸稈燃燒技術(shù)，在最大程度遏制生物質(zhì)中堿金屬問題的同時(shí)，在燃料大范圍變化的條件下依然可以保證非常高的燃燒效率。該項(xiàng)目在燃料供應(yīng)量、品質(zhì)和成本均難以得到保證的情況下，仍實(shí)現(xiàn)了較高的經(jīng)濟(jì)收益。通過對宿遷第一代循環(huán)流化床秸稈鍋爐的運(yùn)行實(shí)踐總結(jié)，秸稈流化床技術(shù)得到不斷的發(fā)展和完善，目前已完成了第三代產(chǎn)品的研發(fā)工作，現(xiàn)已有十余臺生物質(zhì)鍋爐投入商業(yè)運(yùn)行。通過以上項(xiàng)目的運(yùn)行實(shí)踐，總結(jié)起來，生物質(zhì)流化床燃燒技術(shù)具有以下技術(shù)優(yōu)勢：
    ①低溫燃燒組織模式，爐內(nèi)堿金屬沉積和沾污結(jié)渣危害輕；
    ②循環(huán)流化床燃燒確保燃料品質(zhì)大幅變化情況下的高品質(zhì)燃燒；
    ③爐膛內(nèi)無機(jī)械部件，故障率低，運(yùn)行維護(hù)成本低；
    ④飛灰含碳量低于3%，鍋爐效率高；
    ⑤鍋爐SOx和NOx排放濃度遠(yuǎn)低于其它爐型；
    ⑥燃用高鉀生物質(zhì)燃料時(shí)，可溶性鉀留存度高，飛灰可利用價(jià)值高。
2.2關(guān)鍵問題及解決方案
    針對生物質(zhì)燃料特性，生物質(zhì)流化床鍋爐需重點(diǎn)處理好以下幾方面的問題：
    (1)堿金屬導(dǎo)致飛灰聚團(tuán)，易造成返料系統(tǒng)不暢。
    大多數(shù)生物質(zhì)的灰熔點(diǎn)較低，堿金屬在高溫下易析出，因此，應(yīng)控制爐膛出口溫度，減輕生物質(zhì)鍋爐的高溫腐蝕和返料飛灰的聚團(tuán)效應(yīng)。通過在爐膛出口加水冷屏和屏式過熱器來控制爐膛出口溫度，并在返料系統(tǒng)上增加返料擾動風(fēng)，能有效控制爐膛結(jié)渣和飛灰聚團(tuán)，有助于返料系統(tǒng)的通暢。
    (2)秸稈灰熔點(diǎn)低，容易沾污受熱面及造成排渣困難。
    由于生物質(zhì)鍋爐煙氣中灰的特性，在受熱面表面沉積富含氯化物、硫酸鹽、碳酸鈣等的物質(zhì)，受熱面的積灰不僅影響了鍋爐的安全運(yùn)行，而且縮短了鍋爐的運(yùn)行周期。因此，解決積灰主要采取以下措施：
    ①在鍋爐尾部受熱面處增設(shè)吹灰系統(tǒng)，采用燃?xì)饷}沖吹灰系統(tǒng)吹灰效果優(yōu)于其它幾種吹灰器：
    ②每次停爐后一定要及時(shí)清理受熱面上的積灰，為了便于清灰和改善積灰情況，省煤器由錯列改成順列，實(shí)踐證明該措施能有效延長鍋爐的運(yùn)行周期，并使排煙溫度得到有效控制；
    ③合理控制尾部受熱面煙氣流速。
    (3)秸稈灰中含鉀物質(zhì)性質(zhì)活潑，高溫和低溫下易在受熱面上造成沉積，阻礙傳熱并誘發(fā)高、低溫腐蝕，其主要表現(xiàn)為過熱器的高溫腐蝕，省煤器的積灰，空氣預(yù)熱器的低溫段空氣進(jìn)口段的低溫腐蝕。解決過熱器高溫腐蝕主要采取以下措施：
    ①充分利用流態(tài)床燃燒溫度可控的特點(diǎn)，通過對受熱面特殊布置和燃燒的組織，采用低溫燃燒；
    ②合理布置受熱面，降低高溫過熱器局部金屬壁溫；
    ③高溫過熱器局部區(qū)域采用抗堿金屬鹽腐蝕的特殊鋼材，進(jìn)一步確保高溫腐蝕的危害能被減到最小。低溫腐蝕主要發(fā)生在空氣預(yù)熱器冷段，因此，該冷段管箱的管子采用耐低溫腐蝕材料，以加強(qiáng)受熱面本身的抗低溫腐蝕能力。
3、生物質(zhì)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展趨勢
    流化床生物質(zhì)燃燒技術(shù)由于符合中國的國情，近幾年來得到了快速的發(fā)展。
    (1)鍋爐向高參數(shù)方向發(fā)展。
    目前，在運(yùn)行的流化床生物質(zhì)鍋爐參數(shù)基本是中溫中壓或次高溫次高壓，今后會逐步向高參數(shù)方向發(fā)展，這是鍋爐發(fā)展的必然趨勢，因?yàn)�，提高蒸汽參�?shù)是提高發(fā)電效率的最有效途徑。隨著生物質(zhì)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)中飛灰聚團(tuán)和高溫腐蝕兩大技術(shù)難題在實(shí)踐中不斷克服，目前已具備了高溫高壓循環(huán)流化床秸稈鍋爐研發(fā)條件，相關(guān)研發(fā)工作業(yè)已完成，即將進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。
    (2)原有流化床燃煤鍋爐改燒生物質(zhì)趨勢增大。
    我國擁有大量的燃煤鍋爐，由于近幾年煤價(jià)一直處于高位運(yùn)行，燃煤小火電廠長期處于虧損狀態(tài)，而大量農(nóng)林生物質(zhì)就地焚燒，不僅浪費(fèi)了資源，而且造成了嚴(yán)重的空氣污染。隨著循環(huán)流化床生物質(zhì)燃燒技術(shù)的快速發(fā)展，為燃煤流化床鍋爐改造提供了技術(shù)保障，同時(shí)國家又不斷加大扶持力度，把流化床燃煤鍋爐改造成生物質(zhì)鍋爐具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
    目前我公司已經(jīng)完成一臺45t/h和一臺75t/h燃煤循環(huán)流化床鍋爐改燒生物質(zhì)的技術(shù)設(shè)計(jì)，這將為未來大規(guī)模的鍋爐改造提供直接的經(jīng)驗(yàn)。
    (3)適用于燃燒“能源草”的生物質(zhì)鍋爐研發(fā)已經(jīng)啟動。
    隨著傳統(tǒng)化石能源的減少及生物質(zhì)能的發(fā)展，“能源草”種植產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入試驗(yàn)開發(fā)階段。能源草作為生物能源的原材料，可利用山坡地種植，兼具水土保持的功效。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，由于各方面的問題，能源草的開發(fā)和利用一直處在探索階段。目前運(yùn)行中的循環(huán)流化床鍋爐對于絕大部分的生物質(zhì)燃料均能適應(yīng)，生物質(zhì)燃料品種已多達(dá)30多種，如稻草、麥草、玉米秸、棉稈、樹皮樹枝、樹根、稻殼、花生殼、紅薯藤等。但由于如巨菌草類的能源草植物其灰熔點(diǎn)和燒結(jié)溫度更低，氯鉀含量更高，在鍋爐設(shè)計(jì)中必須采取進(jìn)一步的措施，才能保證鍋爐的正常穩(wěn)定運(yùn)行。目前，這方面的研究工作已著手進(jìn)行。
4、結(jié)束語
    為貫徹落實(shí)國家“節(jié)能減排”戰(zhàn)略，2010年7月，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布了《關(guān)于完善農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電價(jià)格政策的通知》，以促進(jìn)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。生物質(zhì)流化床燃燒技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，為我國闖出了一條特有的秸稈燃燒利用技術(shù)路線，對實(shí)現(xiàn)國家《可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出的生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量2010年達(dá)550萬千瓦、2020年達(dá)3 000萬千瓦的目標(biāo)，促進(jìn)能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展、節(jié)能減排等都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。運(yùn)用流化床純?nèi)冀斩掑仩t推進(jìn)生物質(zhì)能發(fā)電前景無限。
（轉(zhuǎn)載請注明：富通新能源生物質(zhì)鍋爐http://m.hyaqg.cn/swzglcp/）

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