我國(guó)自20世紀(jì)80年代末開始，別如山、鮑亦令等對(duì)燃生物質(zhì)燃料鍋爐進(jìn)行了深入細(xì)致地研究。為了提高鍋爐燃燒效率，研究人員采用細(xì)砂等顆粒作為媒體床料，以保證形成穩(wěn)定的密相區(qū)料層，為生物質(zhì)
顆粒燃料提供充分的預(yù)熱和干燥熱源；采用稀相區(qū)強(qiáng)旋轉(zhuǎn)切向二次風(fēng)形成強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)上升氣流，加強(qiáng)高溫?zé)煔狻⒖諝馀c生物質(zhì)物料顆粒的混合，促進(jìn)可燃?xì)怏w和固體顆粒進(jìn)一步充分燃燒。根據(jù)以上研究成果，哈爾濱工業(yè)大學(xué)分別與國(guó)內(nèi)四家鍋爐廠合作開發(fā)了一系列燃用甘蔗渣、稻殼、果穗、木屑等生物廢料的流化床鍋爐，投入生產(chǎn)后運(yùn)行效果良好，深受用戶的好評(píng)。劉皓、黃琳等根據(jù)稻殼的物理、化學(xué)性質(zhì)和燃燒特性，設(shè)計(jì)出以流化床燃燒方式為主，輔之以懸浮燃燒和固定床燃燒的組合燃燒式流化床鍋爐，并且為配合三段組合燃燒采取了四段送風(fēng)的方式。采用這種獨(dú)特的燃燒方式和配風(fēng)方式，其優(yōu)點(diǎn)在于：流化床中燃料顆粒的流化速度較低，有利于減少稻殼隨煙氣飛出流化床的份額，延長(zhǎng)了稻殼在床層的停留時(shí)間；提供了足夠的懸浮燃燒空間，有利于揮發(fā)份中的可燃物在懸浮段進(jìn)一步充分燃燒。通過(guò)試驗(yàn)研究證明，該鍋爐具有流化性能良好、燃燒穩(wěn)定、不易結(jié)焦等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)獲得國(guó)家專利。陳冠益、方夢(mèng)祥等在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，與無(wú)錫鍋爐廠合作設(shè)計(jì)開發(fā)了35 t/h燃稻殼流化床鍋爐。該鍋爐設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是：采用氣力輸送裝置輸送稻殼，不但輸送量大，而且輸送安全，避免了因給料機(jī)堵塞引起的給料中斷現(xiàn)象；采用厚壁管的防磨環(huán)用以防止床層埋管的磨損，尾部加吹灰器吹風(fēng)防止受熱面積灰；通過(guò)調(diào)整一、二次風(fēng)風(fēng)量大小與煙氣再循環(huán)實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)風(fēng)速的改變，擴(kuò)大了鍋爐的燃料適用范圍。
在國(guó)外，生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)得到了很大的發(fā)展和應(yīng)用，燃燒裝置以流化床和層燃鍋爐為主，兩種燃燒技術(shù)各有特點(diǎn)，并行存在和發(fā)展。流化床鍋爐對(duì)生物質(zhì)燃料種類的適應(yīng)性較好，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍較大。床內(nèi)工質(zhì)顆粒擾動(dòng)劇烈，傳熱和傳質(zhì)工況十分優(yōu)越，有利于高溫?zé)煔狻⒖諝馀c燃料的充分混合，為高水分、低熱值的生物質(zhì)燃料提供了極佳的著火條件，同時(shí)由于燃料在床內(nèi)停留的時(shí)間較長(zhǎng)，可以確保生物質(zhì)燃料地完全燃燒，從而提高燃燒效率。另外，流化床鍋爐能夠較好地維持生物質(zhì)在850℃左右的穩(wěn)定燃燒，所以燃料燃盡后不易結(jié)渣。但是，流化床對(duì)入爐的燃料顆粒尺寸要求嚴(yán)格，因此需對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行篩選、干燥、粉碎等一系列預(yù)處理，使其尺寸、狀況均一化，以保證生物質(zhì)燃料的正常流化。對(duì)于生物質(zhì)顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)、
秸稈顆粒機(jī)生產(chǎn)的類似稻殼、木屑顆粒等比重較小、結(jié)構(gòu)松散、蓄熱能力較差的生物質(zhì)，就必須不斷地添加石英砂等以維持正常燃燒所需的蓄熱床料，燃燒后產(chǎn)生的生物質(zhì)飛灰較硬，容易磨損鍋爐受熱面，并且灰渣混入了石英砂等床料很難加以綜合利用。此外，為了維持一定的流化床床溫，鍋爐的耗電量較大，運(yùn)行費(fèi)用也相對(duì)較高。
采用層燃技術(shù)開發(fā)生物質(zhì)能，鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、投資與運(yùn)行費(fèi)用都相對(duì)較低。由于鍋爐的爐排面積較大，爐排速度可以調(diào)整，并且爐膛容積有足夠的懸浮空間，能延長(zhǎng)生物質(zhì)在爐內(nèi)燃燒的停留時(shí)間，有利于生物質(zhì)燃料的充分完全燃燒。但生物質(zhì)燃料的揮發(fā)分析出速度很快，燃燒時(shí)需要補(bǔ)充大量的空氣，如不及時(shí)將燃料與空氣充分混合，會(huì)造成空氣供給量不足，難以保證生物質(zhì)燃料地充分燃燒，從而影響鍋爐的燃燒效率。
在國(guó)內(nèi)，生物質(zhì)的流化床燃燒技術(shù)得到廣泛的研究應(yīng)用，而生物質(zhì)層燃燃燒技術(shù)的研究并不多。國(guó)家發(fā)改委作出了關(guān)閉小機(jī)組燃煤電廠的決定，但同時(shí)鼓勵(lì)對(duì)小機(jī)組燃煤電廠進(jìn)行技術(shù)改造，改用燃生物質(zhì)鍋爐以發(fā)展可再生能源，上海交通大學(xué)與上海四方鍋爐廠聯(lián)合研究開發(fā)了生物質(zhì)層燃鍋爐，以解決小機(jī)組燃煤電廠問(wèn)題。同時(shí)，由于我國(guó)擁有大量的工業(yè)鏈條爐，而煤價(jià)上漲迅速，導(dǎo)致一系列經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題，在生物質(zhì)資源豐富的區(qū)域，每年有大量的農(nóng)作物秸稈被白白燒掉，造成資源浪費(fèi)，也污染了環(huán)境，將生物質(zhì)燃料用于鏈條爐燃燒不僅能夠降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)C02零排放，還能節(jié)約能源。由于生物質(zhì)燃料本身的物理化學(xué)特性，其層燃燃燒特性需要進(jìn)行詳細(xì)研究，本文將總結(jié)國(guó)內(nèi)外的最新研究進(jìn)展，對(duì)生物質(zhì)燃料的層燃燃燒特性進(jìn)行分析研究。
