通過分析區域供熱鍋爐房燃煤與燃生物質顆粒燃料工藝的不同之處，找出同時適應二種燃料的工藝系統，對原系統工藝提出改造措施，并提出自建生物質
顆粒燃料加工廠的方案，使供熱成本降低，節能減排，經濟效益大增成為現實。
1.前言
生物質燃料作為世界上公認的清潔能源。以其獨特的實用性和可再生性被廣泛應用。而生物質成型燃料，尤其是顆粒燃料。以其自有的特性及燃燒特性，則大有取代工業鍋爐用煤的趨勢。為此，對現有區域供熱鍋爐房燃煤系統工藝進行改造，以適應生物質顆粒燃料的燃燒特性．并對其應用進行經濟性分析，則成為供熱行業急待研究的課題。本文結合國內外相關資料，對此課題進行初步探討供同行參考。
2.煤與生物質顆粒燃料燃燒特性的比較
生物質顆粒燃料的特性決定了它的燃燒與煤相比具有它的獨特性：(1)揮發分在3500C時就析出約80％，析出時間和燃燒時間短，只占燃燒時間的1／10左右。(2)揮發分逐漸析出和燃完后。剩余物為疏松的焦碳，氣流運動會將部分碳粒裹人煙道形成黑絮，所以應控制通風不要過強，以免降低燃燒效率。(3)焦碳燃燒受到灰燼包裹和空氣滲透較難的影響。造成灰燼中殘留余碳。此時應適當加以捅火，并加強爐排下一次風的供給。
根據生物質成型燃料的燃燒特點．合理的鍋爐結構和配風方式是保證燃燼率及鍋爐熱效率的關鍵。對于燃煤層燃鍋爐改燒生物質顆粒燃料能否成功。則更是關鍵所在。
燃煤鍋爐與燃生物質顆粒燃料鍋爐熱損失的比較
由文獻[3]可以得出這樣的結論，燃生物質顆粒燃料的鍋爐。當爐膛過量空氣系數合適(大約在1．5時)燃燒工況穩定，要比燃煤鍋爐的熱損失小10％左右，這主要是由燃料特性決定的。其中固體、氣體未完全燃燒熱損失．散熱損失，排煙熱損失均有減少。
3．鍋爐房工藝系統的改造
3.1燃料儲存、輸配系統的改造
由于生物質顆粒遇水后潮解。所以要有封閉庫房。并根據消防要求，配備必要的消防設施。
目前國內生產的生物質顆粒通常是袋裝，有25kg和50kg二種，利用原有輸煤系統如斗式提升機．皮帶運輸機，鏈式輸送機等略做改造均可成袋或散料輸送。
3.2除灰渣、除塵及脫硫系統
生物質顆粒燃料的含灰量遠遠小于煤炭．而且灰渣的特性與煤渣類似，所以現有除渣系統完全可以滿足改燒生物質顆粒燃料后的除渣。不必做大的改動，而且日常除渣運行費用應該有所降低。儲存最好采用濕法為宜，避免二次揚塵。灰渣作為很好的天然鉀肥，還可以銷售利用。
由于生物質顆粒燃料的含硫量只有煤的1110。灰分含量只有煤的1／3。1／7，所以現有除塵脫硫裝置如果燃煤時達標，就不需對現有設備進行改造．改燃生物質顆粒后排放量更低。這對于燃煤排放物不達標的單位，應該是一個福音。
3.3煙風系統改造
(1)風機變頻調速節能是眾所周知的，對燃用生物質顆粒燃料更有其獨到的作用，它可以隨意調整供、引風量及風壓、煙壓，使燃料充分燃燒。經濟運行。
(2)當燃料品種同定后，在負荷一定的情況下，燃料層厚度是不須經常調整的，只須對爐排速度及配風進行調整。所以爐排為變頻調速方式對調整燃燒是必須的。能更好的適應不同燃料的燃燒。
(3)增裝二次風系統。層燃生物質顆粒燃料的揮發分是煤的幾倍，析出和燃燒時間很短．只是整個燃燒時間的1／10左右，且主要是在爐膛空間燃燒，此時單靠從爐排下部供給的一次風是遠遠不夠且不及時的，必須及時向爐膛空間送入適量的空氣，保證燃料懸浮燃燒所需的足夠氧氣。
3.4燃燒方式及燃燒設備改造
(1)層狀燃燒改為層狀燃燒+懸浮燃燒
適應生物質顆粒燃料燃燒特性，大型鍋爐的首選燃燒設備應該是循環流化床，中小型工業鍋爐則首推拋煤機倒轉爐排。因為它具有層燃+懸浮燃的綜合特點。首先由爐前若干個燃料進口角度可調及推煤行程可調的機械風力拋煤機。將顆粒燃料拋入爐膛。大的顆粒落在爐排的后部。
小的顆粒落在爐排的前部，爐排由爐后向爐前部行進，在一次風的配合下燃燒，燃燼的灰渣落人前部渣斗。較小的顆粒及粉狀燃料則在拋入爐膛內時就在空中迅速地呈懸浮狀燃燒，并由二次風供給足夠的氧氣。供助于前墻二次風的托送，后墻二次風的交叉擾動下．這種燃燒方式強化了燃燒．保證了生物質顆粒燃料的及時著火和充分燃燼，在合適的過量空氣系數時，氣體和同定未完全燃燒損失比燃煤大大減少，鍋爐熱效率明顯提高。瑞典Boras建造的兩臺出力90蒸噸／時的鍋爐就是采用的拋煤機倒轉爐排。平時燒小木塊。也可以燒煤。現有鏈條爐排爐(，>6t／h)，也可以將鏈條爐排改為倒轉爐排減速器不需更換．只是要將爐排支架做些改動，將出渣口改在爐前。風力機械拋煤機另行購置安裝．國內比較有名的制造商首推濟南鍋爐廠。
小容量的鏈條爐排鍋爐(<6t／h)，往復爐排鍋爐．也可以采用增加風力進料裝置的辦法。即在鍋爐前部爐排上方布置若干個進口角度可調的進料口．分別向爐內均勻進料。同時通過布置在進料口下方的二次風將燃料送入爐膛前部，并在一次風的配合下。在爐膛內進行懸浮燃燒。在懸浮燃燒的過程中，較大的顆粒燃料落到爐排上。并隨著爐排的推動或行進進行層狀燃燒。逐漸燃燼而落入灰渣斗。這種方式由于比拋煤機拋煤懸浮燃燒的燃料份額少，只需在爐膛前部布置二次風，后墻二次風不需布置或少量布置即可。這種方式也是適合生物質顆粒燃料強化燃燒的一種方式。
(2)增加燃燒室及燃燒設備
由于燃煤鍋爐燃燒室結構尺寸形狀，都是按照設計煤種確定的．所以要想完全改造成與燒生物質顆粒燃料相匹配幾乎是不可能的。總是要有些缺欠和不足。如果鍋爐旁有足夠的空間位置。也可以給鍋爐增加一個新的燃燒室．主要任務是發生可燃氣體并初步燃燒。原有的燃燒室(爐膛)做為燃燼室。這樣新的燃燒室就完全可以按照生物質顆粒燃料設計，盡可能達到高效燃燒。據文獻[1]等國外資料介紹，這種改造方式對于小型鍋爐來說，成功率很高，成功的例子也很多。如果爐膛容積足夠大。則將固定爐排改為移動爐排則是方便的選擇。選擇小型爐排時，應優先選用傾斜式往復爐排。這種爐排結構更適合于生物質顆粒燃料燃燒。它依靠由高至低的爐排結構自身下移力．再加上活動爐排片的往復移動，使燃料松動，通風加強，不易結渣。
需要指出的是．目前國外燃用生物質顆粒的工業鍋爐，大容量的采用流化床，中型容量的選用拋煤機倒轉爐排．小容量的則多選用鏈條爐排；傾斜式往復爐排；雙層傾斜式爐排等。很多在用的鍋爐也是燃煤鍋爐改造而成。可以燃煤和燃生物質顆粒二用，只是毫不例外的都有二次風系統，富通新能源生產銷售的木屑顆粒機專業壓制木屑生物質顆粒燃料。
4.生物質顆粒燃料的供應與自建燃料加工廠
4.1合同供貨
目前國內利用稻谷加工廢棄物生產燃料的居多，而秸桿顆粒燃料生產廠家則較少。主要原因是秸桿回收不便，加工時須粉碎，而稻谷殼、花生皮等則不須單獨回收。稻殼等如不能加工成燃料(或飼料)，排放還成為負擔。但目前燃料用戶很少，銷售還很困難。為此與生產廠簽定一個比較長期的供需合同．互惠互利。即使將來生物質原料隨著油、氣、煤價格上漲，也不會超過它們上漲的幅度，一招出手，永遠主動。
4.2自建顆粒燃料加工廠
經初步測算，建一個年生產3．6萬噸稻殼顆粒的加工廠．需購買6臺產量1．2t／h的造粒機，并安裝配套的電氣裝置、輸送機等，共投入約220萬元(廠房、廠地租賃)，按每噸燃料節省160元計．一年即可節省燃料費約576萬元，4．6個月即可收回投資。
5.經濟效益分析
以我公司為例．現供熱面積約90萬平方米，年耗煤3．6萬噸。工藝改造后，每年燃用稻殼顆粒燃料3．6萬噸，可取得的經濟效益計算如下：
(1)降低燃料成本費。自己生產的稻殼顆粒燃料比相同熱值的煤每噸節省160元。每年可節省燃料費576萬元。
(2)鍋爐熱效率提高節省燃料費。燃用生物質顆粒燃料，使鍋爐熱效率提高10％，可年節煤3600噸，每噸煤400元，可節省燃料費144萬元。
(3)節省脫硫費用及脫硫除塵改造費用。煤的含硫量0．8％計算，每噸S02的脫硫費用為1000元．每年用于脫硫的運行費用需78萬元。改燒生物質顆粒燃料后，可節省此項費用。
(4)得到節能減排獎勵獎金和優惠財稅政策。根據財政部，國家發展改革委關于印發《節能技術改造財政獎勵資金管理暫行辦法》的通知(財建[2007]371號文件)規定，燃煤改燃生物質顆粒后．2010年前每年可獲得根據節能量，按每噸標準煤200—250元的獎勵。我公司如改造成功，則一年可獲獎勵360萬元。相關優惠政策還有很多。
(5)可以申報CDM項目。出售排放指標。
6．結論和建議
綜上所述，燃煤鍋爐房改燃生物質顆粒燃料是能源綜合利用的方向．只需進行局部工藝及設備改造．就完全可以做到二種燃料兼行，從技術層面上足沒有問題的。燃用生物質顆粒燃料，自建燃料加工廠。符合國家節能減排的大政方針，經濟效益明顯，尤其適合區域供熱熱源廠。由以上分析計算，燃煤鍋爐工藝改造實施成功后，每年燃用3．6萬噸稻殼顆粒燃料的區域供熱熱源廠，可年節省燃料費、脫硫運行費用等約870萬元。每平方米供暖面積供熱成本可減少約9元。另外可獲得財政獎勵約360萬元。建議有條件的熱源廠要早上，快上，節能減排，利國利民。
