0、引言
生物質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總量第四位的能源，在整個能源系統中占有重要地位，具有可再生、低污染、分布廣、總量豐富等特點。能部分替代化石能源，優化能源供應結構，降低C02排放量．緩解溫室效應威脅。我國擁有豐富的生物質資源，據2006年的統計，可供開發的生物質資源至少能達到5.4億噸標準煤。其中，每年農作物秸稈量有7.2億多噸，林業剩余物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行。若能充分利用生物質能，則可以產生顯著的節能、環保和社會效益，富通新能源專業銷售
生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機、
秸稈顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，生物質鍋爐燃燒的木屑顆粒燃料如下所示：
現代生物質能利用的發展方向是高效清潔，將生物質轉換為優質能源，包括電力、燃氣、液體燃料和固體成型燃料等。其中生物質直燃發電是目前技術成熟度最高、產業化前景最好的可再生能源利用技術。
1、流化床燃燒技術簡介
生物質燃燒特性有別于常規化石燃料，其具有以下特點：
①燃料具有極高的揮發分，析出溫度低且析出過程迅速；
②水分含量高，且隨季節性多變（人爐水分最高可達50%）；
③灰分少，一般外帶土、石子等雜質較多；
④具有較低的灰熔點，易出現結渣和灰結焦；
⑤熱值低，能量密度小；
⑥生物質中普遍含有一定量的鉀和氯，含鉀物質性質活潑，高溫下易在受熱面上造成沉積，阻礙傳熱并誘發高溫腐蝕，氯燃燒后產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。
流態化燃燒是近代從化學反應工程技術領域發展起來的一種新型燃燒技術，其特點是低溫燃燒，良好的氣一固、固一固混合，燃料適應性強，燃燒可控性好。正是由于流態化燃燒這些固有特點，以流態化燃燒為基本形式的循環流化床燃燒技術得到了迅猛發展，它不但成功地在中小規模的熱電機組中得到廣泛應用，更逐步大型化，高參數化，進入電站鍋爐領域。通過從燃燒方式的組織角度進行的細致分析，在對懸浮燃燒和爐排爐秸稈燃燒中相關因素分析的基礎上，總結了循環流化床針對秸稈燃燒的幾個特點：
(1)低溫燃燒特性和爐膛溫度均勻性
爐膛內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移有重大意義，避免爐內的熱點可以有效避免氣相堿金屬的濃度，同時降低低熔體形成的速度和數量。
(2)循環流化床爐膛內的顆粒運動
循環流化床爐膛內密相區存在強烈的顆粒運動，由于物料內循環，稀相區內的水冷壁壁面上也存在大量的顆粒貼壁流動，爐膛內的懸掛受熱面處的顆粒濃度也相當大，這些現象在燃煤時如果處理不當可能會引發嚴重的磨損問題，但是對于秸稈燃燒來說，輕軟的秸稈灰降低了磨損的危險，精心選擇的床料作為循環物料的主體反而能夠防止在爐膛內水冷壁或耐火材料上出現熔渣以及懸掛受熱面上出現初始沉積或凝結。
(3)極佳的燃料適應性
流態化燃燒對燃料的強適應性在燃煤和燃用各種廢棄物的應用場合已得到充分的體現。在秸稈燃燒中，流態化燃燒不但能適應秸稈原料在種類、破碎條件、水分、雜質含量等方面的變動，維持良好的燃燒組織，更重要的是在燃料變動時，依然能夠順利實現設計目的，對堿金屬引發的各種問題能有效控制。
綜上所述，循環流化床秸稈燃燒技術得益于流態化燃燒方式固有的特點，在目前的技術條件下，完全能闖出一條我國特有的秸稈燃燒利用技術路線。
2、技術應用情況
2.1應用情況簡介
我公司與浙江大學通過產學研合作進行生物質鍋爐研發，針對秸稈類生物質揮發分高、水分含量多變、灰分少、半焦活性高、低硫、高鉀、高氯等特性，著重對秸稈流態化燃燒中的聚團，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，秸稈鍋爐受熱面高溫腐蝕等方面的關鍵技術作了深入的研究。2006年研發出我國同時也是世界上第一臺以稻、麥秸稈為單一燃料的循環流化床鍋爐。
鍋爐設計選用的生物質燃料皆取自宿遷，主要有水稻秸稈、小麥秸稈等。
鍋爐系單鍋筒、自然循環水管結構，半露天布置。爐膛采用懸吊結構，尾部煙道和旋風分離器則采用支撐結構。鍋爐采用循環流化床燃燒方式和中溫分離循環返料的燃燒系統，該系統由爐膛、物料分離收集器和返料器三部分組成。為實現均勻升溫、可控啟動，鍋爐采用床下熱煙氣點火技術。
首臺產品應用于中節能（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機組。該項目為國內首次采用循環流化床燃燒技術燃燒生物質，自2006年底投運以來，已累計發電5.2億kWh，利用生物質燃料70多萬噸，增加農民收入2億元，減排二氧化碳約46萬噸，創造了良好的經濟效益和社會效益。該項目多年的實際運行表明，循環流化床秸稈直燃技術是一種先進的秸稈燃燒技術，在最大程度遏制生物質中堿金屬問題的同時，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。該項目在燃料供應量、品質和成本均難以得到保證的情況下，仍實現了較高的經濟收益。通過對宿遷第一代循環流化床秸稈鍋爐的運行實踐總結，秸稈流化床技術得到不斷的發展和完善，目前已完成了第三代產品的研發工作，現已有十余臺生物質鍋爐投入商業運行。通過以上項目的運行實踐，總結起來，生物質流化床燃燒技術具有以下技術優勢：
①低溫燃燒組織模式，爐內堿金屬沉積和沾污結渣危害輕；
②循環流化床燃燒確保燃料品質大幅變化情況下的高品質燃燒；
③爐膛內無機械部件，故障率低，運行維護成本低；
④飛灰含碳量低于3%，鍋爐效率高；
⑤鍋爐SOx和NOx排放濃度遠低于其它爐型；
⑥燃用高鉀生物質燃料時，可溶性鉀留存度高，飛灰可利用價值高。
2.2關鍵問題及解決方案
針對生物質燃料特性，生物質流化床鍋爐需重點處理好以下幾方面的問題：
(1)堿金屬導致飛灰聚團，易造成返料系統不暢。
大多數生物質的灰熔點較低，堿金屬在高溫下易析出，因此，應控制爐膛出口溫度，減輕生物質鍋爐的高溫腐蝕和返料飛灰的聚團效應。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，并在返料系統上增加返料擾動風，能有效控制爐膛結渣和飛灰聚團，有助于返料系統的通暢。
(2)秸稈灰熔點低，容易沾污受熱面及造成排渣困難。
由于生物質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，受熱面的積灰不僅影響了鍋爐的安全運行，而且縮短了鍋爐的運行周期。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吹灰系統，采用燃氣脈沖吹灰系統吹灰效果優于其它幾種吹灰器：
②每次停爐后一定要及時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，實踐證明該措施能有效延長鍋爐的運行周期，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)秸稈灰中含鉀物質性質活潑，高溫和低溫下易在受熱面上造成沉積，阻礙傳熱并誘發高、低溫腐蝕，其主要表現為過熱器的高溫腐蝕，省煤器的積灰，空氣預熱器的低溫段空氣進口段的低溫腐蝕。解決過熱器高溫腐蝕主要采取以下措施：
①充分利用流態床燃燒溫度可控的特點，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高溫過熱器局部區域采用抗堿金屬鹽腐蝕的特殊鋼材，進一步確保高溫腐蝕的危害能被減到最小。低溫腐蝕主要發生在空氣預熱器冷段，因此，該冷段管箱的管子采用耐低溫腐蝕材料，以加強受熱面本身的抗低溫腐蝕能力。
3、生物質流化床燃燒技術發展趨勢
流化床生物質燃燒技術由于符合中國的國情，近幾年來得到了快速的發展。
(1)鍋爐向高參數方向發展。
目前，在運行的流化床生物質鍋爐參數基本是中溫中壓或次高溫次高壓，今后會逐步向高參數方向發展，這是鍋爐發展的必然趨勢，因為，提高蒸汽參數是提高發電效率的最有效途徑。隨著生物質循環流化床燃燒技術中飛灰聚團和高溫腐蝕兩大技術難題在實踐中不斷克服，目前已具備了高溫高壓循環流化床秸稈鍋爐研發條件，相關研發工作業已完成，即將進入實際應用階段。
(2)原有流化床燃煤鍋爐改燒生物質趨勢增大。
我國擁有大量的燃煤鍋爐，由于近幾年煤價一直處于高位運行，燃煤小火電廠長期處于虧損狀態，而大量農林生物質就地焚燒，不僅浪費了資源，而且造成了嚴重的空氣污染。隨著循環流化床生物質燃燒技術的快速發展，為燃煤流化床鍋爐改造提供了技術保障，同時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鍋爐具有很強的經濟效益和社會效益。
目前我公司已經完成一臺45t/h和一臺75t/h燃煤循環流化床鍋爐改燒生物質的技術設計，這將為未來大規模的鍋爐改造提供直接的經驗。
(3)適用于燃燒“能源草”的生物質鍋爐研發已經啟動。
隨著傳統化石能源的減少及生物質能的發展，“能源草”種植產業已進入試驗開發階段。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，在實際應用中，由于各方面的問題，能源草的開發和利用一直處在探索階段。目前運行中的循環流化床鍋爐對于絕大部分的生物質燃料均能適應，生物質燃料品種已多達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和燒結溫度更低，氯鉀含量更高，在鍋爐設計中必須采取進一步的措施，才能保證鍋爐的正常穩定運行。目前，這方面的研究工作已著手進行。
4、結束語
為貫徹落實國家“節能減排”戰略，2010年7月，國家發展和改革委員會發布了《關于完善農林生物質發電價格政策的通知》，以促進農林生物質發電產業健康發展。生物質流化床燃燒技術的開發應用，為我國闖出了一條特有的秸稈燃燒利用技術路線，對實現國家《可再生能源發展規劃》提出的生物質發電總裝機容量2010年達550萬千瓦、2020年達3 000萬千瓦的目標，促進能源與環境協調發展、節能減排等都具有重要的現實意義。運用流化床純燃秸稈鍋爐推進生物質能發電前景無限。
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