摘要：對生物質電廠所用鍋爐的種類，燃燒方式、主要特點等進行了分析、探討，并通過對兩種最常用的爐型對比分析，為合理選擇生物質鍋爐提供參考。
關鍵詞：生物質鍋爐；爐排爐；循環流化床鍋爐
0 引言
由于大量使用化石燃料而引起的能源短缺和環境惡化問題，生物質能已經在鍋爐燃料中占據重要的地位。中國作為農業大國，每年農作物秸稈年產量約為6.5億噸；薪柴和林業廢棄物資源量中，可感嘆句一每年達到6億噸以上。每年因無法處理的剩余農作物秸稈在田間直接焚燒的超過2億噸，這不僅浪費了資源，而且造成嚴重的空氣污染。為實現可持續能源生產和減少溫室氣體排放的目的，中國已于2006年1月開始實施《中華人民共和國可再生能源法》，為生物質能等可再生能源的廣泛應用，提供制度和法律上保證。根據中國新能源和可再生能源發展綱要提出的目標，至2010年，中國生物質能發電裝機容量將超過3000MW，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
1、生物質鍋爐發展現狀
直接燃燒水稻、小麥、玉米等農作物秸稈或樹木甄選等的生物質鍋爐，是近幾年開始發展起來的。由于生物質的燃料特性所致，鍋爐燃燒技術仍在探索之中。目前國際上和國內常用的生物質有循環流化床鍋爐和爐排爐兩大類，國內有循環流化床CFB鍋爐、振動爐排鍋爐投運的先例，其中振動爐排鍋爐有些是引進國外技術。
稻、麥秸稈作為一類特定的生物質燃料，具有生物質燃料的一般性質：高揮發份、低灰份、熱值低；高氧、低硫；著火溫度低、熱解迅速且焦炭反應活性高。同時也具有自身特點：質輕軟、疏松、體積能量密度低；以鉀為代表的堿金屬以及氯的絕對含量高、性質活躍；灰中硅元素的份額較大等。稻麥秸稈的上述特點決定了其燃燒的特殊性，不但異于常規化石燃料，即使和木材、蔗渣、稻殼等一般生物質燃料相比，其燃燒的組織原則也完全不一樣。具體說來秸稈燃燒不但要適應常規生物質燃燒的燃燒特點，還必須對秸稈高鉀高氯的特點予以充分的考慮，妥善處理這些無機物質帶來的低熔、結渣、沉積、高低溫腐蝕以及聚團等問題。
1.1 層燃鍋爐
層燃鍋爐的燃燒方式歷史最悠久，積累的經驗也最多，除燃用烘以外在以往的燃用固體廢棄物中也積累了不少經驗，有許多燃用固體廢棄物成功的工程實例可以借鑒。鑒于生物質燃料的特點，在設計中應考慮以下問題：a)生物質燃料易著火，燃盡時間短，應注意爐排和配風的選擇，爐排設計應能有效地防止燃燒不充分和斷火的發生；b)爐排的設計應承受生物質燃燒在爐排上的暴燃及結焦；c)爐拱的設計要適合生物質燃燒的燃燒特性；d)根據生物質燃料的元素分析，受熱面的設計應能夠承受有害物質的腐蝕。
1.2 循環流化床千稈燃燒技術的特點
a)燃燒效率高。循環流化床鍋爐床內工質顆粒擾動劇烈，氣、固混合，床料和未烯飛的生物質半焦之間存在強烈的相對運動，有利于生物質半焦顆粒的破碎和燃盡；燃料及床料在循環流化床系統回路中多次循環、反復地燃燒和反應、燃燒效率高；
b)燃料適應性廣。循環流化床燃燒方式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，也同樣能適應秸稈原料在各類、破碎條件、水分、雜技含量等方面的變動，維持良好的燃燒組織
c)低溫燃燒特性。循環流化床鍋爐爐內大量惰性的床料和床料與燃料之間充分的混合使燃料燃燒放出的熱量能均勻釋放，不會在稀相區形成懸浮燃燒和層燃燒所難以避免的高溫；通過爐內受熱面布置可以較好地控制循環回路物料的溫度水平，從而實現對床層溫度的控制，能夠維持生物質在700攝氏度左右穩定燃燒，使秸稈燃盡后不易結渣，并有效地抵制二氧化氮的生成。據國內專業有關研究資料介紹，這一燃燒溫度還能緩解秸稈中堿金屬的遷徙轉發來的床層聚團、受熱面沉積腐蝕、水冷壁熔渣等問題；
d)爐內脫酸特性。循環流化床鍋爐傳熱傳質工況十分優越，通過爐內添加石灰石可以有效地去除煙氣中的二氧化硫；據國內有關研究資料介紹，通過添加合適的添加物也能夠固集甚至轉化秸稈原料帶入爐內的堿金屬，從而實現主動地控制堿的遷徙轉化，從根本上緩解進入尾部煙道的堿對后部受熱面的危害。
1.3 兩種燃燒方式比較
生物質燃料易于著火也易于燃盡，采用爐排爐運行中爐排基全部暴露在爐膛的熱輻射下，因此目前國內生物質鍋爐制造廠一般采用耐高溫的合金鋼材料制作鏈條爐排，也有些項目采用引進技術的振動爐排爐。
循環流化床秸稈燃燒技術利益于循環流化床燃燒方式固有的特點，專業的研究資料指出，這種鍋爐在解決秸稈燃燒中堿金屬帶來的低熔、結渣、沉積、高低溫腐蝕以及聚團等問題上比爐排爐燃燒有明顯的優勢，能夠在秸稈燃燒中發揮出獨特的作用。
1.4 國內生物質電廠鍋爐選型比較
目前國內各生物質電廠運行的鍋爐主要有兩種爐型：引進國外技術，國內消化吸收制造的爐排式鍋爐和輛自主開發的循環流化床鍋爐。目前已建成和在建項目有90%以上是采用引進丹麥BWE技術制造的水冷振動爐排式鍋爐。下面將爐排爐和長生不老流化床的特點列表說明。
2、結語
從純技術設計來說，爐排爐鍋爐效率雖然低于流化床約3%~的%，但廠用電的減少基本可彌補相對低的鍋爐效率，爐排爐綜合運行指標占優；從燃料適應性來說，明顯流化床鍋爐占穩定性。鍋爐的選型應以燃料構成和收集管理作為唯一依據。若燃料能保證電廠用量，在燃料收集管理上能保證水分、灰渣控制在鍋爐設計范圍，則建議選擇水冷振動爐排爐。若燃料構成復雜，且在燃料收集管理上很難保證水分、灰渣控制在鍋爐設計范圍，則建議選擇流化床鍋爐。
根據目前國內生物質鍋爐科研、生產、供應情況，以水稻、小麥、玉米、棉花等秸稈作為燃料的鍋爐，目前為止尚未標準化、系列化，多為合同開發產品，可供選擇的余地很少。無論選擇何種形式的鍋爐，在燃燒技術上待實踐的驗證，富通新能源生產的木屑顆粒機是壓制生物質顆粒燃料最佳的選擇。