生物质燃烧技术综述-第3页-北极星固废网

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美国得克萨斯大学的Sami综述了生物质与煤混烧的特性，混烧时NOX、SOX排放量较低，并有效地降低了CO2的排放量。此外，混烧还能降低燃料消耗、减少化学组分对水和土壤的污染。同时也提出了有待解决的问题：1)含碱的生物质灰处理须引起高度注意;2)在焚烧炉内燃烧的生物质最大粒径尺寸需要进一步研究;3)现有的给料器系统需要重新组装，因为生物质燃料相对于煤的热值较低，为达到同热量供给，需提高给料器的传递速率。

黑龙江新兴选煤厂的张云利等作了生物质与煤混烧不同比例对燃烧速度的影响试验。选用15%～40%锯末无烟型煤，在850℃的马弗炉中，全开门燃烧时，测出在不同燃烧阶段的平均燃烧速率，试验数据见表3。

3.3生物质燃烧发电

生物质直燃发电技术由于其成本低，利用量大，一直被各国重视。在我国，直燃生物质发电技术主要在有稳定生物质原料来源的制糖厂和林木加工企业使用较多。英国Fibrowatt电站的3台额定负荷为12.7、13.5和38.5MW的锅炉，每年直接使用750000t的家禽粪，发电量足够100000个家庭使用;并且禽粪经燃烧后重量减轻90%，便于运输，作为一种肥料在全英、中东及远东地区销售。由于生物质中含有大量的水分(有时高达60%～70%)，在燃烧过程中大量的热量以汽化潜热的形式被烟气带走排入大气，燃烧效率低，浪费了大量的能量。为了克服单燃生物质发电的缺点，当今使用较多的是利用大型电厂的设备，将生物质与煤混燃发电。大型电厂混燃发电能够克服生物质原料供应波动的影响，在原料供应充足时进行混燃，在原料供应不足时单燃煤。利用大型电厂混燃发电，无需或只需对设备进行很小的改造，能够利用大型电厂的规模经济，热效率高。

现在欧美一些国家都基本使用热电联合生产技术(CHP)，锅炉设计基本全部采用流化床技术。CHP工艺中发电效率在30%～40%，但是它有80%的潜力可控。瑞典和丹麦实行利用生物质进行热电联产的计划，使生物质在提供高品位电能的同时，满足供热的需求。丹麦政府已明令电力行业必须每年焚烧140万吨生物质，一般是在流化床炉上混烧或在炉排炉上全烧稻杆。

美国的生物质燃烧发电工作比较先进，相关的生物质发电站有350多座，发电装机总容量达700MW，提供了大约6.6万个工作岗位，据有关科学家估计，到2010年生物质发电将达到13000MW装机容量，可安排17万多就业人员。2002年日本提出计划2010年生物质能发电达330MW。我国“十五”国家科技攻关计划提出要推广建成MW级电站10座以上，发电成本在0.25元/kWh左右。

3.4城市生活垃圾焚烧发电

上述所探讨的主要是以木质素及农林废弃物为主的生物质，城市生活垃圾作为生物质的一种，因其组成的复杂性和特殊性，在此单独考虑解决方法。

全球每年新增生活垃圾100多亿吨，我国垃圾产量已达1.4亿吨/年，并以每年8%～10%的速度递增，因此解决垃圾问题刻不容缓。燃烧技术能达到很好的减容、减量目的，并可将其产生的能量用于发电，因此成为处理城市生活垃圾的主要方法之一。

中科院广州能源所的赵松等对垃圾衍生燃料(RDF)在流化床中不同工况下的污染物NOX生成进行了实验研究，结果表明：污染物NOX的产生与RDF本身的成分组成、燃烧温度、过量空气系数、二次风有密切联系;二次风的通入和过量空气系数保持在1.1都能降低NOX的产生。

浙大的金余其等在电加热流化床炉中研究了典型垃圾可着火组分挥发分析出及焦炭燃烧特性，并考察了水分、床温等因素对燃烧的影响，同时还研究了垃圾中高水分组分的焚烧特点。研究表明聚合物类废弃物挥发分析出质量速率要比生物质类废弃物快，废弃物的挥发分析出速率要比煤快得多;挥发分析出时间随床温的升高而近指数降低，水分的增加会延迟挥发分的析出，但可加速焦炭的燃烧;生物质类废弃物焦炭的表观燃烧速率随直径的增大而减小;高水分组分焚烧时不产生明显火焰，近似一个水球蒸发，焚烧时间与等效表面积、体积直径成正比。

4生物质燃烧过程中的问题

在生物质燃烧过程中，因生物质含有较多的水分和碱性金属物质(尤其是农作物秸秆)，燃烧时易引起积灰结渣损坏燃烧床，还可能发生烧结现象。烧结与温度、流化风速和气氛有关，但是温度是影响烧结的最主要因素。稻草的烧结温度在680℃，玉米秆的烧结温度在740℃，高粱秆的烧结温度在680℃。随着温度的升高，烧结块尺寸增大，数量增多，硬度增强。此外，生物质在燃烧开始时期，挥发分释出迅速，可能造成燃烧的揣动和间断。

加拿大的Ergudenler等对麦秆气化的烧结现象进行了试验研究，得出除温度外，风量也对烧结有影响。美国加利福尼亚大学的Salour对稻草烧结现象进行了研究，着重分析了灰含量对烧结产生的影响。哈尔滨工业大学的杨励丹研究了稻草、玉米秆、高粱秆在燃烧时，床料温度、灰含量、停留时间对烧结的影响。停留时间的影响主要表现在结块的硬度和尺寸上。Sugita等研究了稻壳灰活性与其煅烧温度之间的关系以及工程上的可行性，并提出了一种制备高活性稻壳灰的新方法———两段煅烧法，以避免烧结。

为防止积灰结渣、烧结腐蚀问题发生，可以考虑如下措施：可将生物质原料与煤炭或泥炭混合燃烧，后者比例不小于30%;管道材料要使用具有抗腐蚀功能的富铬钢材或者镀铬;尽可能使用较低的蒸汽温度;如有可能，使用淋溶过的生物质原料，如农作物收割后置于田间，经过雨淋和风干后再使用。

目前，主要的燃烧床床料有Al2O3、Fe2O3，尤其是Fe2O3比SiO2、Al2O3更易与碱金属氧化物、盐反应。南斯拉夫的Boristav等比较了Fe2O3、SiO2、Al2O3三种物质作床料的效果。Bapat等也着重报道了如何降低和克服床料凝结、床壁间、过热器管结渣以及受热面结垢的方法。提出的尝试方法有：1)采用其他替代物质如白云石、长石、菱镁土及石灰石等作床料;2)采用添加剂;3)混入煤或褐煤等其他燃料。

5生物质燃烧技术的发展趋势与展望

近20年来，我国在生物质能燃烧利用方面取得了长足的进步;但与发达国家相比，无论技术层面还是应用层面仍有很大差距。为进一步促进我国生物质能产业的发展，建议政府的有关部门制定优惠政策，研究经济高效的燃烧技术，促进建立生物质燃料收集、预处理和配送体系，鼓励建设和使用生物质发电系统，即与煤混合燃烧发电系统，这将对我国社会经济和环境持续协调发展起到重大深远的影响。我们相信由于生物质的可再生性、环境友好性及对全球气候异常的抑制作用，大力发展生物质能利用及燃烧发电技术前景良好且意义重大。

原标题：生物质燃烧技术综述

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