生物质燃烧技术综述

　　利用清洁、可再生生物质能源燃烧发电技术日益受关注。本文介绍了生物质燃料特性、利用情况、当今主流燃烧技术及生物质燃烧发电概况及遇到的问题，同时还对生物质与煤混烧技术及城市生活垃圾焚烧发电作了简单介绍。

　　生物质是一种分布广、资源量丰富的清洁可再生资源，其能源化利用过程可导致CO2零排放，因此生物质能的研究与开发日益受到各国政府、专家、工业界的关注。目前生物质能的主要开发利用技术包括生物质的固化、气化、液化以及燃烧技术，其能源产品有成型固体燃料、炊事燃气、液体燃料(生物油、柴油、汽油等)、电、热(或暖气)。生物质因具有挥发分高、炭活性高，N、S含量低(含N量0.5%～3%、含S量一般仅0.1%～0.5%)，灰分低，生命周期内燃烧过程CO2零排放等特点，很适合燃烧转化利用，是一种优质燃料。在我国，发展生物质燃烧技术既能缓解温室效应，又能充分的利用废弃生物质资源，改善或提升农民的生活条件，而且对现有的燃烧设备不需作较大改动，因此有着非常明显的社会意义与经济意义，符合我国现阶段国情和生物质开发利用水平。

　　生物质(biomass)是指有机物中除化石燃料外的所有来源于动、植物能再生的物质。生物质能则是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量。生物质包括林木废弃物(木块、木片、木屑、树枝等)、农业废弃物、水生植物、油料植物、有机物加工废料、人畜粪便及城市生活垃圾等。生物质资源量巨大，年产量约1460亿吨。我国每年仅农作物秸秆(稻秆、麦秆、玉米秆等)产量可达7.5亿吨，人畜粪便3.8亿吨，薪柴年产量(包括木材砍伐的废弃物)约为1.7亿吨，农业加工残余物(稻壳、蔗渣等)约为0.84亿吨，城市生活垃圾污水中的有机物约为0.56亿吨，还有工业排放的大量有机废料、废渣，每年生物质资源总量折合成标准煤约2～4亿吨。如果包括生活垃圾，则资源量更大。

　　自1992年世界环境与发展大会后，欧美国家开始全力发展生物质能。欧盟规划2010年可再次生产的能源比例达12%，每年可替代2000万吨石油，其中成本较低的生物质能约占80%。美国1999年明白准确地提出规划到2010年生物制品及生物质能的产量将为当时水平的3倍，生物质能比达10%。由此可见，生物质能在一些发达国家应用比较广泛。相对而言，我国在生物质能现代化利用方面的成功例子很少，相应的开发研究急需加强。在众多的转化利用技术中，生物质燃烧技术无疑是最简便可行的高效利用生物质资源的方式之一。

　　生物质燃料中易燃部分主要是纤维素、半纤维素、木质素。燃烧时纤维素、半纤维素和木质素首先放出挥发分物质，最后转变成炭。几种典型的生物质组成成分见表1。

　　燃料着火前为吸热反应;到着火温度以后，生成气相燃烧火焰和固相表面燃烧的光辉火焰，为放热反应。具体的燃烧性能见表2。部分生物质燃烧特性曲线生物质燃烧技术及发电

　　目前开发适用于各种工业锅炉生物质燃烧技术，是生物质能有效利用的重要方法。下面主要介绍几种传统的锅炉燃烧技术和新兴的流化床燃烧技术。3.1.1传统的锅炉技术

　　传统的层燃技术是指生物质燃料铺在炉排上形成层状，与一次配风相混合，逐步地进行干燥、热解、燃烧及还原过程，可燃气体与二次配风在炉排上方的空间充分混合燃烧，可分为炉排式和下饲式。

　　炉排式：炉排形式种类较多，包括固定床、移动炉排、旋转炉排和振动炉排等，可适于含水率较高，颗粒尺寸变化较大以及水分含量较高的生物质燃料，具有较低的投资和操作成本，一般额定功率小于20MW。在丹麦，开发了一种专门燃烧已经打捆秸秆的燃烧炉，采取了液压式活塞将一大捆的秸秆通过输送通道连续地输送至水冷的移动炉排。由于秸秆的灰熔点较低，通过水冷炉墙或烟气循环的方式来控制燃烧室的温度，使其不超过900℃。国内生活垃圾发电厂几乎都采用这种炉型燃烧。

　　下饲式：作为一种简单廉价的技术，广泛的应用于中、小型系统，燃料通过螺旋给料器从下部送至燃烧室，简单、易于操作控制，适用于含灰量较低和颗粒尺寸较小的生物质燃料。

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