0、引言
生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機(jī)體，包括所有的動(dòng)植物和微生物。生物質(zhì)能是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，具有可再生和環(huán)境友好的雙重屬性。我國(guó)是世界上最大的農(nóng)業(yè)國(guó)家，具有豐富的生物質(zhì)資源。據(jù)估計(jì)，目前我國(guó)農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)總量約6億t，相當(dāng)于3億t標(biāo)煤，預(yù)計(jì)到2010年會(huì)增至8億t，相當(dāng)于3.5 -4億t標(biāo)煤，年可提供林業(yè)生物質(zhì)約9億t，其中可作能源用途的資源約3億t：林加工剩余物約2000萬(wàn)t，薪炭林約2270萬(wàn)t，用材林約11790萬(wàn)t，灌木林約3 390萬(wàn)t，疏林約720萬(wàn)t以及其他林業(yè)廢棄物，富通新能源生產(chǎn)銷售
顆粒機(jī)、
秸稈顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒機(jī)、松木木屑顆粒燃料出售。
由于農(nóng)作物秸稈松散，能量密度低，大規(guī)模收集、運(yùn)輸和貯存的費(fèi)用較高。以秸稈為燃料的生物質(zhì)發(fā)電廠規(guī)模受到原料收集半徑的限制，裝機(jī)容量通常為兆瓦級(jí)，與煤電相比有較大差距，因而發(fā)電效率較低，通常在20%～30%之間。此外，農(nóng)作物秸稈供應(yīng)具有周期性，每年集中在農(nóng)作物收獲的幾個(gè)月內(nèi)。為了保證常年供電需存儲(chǔ)大量秸稈，這樣就需要大量的貯藏空間，進(jìn)一步增加了投資和運(yùn)行成本，且存在著天氣影響和火災(zāi)隱患等問題。因此，與常規(guī)燃煤電廠相比，生物質(zhì)能發(fā)電存在著投資高、成本高和效率低等缺點(diǎn)。
生物質(zhì)一煤混合燃燒是將生物質(zhì)在傳統(tǒng)的燃煤鍋爐中與煤混合燃燒的技術(shù)，屬于可再生能源和化石能源的綜合利用范疇。它充分地利用了現(xiàn)有燃煤發(fā)電廠的巨額投資和基礎(chǔ)設(shè)施，在現(xiàn)階段是一種低成本、低風(fēng)險(xiǎn)的可再生能源利用方式，不但有效彌補(bǔ)了化石燃料的短缺，減少了傳統(tǒng)污染物(S0，，NO。等和溫室氣體（CO，，CH4等）的排放，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，而且促進(jìn)了生物質(zhì)燃料市場(chǎng)的形成，發(fā)展了區(qū)域經(jīng)濟(jì)，提供了就業(yè)機(jī)會(huì)。在許多國(guó)家，混合燃燒是完成CO，減排任務(wù)最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)選擇。
1、生物質(zhì)一煤混合燃燒技術(shù)進(jìn)展
1.1國(guó)外技術(shù)進(jìn)展
國(guó)外的生物質(zhì)一煤混合燃燒技術(shù)處于起步階段，在美國(guó)和歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家己建成一定數(shù)量生物質(zhì)一煤混合燃燒發(fā)電示范工程。電站裝機(jī)容量通常在50～700 MW之間，少數(shù)系統(tǒng)在5-50MW之間。燃料包括農(nóng)作物秸稈、廢木材、城市固體廢物以及淤泥16]等。混合燃燒的主要設(shè)備是煤粉爐，亦有發(fā)電廠使用層燃爐和流化床技術(shù)。另外，將固體廢物（如生活垃圾或廢舊木材等）放入水泥窯中焚燒也是一種生物質(zhì)混合燃燒技術(shù)，并己得到應(yīng)用。
以荷蘭Gelderland電廠為例‘釘，它是歐洲在大容量鍋爐中進(jìn)行混合燃燒最重要的示范項(xiàng)目之一，以廢木材為燃料，鍋爐機(jī)組選用635 MW煤粉爐。木材燃燒系統(tǒng)獨(dú)立于燃煤系統(tǒng)，對(duì)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)沒有影響。系統(tǒng)于1995年投入運(yùn)行，現(xiàn)已商業(yè)化運(yùn)行。每年平均消耗約6萬(wàn)t木材（干重），相當(dāng)于鍋爐熱量輸入的3% -4%，替代燃煤約4.5萬(wàn)t，輸出電力20 MW，為未來混合燃燒項(xiàng)目提供了直接經(jīng)驗(yàn)。
1.2 國(guó)內(nèi)技術(shù)進(jìn)展
我國(guó)生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電技術(shù)的研究起步較晚，目前缺乏先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，僅有一些試驗(yàn)研究。劉豪通過對(duì)1種煤樣和2種生物質(zhì)樣及其以不同的比例混合所得的試樣進(jìn)行了燃燒特性分析，結(jié)果表明，在煤中加入生物質(zhì)后著火燃燒提前；當(dāng)在試驗(yàn)用煤中加入生物質(zhì)(質(zhì)量比為1：l)后，NOx轉(zhuǎn)變率降低了2% - 33%，SOx轉(zhuǎn)變率降低了10% - 17%。
肖軍研究了低溫?zé)峤馍镔|(zhì)和煤混燃的特性，發(fā)現(xiàn)熱解生物質(zhì)的燃燒性能相近，組成結(jié)構(gòu)相似，長(zhǎng)焰煤與熱解鋸屑混燃可以有效地降低著火溫度，而熱解鋸屑與無煙煤混燃時(shí)分別燃燒，不產(chǎn)生協(xié)同效果；熱解鋸屑與長(zhǎng)焰煤、無煙煤混燃能夠有效地提高煤的著火性能。
閔凡飛研究了不同變質(zhì)程度煤、生物質(zhì)以及煤和不同比例生物質(zhì)的混合燃料的燃燒特性，結(jié)果表明，在褐煤和煙煤中加入生物質(zhì)后，燃燒特征溫度降低，燃燒速率增大；無煙煤中加入生物質(zhì)后，對(duì)其著火溫度影響較小，燃盡溫度降低。
2005年12月26日，首個(gè)農(nóng)作物秸稈與煤粉混燒發(fā)電項(xiàng)目在山東棗莊十里泉發(fā)電廠竣工投產(chǎn)，引進(jìn)了丹麥BWE公司的技術(shù)與設(shè)備，對(duì)發(fā)電廠1臺(tái)14kW機(jī)組的鍋爐燃燒器進(jìn)行了秸稈混燒技術(shù)改造，預(yù)計(jì)年消耗秸稈10.5萬(wàn)t，可替代原煤約7.56萬(wàn)t。
2、生物質(zhì)一煤混合燃燒方式
混燃技術(shù)可分為直接混合燃燒、間接混合燃燒和并聯(lián)燃燒3種方式，其各具優(yōu)缺點(diǎn)，且都己在示范或商業(yè)化項(xiàng)目中得到實(shí)施。
2.1 直接混合燃燒
直接混合燃燒是指經(jīng)前期處理的生物質(zhì)直接輸入燃煤鍋爐中使用，可分為4種基本形式。
(1)生物質(zhì)燃料與煤在給煤機(jī)的上游混合，然后被送入磨煤機(jī)，按混合燃燒要求的速度分配至所有的粉煤燃燒器。原則上這是最簡(jiǎn)單的方案，投資成本最低。然而有降低燃煤鍋爐出力的風(fēng)險(xiǎn)，僅用于有限類型的生物質(zhì)和非常低的混合燃燒比例。
(2)將生物質(zhì)搬運(yùn)、計(jì)量和粉碎設(shè)備獨(dú)立配置，生物質(zhì)粉碎后輸送至管路或燃燒器。這需要在鍋爐正面安裝生物質(zhì)燃料輸送管道，使鍋爐正面顯得更加擁擠。
(3)將生物質(zhì)的搬運(yùn)和粉碎設(shè)備獨(dú)立配置，并使用專用燃燒器燃燒，其投資成本最高，但對(duì)鍋爐正常運(yùn)行影響最小。
(4)將生物質(zhì)作為再燃燃料，控制NOx的生成。生物質(zhì)在位于燃燒室上部為特定目的而設(shè)計(jì)的燃燒器中燃燒。目前僅進(jìn)行了小規(guī)模的試驗(yàn)工作，是未來的發(fā)展方向。
2.2間接混合燃燒
間接混合燃燒是指生物質(zhì)氣化之后，將產(chǎn)生的生物質(zhì)燃?xì)廨斔椭铃仩t燃燒。這相當(dāng)于用氣化器替代粉碎設(shè)備，即將氣化作為生物質(zhì)燃料的一種前期處理形式。大多數(shù)混合燃燒鍋爐機(jī)組選用以空氣為氣化劑，常壓循環(huán)流化床木屑?xì)饣癄t技術(shù)。間接燃燒無需氣體凈化和冷卻，其投資成本較低，氣化產(chǎn)物在800～900℃時(shí)通過熱煙氣管道進(jìn)入燃燒室，鍋爐運(yùn)行時(shí)存在一些風(fēng)險(xiǎn)。替代方案是在生物質(zhì)燃?xì)膺M(jìn)入鍋爐燃燒室前先冷卻和凈化。
2.3并聯(lián)燃燒
并聯(lián)燃燒是指生物質(zhì)在獨(dú)立的鍋爐中燃燒，將生產(chǎn)的蒸汽供給發(fā)電機(jī)組。并聯(lián)燃燒使用了完全分離的生物質(zhì)燃燒系統(tǒng)，產(chǎn)生的蒸汽用于主燃煤鍋爐系統(tǒng)，提高工質(zhì)參數(shù)，轉(zhuǎn)化效率高。間接混合燃燒和并聯(lián)燃燒裝置的投資高于直接混合燃燒裝置，但可利用難以使用的燃料（高堿金屬和氯元素含量的生物質(zhì)），且分離了生物質(zhì)灰和煤灰，利于后期處理。
3、混合燃燒對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行和排放物的影響
選擇混合燃燒方案時(shí)應(yīng)盡可能不干涉整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要安裝專用的生物質(zhì)搬運(yùn)、處理和點(diǎn)火設(shè)備，增加了投資。農(nóng)作物秸稈中堿金屬和Cl元素含量較高，運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)問題，如增加了鍋爐燃燒室和對(duì)流傳熱管束的灰分沉積速度，加快了煙氣側(cè)的腐蝕速率，這不僅是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，也是一個(gè)復(fù)雜的氣固兩相流湍流輸送問題，而且受鍋爐設(shè)計(jì)和鍋爐運(yùn)行條件等因素的影響。生物質(zhì)燃燒生成的污染物與煤有較大不同，有可能干擾脫硫、除塵和脫硝設(shè)備的正常運(yùn)行。
3.1混合灰的特性和對(duì)灰分沉積的影響
煤灰屬于鋁硅酸鹽，其中Fe，Ca，K和Mg等造渣元素含量相對(duì)較低，難以溶解，具有較低的結(jié)渣和腐蝕趨向。秸稈灰是由石英和簡(jiǎn)單無機(jī)物（如Fe，Ca，Mg和Na等）以及S、磷酸鹽和Cl組成，溶解溫度較低，具有較高的結(jié)渣、結(jié)垢和腐蝕趨向。木材灰的化學(xué)成分在許多方面與秸稈灰類似，但Si0，，Ca0含量有較大不同。丹麥Studstrup電站#1機(jī)組1996年進(jìn)行的秸稈一煤混合燃燒示范試驗(yàn)用煤和秸稈的基本化學(xué)分析數(shù)據(jù)見表1。
影響生物質(zhì)灰沉積的因素可分為與固體顆粒有關(guān)因素（熱遷移和慣性撞擊）和與氣體有關(guān)因素（凝結(jié)和化學(xué)反應(yīng)）。熱遷移是由于爐內(nèi)存在溫度梯度而驅(qū)使灰分顆粒從高溫區(qū)向低溫區(qū)運(yùn)動(dòng)，這對(duì)直徑小于10 um的顆粒尤為重要。對(duì)于直徑大于10um的顆粒，慣性力是造成灰粒向受熱面的壁面輸送的重要因素，當(dāng)含灰粒氣流轉(zhuǎn)向時(shí)，具有較大慣性動(dòng)量的灰粒離開氣流而撞擊到受熱面的壁面上。凝結(jié)和化學(xué)反應(yīng)是指在火焰中，燃料中無機(jī)物組分處于極高溫度狀態(tài)，許多無機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，然后以硫酸鹽或氯化物的形式冷凝在飛灰顆粒和受熱面的壁面上，從而使積灰層增厚。
Studstrup試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)秸稈混合燃燒比達(dá)到熱輸入的20%時(shí)，其主要影響為：釋放鉀化合物進(jìn)入氣相，這些化合物隨后冷凝在灰顆粒和沉積物表面，通過對(duì)收集到的飛灰和沉積物樣品的詳細(xì)礦物學(xué)分析，觀察到的最重要改變是鉀鋁硅酸鹽的含量動(dòng)態(tài)增加，高溫下冷凝的鉀化合物和鋁硅酸鹽組分之間形成交錯(cuò)結(jié)構(gòu)。在飛灰和沉積物樣品的顆粒表面也觀察到富集K元素和S元素，在顆粒表面形成了薄薄一層K.SO。，這在掃描電子顯微鏡X射線圖中清晰可見。
在許多實(shí)例中，對(duì)于過多積灰引起運(yùn)行問題所采取的適當(dāng)措施是降低生物質(zhì)混合燃燒比，或者增加在線凈化系統(tǒng)的能力，使積灰控制在可接受水平。歐洲有限的經(jīng)驗(yàn)表明，混合燃燒比占熱輸入的5% - 10%沒有明顯問題，但比例超過10%就可能出現(xiàn)問題。另外，收割后的秸稈如果仍然放置在農(nóng)田內(nèi)，其含有的大部分K元素會(huì)被雨水沖洗掉，使用經(jīng)過雨水沖洗的秸稈，結(jié)渣問題會(huì)大大減輕。
3.2鍋爐煙氣側(cè)的腐蝕
由于金屬表面起保護(hù)作用的氧化層溶解在硅酸鹽熔渣中，使金屬暴露在化學(xué)成分的侵蝕中，灰分沉淀物包含的化學(xué)成分可能引起金屬表面的腐蝕。另外，在非常高的堿金屬環(huán)境中，可導(dǎo)致如下的腐蝕反應(yīng)
在日德蘭半島Grenaa的80 MW循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行了煙氣測(cè)腐蝕試驗(yàn)，煤和秸稈的熱輸入比為1:1，結(jié)果表明過熱器管壁腐蝕速率比單獨(dú)使用煤時(shí)的速率快5 -25倍。在最初運(yùn)行的6個(gè)月，系統(tǒng)運(yùn)行從未超過額定負(fù)荷的80%，沒有出現(xiàn)過熱器結(jié)垢等問題。當(dāng)增加出力至100%時(shí)，鍋爐溫度從850℃增至約900 -1000℃，鍋爐和過熱器表面出現(xiàn)了嚴(yán)重的結(jié)垢問題。運(yùn)行18個(gè)月以后，發(fā)現(xiàn)腐蝕損害了過熱器元件，而此時(shí)蒸汽溫度是505℃。損害非常嚴(yán)重，需要更換過熱器元件。
3.3對(duì)除塵效率的影響
生物質(zhì)的含灰量較低，生物質(zhì)與煤混合燃燒通常導(dǎo)致煙塵總量降低。但生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的固體顆粒與煤有較大不同，其無機(jī)物特性決定了在火焰中可能產(chǎn)生大量的亞微粒煙塵，混合灰中會(huì)包括大量非常細(xì)的懸浮微粒，可能導(dǎo)致傳統(tǒng)除塵設(shè)備出現(xiàn)問題。當(dāng)采用靜電除塵器時(shí)，與單獨(dú)燃煤對(duì)比，增加了煙氣中顆粒物含量。當(dāng)采用布袋除塵器時(shí)，非常細(xì)小的懸浮微粒可能堵塞布袋，清潔時(shí)非常困難，且增加了系統(tǒng)壓力。
3.4 混合灰的利用和處理
生物質(zhì)與煤混合燃燒將產(chǎn)生混合灰，即由煤灰和生物質(zhì)灰所組成。混合灰的物理和化學(xué)性質(zhì)主要由煤灰和生物質(zhì)灰的成分和性質(zhì)以及混合燃燒比所決定。利用和處置這些混合灰應(yīng)仔細(xì)分析其成份和性質(zhì)，對(duì)于高附加值部分（特別是飛灰）的利用，需要符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。目前，缺乏農(nóng)作物秸稈燃燒特性的完整數(shù)據(jù)，但已有數(shù)據(jù)和理論認(rèn)為堿、氯和共他組分會(huì)降低混凝土的幾個(gè)重要特性，具體的相關(guān)研究正在進(jìn)行之中。
4、結(jié)束語(yǔ)
目前，我國(guó)尚有總裝機(jī)容量約1億kW的小火電廠，平均發(fā)電煤耗在400 9標(biāo)煤以上，有的甚至超過500 9標(biāo)煤，比大型先進(jìn)發(fā)電機(jī)組的煤耗高約30%～ 40%，既是能源浪費(fèi)大戶，又是環(huán)境污染大戶。在各工礦企業(yè)的自備電廠、供熱供汽動(dòng)力站中還有大量的中小容量鍋爐。國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策將限制和逐步淘汰小火電機(jī)組，并將其列為結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)領(lǐng)域。2005年12月國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》，將單機(jī)容量5萬(wàn)kW及以下的常規(guī)小火電機(jī)組列入淘汰范圍。但是，簡(jiǎn)單地關(guān)停和淘汰小火電機(jī)組，不僅造成大量資產(chǎn)浪費(fèi)，而且影響地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。如果采用生物質(zhì)一煤混合燃燒技術(shù)，既節(jié)約了大量的基礎(chǔ)投資，又節(jié)約了能源，保護(hù)了環(huán)境，為我國(guó)小火電機(jī)組的技術(shù)改造和再利用開辟了一條新的途徑，是一舉多得的好事。
生物質(zhì)一煤混和燃燒發(fā)電技術(shù)是新生事物，需要國(guó)家制定生物質(zhì)發(fā)電電價(jià)優(yōu)惠政策和稅收優(yōu)惠政策等給予大力支持。但是，由于難以準(zhǔn)確計(jì)量等問題，發(fā)改委2006年1月出臺(tái)的《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》中規(guī)定“發(fā)電消耗熱量中常規(guī)能源超過20%的混燃發(fā)電項(xiàng)目．視同常規(guī)能源發(fā)電項(xiàng)目”，使混合燃燒無法享受到補(bǔ)貼電價(jià)，制約了技術(shù)進(jìn)步和推廣。因此，建議國(guó)家有關(guān)部門組織科技攻關(guān)徹底解決計(jì)量問題，制定鼓勵(lì)與支持生物質(zhì)一煤混合燃燒發(fā)電的產(chǎn)業(yè)政策（如調(diào)整為混合燃燒的小火電機(jī)組允許其繼續(xù)運(yùn)行），研究相關(guān)電價(jià)扶持（如與生物質(zhì)能發(fā)電享受同等待遇等）和稅收優(yōu)惠政策，以及全額收購(gòu)上網(wǎng)電量等辦法，引導(dǎo)各種經(jīng)濟(jì)成份投資生物質(zhì)能的開發(fā)利用，加快我國(guó)資源節(jié)約型社會(huì)和環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)。
相關(guān)顆粒機(jī)秸稈壓塊機(jī)產(chǎn)品：
1、
秸稈顆粒機(jī)
2、
木屑顆粒機(jī)
3、
秸稈壓塊機(jī)
