生物質作為煤、石油、天然氣以外的第四能源，是環保可再生利用的清潔能源。生物質是清潔的低碳燃料，硫和氮含量低的同時，灰分含量也小，燃燒后SO2、NOx和灰塵排放量比化石燃料小得多。由于生物質的燃燒特性與煤類似，大多數生物質鍋爐結構與煤鍋爐類似，層燃鏈爐排列仍然是最主要的生物質燃燒裝置。

1生物質成型燃料和生物質粒子的固化

生物質燃料中經濟實惠的是生物質成型燃料，生物質成型粒子利用秸稈、工資柴、植物果殼等農林廢棄物，通過粉碎-混合-擠壓-干燥等技術壓制而成，可以制作粒子狀、棒狀、塊狀等各種形狀。原料擠壓成型后，密度為0.8-1.4t/m3，能量密度相當于中質煤，燃燒特性明顯改善，火力持久黑煙小，爐膛溫度高，運輸和貯藏方便。

用于生物質成型的方式主要有螺旋擠出式、活塞擠出式、環模滾出式等幾種。目前國內生產的生物質成型機一般為螺旋擠壓式，產能多為0.2-0.4t/h，電機功率為7.5kw-18kw，電加熱功率為2-4kw，生產的成型燃料為棒狀，直徑為50-70mm，單位功耗為70-100kw/h。曲柄活塞沖壓機通常不加熱，成型密度低，容易松動。

2生物質工業鍋爐

從燃燒機理分析，生物質固體燃料與煤炭燃燒機理非常相似，但生物質揮發分析溫度低易著火。實踐表明，直接采用燃煤鍋爐改熱生物質效果差，爐前熱量聚集不穩定，爐前料斗易著火，鍋爐停止和啟動時冒黑煙，熱效率低等問題。

生物質燃料的燃燒特性

國內直燃式生物質工業鍋爐常見的燃燒方式主要有層燃式(包括固定式爐排、下伺服式燃燒、鏈爐排、往復式爐排等)、室燃式(粉體燃燒)、懸浮式(流化床燃燒)。

(1)層燃式

采用分段供給的往復爐排，可以使燃燒區的供給速度不同，利用該特性提高前段爐排的行進速度，解決生物質易燃、燃燒過快的問題。降低爐排后部速度，有助于燃料中固定碳的充分燃燒。在熱功率大的生物質層燃鍋爐中，分段供應的往復爐排列很常見。

鏈爐排列必須根據生物質種類決定爐排列速度和材料層厚度，合理配置前后拱、爐壁、爐膛容積和配風，設置合理的停爐順序，保證生物質燃燒正常進行。

(2)室燃式

目前市售的生物質半氣化自動控制燃燒機，以生物質粒子為燃料的高溫分解氣體為燃料，內膽采用鋯硅結晶，高壓澆筑后用高溫爐燒制，1000度高溫燒制3天

(3)懸浮式(流化床燃燒)

流化床燃燒對燃料的適應性廣，生物質不固化就能在流化床充分燃燒，應用于鍋爐容量大、燃料品種復雜的工業鍋爐，目前國內流化床鍋爐最小容量為7MW。

3生物質層燃鍋爐的獨特結構

3.1鍋爐本體

水管鍋爐對流管容易積灰，難以清掃，生物質灰粒疏松，比煤灰容易附著在對流管上，停爐清掃時間長。相比之水火管鍋爐易清理不易積灰，國外生物質鍋爐主要是水火管鍋爐。國內煙管水火管鍋爐減少煙管數量，降低鋼消耗，成為最適合燃燒生物質的爐型。

3.2爐前煤斗

層燃鍋爐一般通過爐前料斗對爐膛進料，由于生物質燃料非常容易燃燒，為了防止燃燒提前著火或在爐前料斗內燃燒和蔓延，生物質鍋爐前料斗應設置比較完善的燃料遮斷和密封設施，生物質粒燃料鍋爐應采用關風機式鎖定裝置或滾動式撥料裝置進行燃料遮斷。

3.3鍋爐熱效率

目前生物質層燃鍋爐效率低，主要原因是生物質揮發分含量高，碳含量少，爐排部分燃燒激烈，大部分爐床只燃燒少量固定碳，生物質爐排氣困難。為了充分燃燒，空氣過量系數普遍較高，導致鍋爐排煙熱損失增加。加熱面積灰嚴重，傳熱惡化。因此，在設計生物質鍋爐時，應充分考慮這兩點，優化空氣供應，盡可能延長爐膛內煙霧時間，定期清灰。

3.4進洞容積、排出面積

與燃煤鍋爐相比，生物質鍋爐進洞容積需要增加很多，適應生物質燃料高揮發部分的特點，降低進洞溫度，防止爐內焦焦渣，減少NOx的發生。

生物質揮發部分碳含量低，固定碳小，需要適當縮短爐排面積。

3.5爐壁、配風

生物質燃燒一般分為氣化區、燃燒區和燃燒區，通過爐壁將爐膛分為燃料干燥和揮發分析、揮發分燃、固定碳燃燒和燃燒三部分。前拱可高可短，后拱直段可縮短，可通過中間隔墻延長爐膛內煙氣燃燒時間，保證煙氣充分燃燒。未燃固定碳在爐排后軸繼續燃燒，增加后軸溫度，用后風室的風冷卻后軸。

3.6爐排速度

生物質粒子堆積密度低，為了保證供熱，需要增加床的厚度，提高爐排移動速度。但是，過高的移動速度會導致固定碳燃燒不足。這樣固化成顆粒就成了不錯的選擇。

4直燃式生物質層燃鍋爐實例

一臺DZL4-1.25-T燃生物質蒸汽鍋爐的熱力計算和能效測試結果顯示，根據生物質燃料特性以及生物質層燃鍋爐特殊進行設計的燃生物質顆粒燃料蒸汽鍋爐，已經可以滿足正常使用的要求。

5結論

通過煤炭鍋爐的改造和添加環境保護設備，基本上可以滿足用戶對鍋爐的力量、環境保護的要求，但這不是生物質粒子最好的燃燒方式，同時生物質原材料的收集、運輸、加工的產業化程度還不高，我國的生物質利用還有很長的路要走。