蘇衍坤

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院龍巖分院，福建　龍巖　364000）

　　摘要：能源緊缺已經(jīng)是全球共同關(guān)注的世界性問題，在各個行業(yè)都在進行能源節(jié)約相關(guān)的改造工作。鍋爐是一個高耗能的設(shè)備，人們一直在尋找著能替代傳統(tǒng)燃煤鍋爐的新型技術(shù)。生物質(zhì)能是一種新型清潔能源，可以再生循環(huán)利用，在使用的過程中也很環(huán)保。在當前實行節(jié)能減排的大環(huán)境下，生物質(zhì)能鍋爐的使用，可以有效地減少工業(yè)生產(chǎn)過程中的溫室氣體排放，減輕環(huán)境污染，促進能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

　　1引言

　　隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，世界對于能源的需求不斷增加，但是自然資源卻是在日益枯竭。同時由于能源消耗帶來的環(huán)境問題也越來越受人們的重視，能源與環(huán)境的矛盾愈發(fā)成為全球關(guān)注的中心，也是經(jīng)濟發(fā)展和社會進步必須解決的問題。為了做到能源與環(huán)境的平衡與和諧，人們正不斷研制脫離于自然資源的新能源。

　　我國是一個煤炭使用大國，不管是日常生活還是工業(yè)生產(chǎn)，煤炭都是傳統(tǒng)的主要能源來源，其中工業(yè)鍋爐更是耗煤大戶。燃煤工業(yè)鍋爐由于其熱效率較低，排放污染嚴重，正受各地政府限制使用，轉(zhuǎn)而大力倡導清潔能源的使用和推廣。生物質(zhì)燃料與煤炭相比，具有資源儲備豐富、可以循環(huán)再生以及相對清潔、廉價高效等優(yōu)勢。因此，用燃生物質(zhì)燃料取代燃煤工業(yè)鍋爐已然成為深受社會接受、企業(yè)歡迎的過渡性解決方案。

　　2生物質(zhì)能在鍋爐中使用的優(yōu)勢

　　煤、石油、天然氣是目前大量使用的能源，生物質(zhì)能是這三種之外的第四大能源，三大資源都是可以探明儲量，短期不可再生的能源，而生物質(zhì)能蘊藏在植物和微生物等可以生長出來的有機物中，這是一種可再生的清潔能源，既可以循環(huán)的使用，且在使用的過程中基本符合環(huán)保的要求。生物質(zhì)能的來源非常豐富，在人們的生產(chǎn)活動過程中會產(chǎn)生大量諸如秸稈、屑末等廢棄物，這些都可以作為生物質(zhì)能的來源。從另外角度上看，生物質(zhì)能的利用在很大的程度上保護了環(huán)境，減少了大氣的污染，同時緩解了能源緊張的局面。

　　3生物質(zhì)顆粒燃料分析

　　生物質(zhì)顆粒燃料，即生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)，是在特定的溫度和壓力下，將秸稈之類的生物質(zhì)能源來源壓縮成顆粒狀等成型燃料，這種壓縮技術(shù)可以將原有的生物質(zhì)體積極大的縮小。因為生物質(zhì)燃料主要是由植物的桿葉等組成的，這些東西一般體積比較大，密度卻很小，如果直接使用，不管是運輸還是存儲都會帶來不必要的資源浪費，因此對于生物質(zhì)的壓縮成型就成為必要的工序。生物質(zhì)的燃燒值約為標準煤的百分之五十五，為燃油的百分之四十，在很大的程度上改善了燃料的燃燒性能，提高了燃料的利用效率，這一系列的優(yōu)點，使得生物質(zhì)固體成型成為生物質(zhì)能發(fā)展的方向。

　　生物質(zhì)燃料在燃燒后只剩下水和二氧化碳，對環(huán)境幾乎沒有影響，再加上其可再生性，生物質(zhì)能具有廣闊的發(fā)展前景，對于生物質(zhì)能的合理開發(fā)利用，是解決我國能源緊張和環(huán)境污染問題的有效途徑。生物質(zhì)的化學成分很復雜，主要由高分子有機化合物組成，且生物質(zhì)的燃燒指標和標準煤的成分差不多，但是固定碳的含量低，含氫量高，這樣的組成成分使得生物質(zhì)可以很好的燃燒。生物質(zhì)中有低分子的碳氫化合物，是由燃料中的碳和氫結(jié)合而成的，因此生物質(zhì)在達到一定的溫度后就會分解并且揮發(fā)，容易著火。在作為燃料使用時，生物質(zhì)容易被引燃，在燃燒的過程中二氧化碳和二氧化硫的排放量很少，極大的減少了鍋爐使用對于空氣的污染^[1]。

　　4生物質(zhì)燃料在工業(yè)鍋爐中的應用

　　以生物質(zhì)顆粒為燃料的鍋爐，其形式主要有兩種，流化床鍋爐和層燃鍋爐。流化床鍋爐的受熱面容易磨損，且有著較高的運行成本，而層燃鍋爐沒有這樣的問題，層燃鍋爐的結(jié)構(gòu)比較簡單，操作簡潔方便，安裝的成本和運行維護的費用較低，在很多的小企業(yè)中層燃鍋爐得到廣泛的應用。隨著人們環(huán)保意識的提高，對于燃煤工業(yè)鍋爐的生物質(zhì)改造已經(jīng)在很多企業(yè)開展，生物質(zhì)在燃料中的利用潛力很大[4]。

　　以生物質(zhì)顆粒為燃料的層燃工業(yè)鍋爐中，生物質(zhì)顆粒具有很大的揮發(fā)性，在鍋爐中的溫度達到其揮發(fā)應有的溫度時，燃料能夠在有風的情況下迅速燃燒，鍋爐的負荷可以通過給料量來調(diào)整，燃燒產(chǎn)生的煙氣可以在對流煙道中進行換熱，在有除塵器進行必要的凈化處理，最后排出，整個燃燒和供熱的過程就此完成。鍋爐上裝配有全自動的吹灰裝置，會定時清掃爐膛和煙管，避免鍋爐中大量煙灰的出現(xiàn)，從而保障鍋爐的安全高效運行。通過PLC控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)鍋爐的全自動操作運行。

　　爐排層狀燃燒是生物質(zhì)顆粒層燃鍋爐最常采用的燃燒方式，這種方式中，爐排的面積很大，其運行的速度可以根據(jù)需要進行必要的調(diào)整，且在爐膛內(nèi)有足夠的懸浮空間，能夠有效地延長燃燒物質(zhì)在爐膛內(nèi)的停留時間，使燃料的燃燒更加的充分^[2]。生物質(zhì)燃燒顆粒在給料系統(tǒng)中首先要進入爐排的預熱區(qū)，因此在進入主排爐前，燃料的溫度已經(jīng)很接近其燃點，引燃的位置得到了提前。在配風的工作影響下，燃料經(jīng)過燃燒的整個過程，最后經(jīng)螺旋冷渣機排出爐外^[3]。

　　5燃生物質(zhì)鍋爐的熱效率分析

　　選擇蒸發(fā)量與蒸汽壓力一致的燃生物質(zhì)鍋爐和燃煤鍋爐作為實驗的標本，蒸汽量都為4噸，兩者的額定蒸汽壓力都為1.25MPa，將兩者都放在蒸汽壓力為0.8MPa的狀態(tài)下進行能效對比。

　　首先列出鍋爐正平衡熱效率公式：

　　6結(jié)語

　　從熱效率計算結(jié)果可以看到，燃生物質(zhì)鍋爐比傳統(tǒng)燃煤鍋爐的熱效率要高，更符合工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗的發(fā)展要求。燃煤工業(yè)鍋爐消耗了我國大量的煤炭，也是環(huán)境惡化的重要污染源。盡可能的開發(fā)使用清潔能源是實現(xiàn)節(jié)能減排任務的主要手段，生物質(zhì)燃料的特質(zhì)正符合了目前工業(yè)鍋爐改造的要求，是解決目前能源危機和環(huán)境污染的重要手段。

　　參考文獻

　　[1]耿春梅，陳建華，王歆華，楊文，殷寶輝，劉紅杰，白志鵬.生物質(zhì)鍋爐與燃煤鍋爐顆粒物排放特征比較[J].環(huán)境科學研究，2013，06:666-671.

　　[2]王小聰，李茂東，黎華，張振頂.生物質(zhì)顆粒層燃工業(yè)鍋爐節(jié)能減排技術(shù)分析與測試研究[J].環(huán)境工程，2012，S2:465-466+266.

　　[3]羅小金.生物質(zhì)顆粒燃料燃燒的試驗研究[D].吉林大學，2008.

　　[4]鄭書平.燃生物質(zhì)鍋爐在工業(yè)中的應用優(yōu)勢[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2014，17:43-45.