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中图分类号： TK223文献标识码： A
一、生物质能的特点与发展生物质能意义
（一）生物质能的特点
1、可再生性
生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；
2、低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的硫化物、氮氧化物较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；
3、广泛分布性
缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能。
4、生物质燃料总量十分丰富
根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。
（二）发展生物质能意义
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。国外生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其它诸如加拿大、丹麦、荷兰、德国、法国、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。
我国生物质能研究开发工作，起步较晚。随着经济的发展，开始重视生物质能利用研究工作，从八十年代起，将生物质能研究开发列入国家攻关计划，并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能产业。生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40%来自生物质能，我国农村能源的70%是生物质，我国有丰富的生物质能资源，仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，对生物质能的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。因此，科学地利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。
二、生物质能发电工艺
生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧,将燃烧产生的能量用于发电。当今用于发电的生物质锅炉主要包括流化床生物质锅炉和层燃锅炉。
（一）流化床燃烧技术
流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于燃料颗粒燃烧时的状态,流化床颗粒是处于流态化的燃烧反应和热交换过程。生物质燃料水分比较高,采用流化床技术,有利于生物质的完全燃烧,提高锅炉热效率。生物质流化床可以采用砂子、燃煤炉渣等作为流化介质,形成蓄热量大、温度高的密相床层,为高水分、低热值的生物质提供优越的着火条件,依靠床层内剧烈的传热传质过程和燃料在床内较长的停留时间,使难以燃尽的生物质充分燃尽。另外,流化床锅炉能够维持在 850℃稳定燃烧，可以有效遏制生物质燃料燃烧中的沾污与腐蚀等问题，且该温度范围燃烧NOx排放较低,具有显著的经济效益和环保效益。但是,流化床对入炉燃料颗粒尺寸要求严格,因此需对生物质进行筛选、干燥、粉碎等一系列预处理,使其尺寸、状况均一化,以保证生物质燃料的正常流化。对于类似稻壳、木屑等比重较小、结构松散、蓄热能力比较差的生物质,就必须不断地添加石英砂等以维持正常燃烧所需的蓄热床料,燃烧后产生的生物质飞灰较硬,容易磨损锅炉受热面。此外,在燃用生物质的流化床锅炉中发现严重的结块现象，其形成的主要原因是生物质本身含有的钾、钠等碱金属元素与床料(通常是石英砂)发生反应，形成K20·4Si02和Na20·2Si02的低温共熔混合物，其熔点分别为870℃和760℃，这种粘性的共晶体附着在砂子表面相互粘结，形成结块现象。为了维持一定的流化床床温,锅炉的耗电量较大,运行费用相对较高。
（二）层燃燃烧技术
层燃燃烧是常见的燃烧方式,通常在燃烧过程中,沿着炉排上床层的高度分成不同的燃烧阶段。层燃锅炉的炉排主要有往复炉排、水冷振动炉排及链条炉排等。采用层燃技术开发生物质能,锅炉结构简单、操作方便、投资与运行费用都相对较低。由于锅炉的炉排面积较大,炉排速度可以调整,并且炉膛容积有足够的悬浮空间,能延长生物质在炉内燃烧的停留时间,有利于生物质燃料的充分完全燃烧。但层燃锅炉的炉内温度很高,可以达到1000℃以上,灰熔点较低的生物质燃料很容易结渣。同时,在燃烧过程中需要补充大量的空气,对锅炉配风的要求比较高,难以保证生物质燃料的充分燃烧,从而影响锅炉的燃烧效率。
三、国内外生物质锅炉的开发及应用
生物质发电在发达国家己受到广泛重视，在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典等欧洲国家和北美，生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。
（一）国外生物质锅炉的开发及应用
生物质锅炉的技术研究工作最早在北欧一些国家得到重视，随焉在美国也开展了大量研究开发，近几年由于环境保护要求日益严格和能源短缺，我国生物质燃烧锅炉的研制工作也取得了进展。生物质
燃料锅炉国内外发展现状示于表1。
美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术及燃烧技术，并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备；日本在20世纪30年代开始研究机械活塞式成型技术处理木材废弃物，1954年研制成棒状燃料成型机及相关的燃烧设备；70年代后期，西欧许多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究，各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备。
丹麦BWE公司秸杆直接燃烧技术的锅炉采用振动水冷炉排，自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器。位于加拿大威廉斯湖的生物质电厂以当地的废木料为燃料，锅炉采用设有BW“燃烧控制区”的双拱形设计和底特律炉排厂生产的DSH水冷振动炉排，使燃料燃烧完全，也有效地降低了烟气的颗粒物排放量。同时，还在炉膛顶部引入热空气，从而在燃烧物向上运动后被再次诱入浑浊状态，使固体颗粒充分燃烧，提高热效率，减少附带物及烟气排放量。流化床技术以德国KARLBAY公司的低倍率差速床循环流化床生物质燃烧锅炉为代表。该锅炉的特点主要体现在燃烧技术上。高低差速燃烧技术的要点是改变现有常规流化床单一流化床，而采用不同流化风速的多层床“差速流化床结构”。瑞典也有以树枝、树叶等作为大型流化床锅炉的燃料加以利用的实例。国内无锡锅炉厂、杭州锅炉厂、济南锅炉厂等都有燃用生物质的流化床锅炉。
（二）我国生物质锅炉的开发及应用
我国生物质成型燃料技术在20世纪80年代中期开始，目前生物质成型燃料的生产已达到了一定的工业化规模。成型燃料目前主要用于各种类型的家庭取暖炉(包括壁炉)、小型热水锅炉、热风炉，燃烧方式主要为固定炉排层燃炉。河南农业大学副研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉，该燃烧设备采用双层炉排结构，双层炉排的上炉门常开，作为燃料与空气进口；中炉门于调整下炉排上燃料的燃烧和清除灰渣，仅在点火及清渣时打开；下炉门用于排灰及供给少量空气。上炉排以上的空间相当于风室，上下炉排之间的空间为炉膛，其后墙上设有烟气出口。这种燃烧方式，实现了生物质成型燃料的分步燃烧，缓解生物质燃烧速度，达到燃烧需氧与供氧的匹配，使生物质成型燃料稳定、持续、完全燃烧，起到了消烟除尘作用。20世纪80年代末，我国哈尔滨工业大学与长沙锅炉厂等锅炉制造企业合作，研制了多台生物质流化床锅炉，可燃烧甘蔗渣、稻壳、碎木屑等多种生物质燃料，锅炉出力充分，低负荷运行稳定，热效率高达80％以上。浙江大学等也开展了相关研究工作。下面介绍两种国产的代表性锅炉。
1、无锡华光锅炉股份有限公司
锅炉为单锅筒、集中下降管、自然循环、四回程布置燃秸秆炉。炉膛采用膜式水冷壁,炉底布置为水冷振动炉排。在冷却室和过热器室分别布置了高温过热器、中温过热器和低温过热器。尾部采用光管式省煤器及管式空气预热器。炉膛、冷却室和过热器室四周全为膜式水冷壁,为悬吊结构。锅筒中心线标高为32100m。锅炉按半露天。布置进行设计。
2、济南锅炉集团有限公司
济南锅炉集团有限公司在采用丹麦BWE技术生产生物质锅炉的同时,也开发出循环流化床生物质锅炉,其燃料主要为生物质颗粒。其燃料主要通过机械压缩成型,一般不需添加剂,其颗粒密度可达到1～017t/m3,这样就解决了生物质散料因密度低造成的燃料运输量大的问题。但颗粒燃料的生产电耗高,一般每生产1t颗粒燃料需耗电30～
55kW,因而成本较高,大约在300元/t。循环流化床锅炉炉内一般需添加粘土、石英沙等作为底料已辅助燃烧。由于燃料呈颗粒状,因而上料系统同输煤系统一致,很适于中小型燃煤热电厂的生物质改造工程,在国家关停中小型燃煤(油)火力热电政策和鼓励生物质能开发政策下有广阔的市场前景。
四、我国生物质直燃发电政策
我国具有丰富的新能源和可再生能源资源，近几年在生物质能开发利用方面取得了一些成绩。2005年2月28日通过了《可再生能源法》，其中明确指出“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”，它的颁布和实施为我国可再生能源的发展提供了法律保证和发展根基。随后，与之配套的一系列法律、法规、政策等陆续出台，如《可再生能源发电有关管理规定》(发改能源[2006]13号)、《可再生能源发电价
格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(发改价格[2007]44号)、《关于2006年度可再生能源电价补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2007]
2446号)、《关于2007年1—9月可再生能源电价附加补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2008]640号)等的。与此同时，国务院有关部门也相继了涉及生物质能的中长期发展规划，生物质能的政策框架和目标体系基本形成。2012年科技部日前就《生物质能源科技发展"十二五 "重点专项规划》、《生物基材料产业科技发展"十二五"专项规划》、《生物种业科技发展"十二五"重点专项规划》、《农业生物药物产业科技发展"十二五"重点专项规划》等公开征求意见。表示将建立政府引导和大型生物质能源企业集团参与科技投入机制，推进后补助支持方式向生物质能源科技创新倾斜，形成政府引导下的多渠道投融资机制。这些政策的出台为生物质发电技术在我国的推广利用提供了有力的保障。
四、高效洁净生物质锅炉的开发应用建议
（一）重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备
目前对生物质直接燃烧的研究，比较多地集中在生物质燃烧特性、燃烧方法和燃烧技术等方面，而对各种燃烧技术的经济性研究较少，更缺乏对不同燃烧方法、燃烧技术经济性的比较分析。实际上，由于生物质(尤其是农作物秸秆)原料来源地分散，收集、运输、贮存都需要一定的成本，有些燃烧技术需先对生物质燃料进行干燥、破碎等前期加工处理，真正适用的、值得推广的是能源化利用总成本最低、从收集到燃烧前期加工处理过程耗能最少、对环境影响最小的技术。例如，对于秸秆类生物质，捆烧将会是最有市场竞争力的燃烧方法，所以，应针对我国农村耕种集约化程度较低的现状，开发各种秸秆的小型打捆机械，并重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备。农林加工剩余物(如甘蔗渣、稻壳、废木料等)则宜就地或就近燃烧利用，如剩余物数量较大且能常年保证供应，则可作为热能中心或热电联产锅炉燃料，热电联产的锅炉型式应优先采用循环流化床锅炉，数量较少或不能保证常年供应的，则可采用能与煤混烧的燃烧设备。
（二）加大科技支撑力度,加强产学研结合,突破关键技术和核心装备的制约
加大科技支撑力度,尽快将生物质能源的研究开发纳入重大专项,开发低成本非粮原料生产燃料乙醇和高效酶水解及高效发酵工艺,研究可适用不同原料、节能环保的具有自主知识产权的生物柴油绿色合成工艺,开发适宜中国不同区域特点的高效收集秸秆资源、发展成型燃料的关键生产技术与装备。
（三）做好技术方面控制
生物质锅炉的开发过程中应当克服以下技术问题：
1、粉尘控制与防火防爆
目前生物质电厂的燃料储运是在常压下进行的，由于生物质燃料自身的特点，在其粉碎过程中或者在运输过程中出现落差的情况下，会产生大量的粉尘，导致了上料系统合锅炉给料系统的粉尘含量高，粉尘浓度甚至进入爆炸极限范围，存在极大的安全隐患。
针对这种情况，需要我们根据国内燃料供应情况，在燃料粉碎、运输及上料环节上对生产工艺做相应修改，如采用封闭式负压储运；在落差较大的位置设置除尘装置；增设粉尘浓度传感器对粉尘进行实时监测；保持料仓的通风性良好，监测并控制料仓的温度、湿度。
2、燃料输送系统的简化
目前燃料输送系统和锅炉给料系统环节较多，工艺复杂，螺旋和斗式提升机经常堵塞的现象。燃料输送系统故障会导致炉前料仓断料，不能满足锅炉负荷下的燃料供应。
为了避免这种现象发生，可以考虑改进现有的给料工艺，减少给料环节，不采用斗式提升机，改用栈桥、皮带，直接将料仓的料输送到炉前料仓。同时严格控制燃料湿度和粒度，防止燃料结团、缠绕，并改进自动化控制手段，保证输料系统连续稳定运行。
3、结焦和腐蚀
生物质燃料的成分和煤粉存在极大差异，尤其灰分中含有大量碱金属盐，这些成分导致其灰熔点较煤粉的灰熔点低，容易产生沾污结焦和腐蚀。因而生物质锅炉产生结焦、腐蚀的工况参数与普通燃煤炉不同，应该根据燃料性质及燃烧特性的不同，对锅炉及其辅助设备的工艺设计提出不同要求，并改进相关自动化控制使工艺运行环境符合现有设备要求。
随着国家大气污染排放标准的提高，因重视对废气排放的控制，炉内脱硫技术是控制空气污染的有效方法。循环流化床是我国燃煤发电重要的清洁煤技术。历经二十余年的发展，我国掌握了300MW亚临界循环流化床锅炉设计制造运行的系统技术，发展超临界参数循环流化床锅炉已经势在必行。国家发改委自主研发超临界600MWCFB锅炉是当前技术的典范。
参考文献
[1]刘强,段远源,宋鸿伟.生物质直燃有机朗肯循环热电联产系统的热力性能分析[j].中国电机工程学报,2013年26期.
关键词：生物质燃料；循环流化床锅炉；适应
煤、石油、天然气等化石燃料从20世纪70年代就开始大规模的开采，其存储量急剧减少。据预测，地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在200年和30～40年以内耗竭，而天然气按储采比也只能用60年。目前，尋找替代能源已经引起全社会的广泛关注。生物质能是一种可再生的清洁能源，来源十分丰富。它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。当前，生物质燃料的消耗已占世界总能源消耗的14%，在发展中国家这一比例达到38%。据世界粮农组织（FAO）预测，到2050年，以生物质能源为主的可再生能源将提供全世界60%的电力和40%的燃料，其价格低于化石燃料。生物质燃料的开发利用已经成为全世界的共识。在众多的生物质能源转换技术中，直接燃烧是高效利用生物质资源最为切实可行的方式之一。
循环流化床CFB（Circulating Fluidized Bed）燃烧技术由于在替代燃料、处理各种废弃物和保护环境三方面具有其它燃烧技术无可比拟的独特优势而逐渐受到各国的关注。在我国能源与环境的双重压力下，近几年，循环流化床锅炉在我国得到了快速发展。了解生物质燃料对CFB锅炉的影响，采取有针对性的设计方案和相应的运行调整，对延长锅炉的使用寿命、提高锅炉的效率具有良好的促进作用。
1 生物质燃料种类
生物质能是植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式存储在生物质中。我国拥有丰富的生物质资源，但目前可供开发利用的生物质资源主要为农业废弃物、林业废弃物、经济作物废弃物、牲畜粪便、城市和工业有机废弃物等。生物质燃料是一种清洁燃料，含硫量低，含碳量不高，燃烧后NOx和SO2的含量很低；生物质中灰分一般也很小，所以充分燃烧后烟尘含量很低。生物质燃料在燃烧过程中具有二氧化碳零排放的特点，这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。随着能源危机的加剧，生物质能越来越受到人们的重视。目前国内已开发了单一生物质燃料和多种生物质燃料混合燃烧的系列化生物质锅炉，目前已经运行过的生物质燃料多达30多种，农业废弃物主要包括稻草、麦草、玉米秸秆、棉花杆、油菜杆、稻壳、花生壳、红薯藤等；林业废弃物主要包括树皮、树枝、树根、木材加工废料等；经济作物废弃物主要包括甘蔗渣、菌类作物的培养基等；牲畜粪便主要来源于养殖场。
2 燃料对锅炉的影响与适应措施
2.1生物质成型技术
实践已经证明，由于各种生物质燃料自身特性的原因，即使经过简单破碎的秸秆、废木材、稻壳等生物质废弃物仍然具有热值较低、形状很不规则的特点。因此，它的炉前热值经常发生很大的变化，若将其直接送入CFB锅炉里进行燃烧，会出现燃烧不稳定的现象。另外，由于空隙率很高，这些体积庞大的生物质废弃物也不利于长距离的运输。为了解决上述矛盾，生物质压缩成型技术应运而生。生物质压缩成型技术是把生物质与经过除氯的添加剂混合后被铸造模型制成具有统一尺寸、所含热值均匀并易于输送的衍生燃料。将生物质加工成成型燃料是利用CFB锅炉燃烧生物质的重要方式。成型燃料代替原生物质燃料进行燃烧，可以减少大量的化学不完全燃烧热损失与排烟热损失。而且燃烧速度均匀适中，燃烧相对稳定。在生物质压缩成型的过程中，一般都会加入一些添加剂（石灰石等）和其他辅助燃料（煤、污泥等）。这种方式充分发挥了生物质燃料易着火和其他辅助燃料燃烧稳定的优点，是当前生物质燃料进行燃烧利用的重点，各国学者的研究也大都集中于此。
2.2生物质含水量
目前国内在运行的生物质流化床锅炉其入炉生物质燃料普遍含水量高，特别是秸秆类和树皮类目前入炉水分在30%～50%之间，高水分燃料入炉后，着火相应延迟，炉内流化速度大，燃料在炉内的有效停留时间短，造成燃烧效率下降，燃料热值偏低，燃料消耗量更大；着火滞后引起的炉膛上部温度偏高使过热蒸汽超温，过热器管壁温度偏高，带来安全上的隐患；锅炉密相区床温控制变得困难，锅炉低负荷稳燃水平下降；另由于燃烧产生的烟气量增加，排烟温度升高，增加锅炉的排烟损失，降低锅炉效率。因此，要达到良好的效益必须尽量控制入炉燃料的水分在合理范围内，首先应控制收购的燃料含水率，杜绝人为加水，其次生物质流化床锅炉应建足够的防雨料库，从源头上控制燃料入炉含水率。
2.3生物质含灰量
循环硫化床需要大量的床料颗粒在循环回路中循环，使炉膛的热量分布更均匀，传热更快，燃烧更充分，因此，生物质燃料的含灰量对循环流化床锅炉设计和运行非常重要。一般生物质燃料中本身含灰量在3%～10%之间，但由于生物质燃料的外带杂质较多，特别是农、林废弃物，在锅炉实际运行中尾部灰浓度实测值是理论值的3～5倍。应控制收购的燃料灰分，杜绝人为加沙加土。
炉膛的灰浓度对循环流化床锅炉的负荷和炉膛床温的均匀性影响较大。在燃烧木材加工废弃物等生物质燃料含灰量低时，靠自身的灰量无法满足床料的要求，则在运行中一般采取添加床料，所以床料成为循环物料的主体。在设计上采用可调试返料系统的循环灰量，保证物料循环系统的畅通，稳定炉膛温度。在运行上当燃料含灰量较高时，则需放灰，一般采取放底渣的方式。
生物质锅炉床层的高度受燃料的含灰量影响非常大，床层的过高、过低都会影响流化质量，引起结焦。燃料灰分和杂质影响尾部飞灰的浓度，尾部的吹灰装置应设置到位。
2.4炉内结渣、积灰、腐蚀
生物质因钾、氯含量较高，所以燃烧后灰中含有大量碱金属盐，作为肥料是很好的，但是在燃烧过程中因为这些碱金属盐熔点低，容易在炉排、水冷壁以及尾部受热面上结渣、积灰，应引起设计者和运行人员的高度重视。采用循环流化床燃烧方式时，这些钾盐会与砂床料或秸秆夹带的泥土（含砂子）反应生成硅酸钾一玻璃，容易造成床料结焦或颗粒长大，因此运行过程中应及时排除燃烧过程中形成的大颗粒物，补充合适的床料，维持炉内物料粒度的相对均匀。
由于灰中碱金属含量高，导致对流受热面的积灰严重，一方面需要采用合适的管子节距，同时需要选择合适的吹灰方式。从目前的运行效果来看，脉冲吹灰、蒸汽吹灰、机械振打方式是有效的清灰方式，效果较好，而超声波除灰效果不佳。
此外，生物质灰中富含钾和钠等碱金属，熔点低，在炉膛内为汽相，在500℃左右以灰污形式凝结于高温过热器受热面上，对过热器造成高温腐蚀。解决方法为可以将高温过热器放置在外置换热器中，也可像其他燃烧方式一样采用抗腐蚀材料如奥氏体不锈钢材料（0Cr17Ni12Mo2）或将过热器放置于650℃以内的烟气中，采用12CrlMoVG或表面喷涂耐腐蚀材料；解决省煤器腐蚀的方法是使省煤器人口水温高于HC1露点温度20～30℃。避免或减轻空气预热器腐蚀的方法是采用考登钢或热空气再循环，保证空预器人口温度在80～100℃；也可以采用暖风器将空气加热到80～100℃以上再送入空气预热器。
2.5辅机的选择
由于生物质燃料的灰量和水分的变化随季节性和地域的变化非常大以及生物质燃料实际外带灰量较多，在实际运行中许多生物质循环流化床锅炉因引风机和除尘器选小导致锅炉出力不足，炉膛冒正压等问题。因此，选择一次风机、引风机、布袋除尘器等设备时应充分考虑裕量。
3 结语
3.1生物质燃料对CFB锅炉的设计与运行有很大影响。生物质燃料不仅有效提高了CFB锅炉燃料供应的安全度，提高了CFB锅炉对燃料的定价权，也使当地的生物质资源得到充分利用。但由于不同生物质燃料有所差别，这对CFB锅炉设备和运行人员提出了更高要求。只有对生物质燃料的特殊性进行充分了解，在设计和运行中采取必要的措施，提高锅炉及其系统设备的适应性和可靠性，以使生物质流化床锅炉产生更高的社会和经济效益。
2006年5月份，一列特殊的火车在瑞典开始正式运营。该火车共有10节车厢，最高速度可达每小时130公里――这是世界上第一列使用生物燃料的火车，使用的燃料是由屠宰场里扔掉的牛油、内脏等经过高温发酵而产生的沼气。据报道，瑞典打算用10年的时间，对所有办公用车、公共汽车、旅游车和校车进行改造，最终使它们能够使用生物燃料。
生物燃料是指从植物，特别是农作物中提取适用于汽油或柴油发动机的燃料，包括燃料乙醇、生物柴油、生物气体、生物甲醇、生物二甲醚等，目前以燃料乙醇和生物柴油最为常见。国际市场原油价格持续处于高位，由于生物燃料能有效替代汽油和柴油，并且更具环保优势，所以近年来，生物燃料成为世界范围内可再生能源研究的热点。
在生物燃料的规模化生产方面，巴西、美国、德国和中国处于世界领先位置。2005年全世界燃料乙醇的总产量约为3000万吨，其中巴西和美国的产量都为1200万吨。我国每年生产燃料乙醇102万吨，可以混配超过1020万吨生物乙醇汽油，乙醇汽油的消费量已占全国汽油消费量的20％，成为世界上第三大生物燃料乙醇生产国。
在生物柴油方面，2005年世界生物柴油总产量约220万吨，其中德国约为150万吨。据《南德意志报》报道，2006年，德国生物柴油销售量已经超过300万吨，占德国汽车柴油总消费量的10％。
短命的第一代生物燃料
美国的乙醇燃料已占运输用燃料的3％。2006年美国国会通过的《能源政策法》规定，到2010年，汽油中必须掺入的生物燃料应是目前的3倍。欧盟在2006年春天公布的《欧盟生物燃料实施计划》称，到2030年欧洲将有27%至48%的汽车使用生物燃油，这将大大减轻欧盟各成员国对于石油能源的依赖。日本的一项环保计划透露，日本要在4年内让国内40%的汽车改用生物燃料。
中国也在积极推广生物燃料，特别是燃料乙醇。除2004年2月已批准的黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省以外，湖北、山东、河北、江苏等也将进行乙醇汽油使用试点。东北三省已经实现了全境全面封闭推广使用车用乙醇汽油。国家发改委报告称，2005年我国生物乙醇汽油的消费量已占全国汽油消费量的20％。同时，国家有关部门正在研究制定推进生物柴油产业发展的规划以及相应的激励政策，提出了“到2020生物柴油生产能力达到200万吨”的产业发展目标。
国内生产燃料乙醇，主要原料是陈化粮。中国发展生物燃料的初衷，除了能源替代之外，还有消化陈化粮、提升粮食价格、提高农民收入方面的考虑。目前全球各地生产生物燃料，也是大多以粮食作物为原料，如玉米、大豆、油菜子、甘蔗等。
使用粮食作物作为生产原料的生物燃料被称为第一代生物燃料。尽管第一代生物燃料到现在为止也只不过经历了区区几年的发展，并且只是在很少的几个国家实现了规模化生产，但是它的局限性很快就显示出来。目前世界各国都在着力研发第二代生物燃料。
第一代生物燃料的最大缺点是占用耕地太多以及威胁粮食供应。纽约理工大学教授詹姆斯・乔丹和詹姆斯・鲍威尔前不久在《华盛顿邮报》上撰文指出：生物燃料不是满足我们对交通燃料需求的一个长期而实用的解决方案、即便目前美国三亿公顷耕地都用来生产乙醇，也只能供应2025年需求量的一半。可是这对土地和农业的影响将是毁灭性的。
美国明尼苏达大学一个研究小组2006年7月10日在美国《国家科学院学报》上指出，未来的生物燃料应该在产出效率上有明显提高，其生产用地也不能和主要农作物用地冲突。文章指出，能在低产农田和较恶劣环境种植的作物如柳枝稷、莎草和木本植物等，可能更有前途。
2006年10月份在北京举行的“2006中国油气投资论坛”上，国家能源办副主任徐锭明指出，发展生物能源不可一哄而上，要以战略眼光，结合各地的资源情况，从实际出发。此前，国家发改委、农业部的官员，也分别对地方政府在发展生物能源方面的冲动提出忠告，要求一定不能与人争地、争粮、争水。
第二代生物燃料渐成气候
鉴于此，生物燃料业加快了新技术的开发，并将目光投向非粮作物。国际能源机构大力支持推进第二代技术的研发，二代生物燃料不仅有更加丰富的原料来源，而且使用成本很低，草、麦秸、木屑及生长期短的木材都能成为原料。加拿大已建成使用麦秸生产乙醇的工厂，德国开发了使用木材和麦秸等生产生物柴油的技术，哥伦比亚已成功地从棕榈油中提炼出乙醇。乌拉圭畜牧业非常发达，开始以牛羊脂肪为原料提炼生物柴油。日本已经在大阪建成一座年产1400吨实验性生物燃料的工厂，可以利用住宅建筑工程中废弃的木材等原料生产能添加到汽油中的生物燃料。
中国在第二代生物燃料技术方面的研发也不落后于其他国家。中国科学院一个实验室研制出一项最新科技成果，可以将木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆等多种原料进行热解液化和再加工，将它们转化为生物燃料。据统计，中国目前能够规模化利用的生物燃料油木本植物有10种，这10种植物都蕴藏着盛大潜力。丰富的植物资源，使中国生物燃油的前景非常光明。
中国除了进行以木本植物为原料的实验外，还扩大了粮食原料的实验范围，探索以低产农田和较恶劣环境种植的作物为原料，并在一些技术上取得了突破。2006年8月，河南天冠燃料乙醇有限公司投产的年产3000吨纤维乙醇项目，成为国内首个利用秸秆类纤维质原料生产乙醇的项目。2006年10月19日，中粮集团在广西开工建设的40万吨燃料乙醇项目，所用原料为木薯，也属于非粮作物。加工1吨燃料乙醇，用木薯的成本比用玉米和甘蔗分别低500元和300元左右。而且由于木薯适于在土层浅、雨水不宜保持的喀斯特地区种植，更有助于帮助农民增加收入。
种种迹象表明，生物燃料的发展方向正在悄然转变，生产生物燃料的原料将由“以粮为主”向“非粮替代”转变。
中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0338-021、生物质颗粒的燃烧与结渣特性
生物质成型颗粒燃料是经过压制粘合而成的，其密度远大于原生物质。成型燃料的结构与组织特征决定了挥发分的析出速度与传热速度都很低。生物质成型燃料的燃烧过程可分为干燥脱水、挥发分析出、挥发分燃烧、焦炭燃烧和燃烬几个阶段。其燃烧过程是：1）燃料进入燃烧室内，在高温热量（由前期燃烧形成）作用下，燃料被加热和析出水分。当温度达到约250℃左右，热分解开始，析出挥发分，形成焦炭。气态的挥发分和周围高温空气掺混首先被引燃而燃烧，进行可燃气体和氧气的放热化学反应，形成火焰。2）成型燃料表层部分的碳处于过度燃烧区，形成较长火焰。3）焦炭扩散燃烧，燃烧产物CO2、CO及其气体向外扩散，CO与O2结合成CO2，在表面进行CO的燃烧，在层内主要进行碳燃烧，在表面形成灰壳，并随着燃烧，燃烬壳不断加厚。当可燃物基本燃尽，在没有强烈干扰的情况下，形成整体的灰球，灰球变暗红色成为灰渣，完成整个燃烧过程。在炉内强烈气流的干扰下，则有一部分细碎燃料，以飞灰形态随烟气逸出炉内。
生物质颗粒燃料本身的灰分中含有钙、钠、钾等离子，这些离子在燃烧过程中容易形成渣层，且灰的软化温度较低，因此燃料本身的特性决定了结渣的特性和程度。燃烧过程中燃料层的温度，炉膛温度，燃料与空气混合不充分以及锅炉超负荷运行是造成结渣的重要因素。生物质颗粒中还含有氯、硫等元素，对钢材有腐蚀作用。
2、固定炉排燃煤锅炉改燃木柴、生物质颗粒等
2.1 改燃木柴
在节能和环保要求日益严格的今天，部分地区已不准许安装蒸发量较小的固定炉排燃煤锅炉，而原燃煤的固定炉排锅炉也要进行改造。因此，新装的固定炉排燃煤锅炉有部分直接燃用木柴、木板等，出现的问题有：
1）木柴燃烧过快，添加燃料时间短。木柴一般呈块状，开始燃烧时需要大量空气，后一阶段需要空气量减少，过量空气变多。
2）多数炉门处于常开状态，增加了漏风和散热。
3）炉膛容积小，火焰较高，烟气流速快，烟气流程短，排烟温度较高。在进行测试时发现，燃烧时排烟温度常超过300℃。
4）燃烧过程扰动不足，烟气中CO含量高，未燃尽的碳颗粒较多。
5）燃烧中空气分布不均匀，对水冷壁的冲刷严重。
这些问题一方面给锅炉带来了安全隐患，严重时会使锅炉积灰结焦甚至出现受热面变形的情况，另一方面，锅炉的热效率低下，燃烧不稳定，锅炉出力达不到使用要求。由于木柴、木板均为人工送料，锅炉运行的自动化程度较低，现场粉尘较大，操作环境差。
2.2 改燃生物质颗粒
这种锅炉改燃生物质颗粒一般要增加送料器，改变人工送料的方式。下面通过一个案例说明这种改造存在的缺陷。
在对某企业的锅炉能效测试中发现：锅炉经过改造，由固定炉排手烧燃煤炉改为给料机输送燃料的燃生物质颗粒炉，在测试中发现尾部烟气氧含量超过17%，并且经过多次调节也无法降下来，锅炉的配风设计不合理，炉内燃烧状况极差。经过观察燃烧过程，发现锅炉燃烧不佳的原因：
如图1示，燃料由锅炉前端位于炉排上方约0.6m高的送料口给入，为实现燃料均匀分布在炉排上，送料风风管鼓入大量热风将燃料颗粒吹撒在炉排上，而这一部分热风未能有效地参与燃烧反应，反而增加了过量空气，缩短了飞灰和可燃气体成分的停留时间，使其不能充分参与燃烧，降低了锅炉的热效率。
由一次热风管送入的热风不足，因而在右侧添加了一台鼓风机从底部供风，降低了风温，不利于燃烧。燃料在炉排上堆积过厚（图2示），难以燃尽并产生较多CO。因此这种设计极大的影响了锅炉的热效率。同时，该锅炉的尾部还增加了空气预热器，由于引风机的功率不足，导致炉膛呈微正压燃烧，炉内烟气冒出，导致炉墙部分位置出现烧黑的现象。
同时，由于固定炉排不是专门针对生物质颗粒进行设计和制作的，往往会出现生物质颗粒从炉排漏下去的情况，这样也增加了燃料的固体未完全燃烧热损失。
3、链条炉排锅炉改燃生物质颗粒的问题
链条炉排锅炉作为一种常见的锅炉结构形式，由于其运行稳定可靠、操作方便，使用中较为常见，这种类型的锅炉较多设计为燃烧烟煤的锅炉，燃烧形式为层燃。在实际运行中，有部分设计燃料为煤的链条
（1）当直接改燃生物质颗粒后，由于生物质颗粒密度小于煤，且挥发份含量远高于煤，其燃烧主要在炉排上部的空间发生，因此燃料在炉内的停留时间变短，许多焦粒和炭黑无法燃尽，还会造成整个火界后移，甚至引起尾部受热面部位二次燃烧。（2）链条炉排燃煤锅炉一般只有在炉排下方鼓入一次风，不设置二次风，而生物质颗粒挥发份的燃烧需要大量空气，因此会造成燃烧区缺氧的情况，产生较多CO。（3）受热面布置与生物质颗粒的燃烧情况不相符，造成换热效果变差，炉膛出口烟气温度高。（4）生物质颗粒的热值较煤低，燃烧温度低，燃烧强度小，不适宜较大的炉排面积，因此直接改燃生物质颗粒的煤炉会出现出力不足的情况。（5）由于鼓风一般偏高，而且生物质颗粒的灰分较轻，飞灰量变大。
结合生物质颗粒的特点及以上情况，改造要考虑到燃烧、积灰、结焦等众多问题，而不宜直接将燃料更换为生物质颗粒。
4、固定炉排锅炉改燃粉状生物质
在某些企业中，粉状生物质如锯末较易获得，于是将固定炉排锅炉改为燃粉状生物质锅炉。这种改造一般是在前端的人孔接上给料管，生物质粉末通过风力输送到炉膛中进行燃烧。通过分析，这种改造会存在以下问题：
1）燃烧方式由层燃变为室燃，烟气流程变短，烟气中未燃尽碳颗粒和CO增多；
2）粉状生物质燃烧系统点火程序不完善，存在点火爆燃现象，且木粉加料仓没有防火防爆装置；
3）燃烧中的颗粒和生物质中的杂质冲刷水冷壁，易造成较大磨损；
4）容易结焦。
5、燃油锅炉改燃生物质
这种改造的燃油锅炉一般为卧式三回程结构（图3），然后在锅炉前端加装采用水冷的生物质颗粒燃烧机，燃烧机采用固定炉排，生物质颗粒通过螺旋给料机给入，燃烧后产生的高匮唐进入锅炉炉膛和烟管换热，接着进入省煤器换热。这种锅炉存在的问题包括：
1）部分生物质颗粒燃烧机不成熟，无相关的型式试验即投入使用。生物质颗粒在燃烧机内气化后产生的可燃气体携带大量的生物质粉尘进入炉胆，对炉胆造成不同程度的磨损，当引风机和鼓风机匹配不佳时，生物质灰分容易在烟管里沉积。
2）炉胆前部布置过多的卫燃带，燃烧机出来的气流温度高，容易烧塌卫燃带，加上气流温度达到灰分的熔点，灰分容易粘附在受热面上，燃料含硫量大时，长期作用对受热面造成腐蚀损坏，同时灰分中含有的碱金属离子也会对受热面造成腐蚀。
3）燃烧机与锅炉不匹配，锅炉不能全部吸收燃烧机产生的高温气流，使锅炉及其辅机长期处于超负荷状态，造成烟管越堵、风机越大、积灰越多的恶性循环。
4）生物质燃料与油不同，灰分含量大，燃烧后的烟气传热特性与油燃烧后的烟气传热特性存在不同。改造的锅炉未经科学的热力计算，多凭经验估算。
5、总结
由于燃料特性存在较大不同，无论什么型式的燃煤、油锅炉直接改为燃生物质锅炉而不进行设计或相应改造，一般都不能取得较好的效果。要克服以上存在的问题，要针对燃料的特点对燃烧系统、烟风系统、除尘系统等进行改造，才能实现锅炉安全、经济地运行。
[关键词]生物质 能源使用现状 参考数据 燃烧
[中图分类号]U676.3 [文献码]B [文章编号]1000-405X（2013）-6-187-1
1 生物质资源概述
1.1 生物质燃料的概念
生物质的原料主要为玉米等农作物的秸秆、稻草、稻壳、木屑、芦苇、蒿草、树枝、树叶等生物质废弃物。这些农林剩余物经粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，最后制成颗粒状燃料，可直接作为生物质燃料熄灭，具有熄灭时间长、炉膛温度高、经济实惠等特性，因而能够作为煤炭、自然气、电、油等能源的补充以至是替代能源。
1.2 我国能源使用现状
如今我国大力倡导能源的利用效率，以高新技术开发低污染、可再生的新能源，逐步取代石油，煤，天然气等不可再生能源，是解决能源危机和环境问题的重要途径。在我国冬季采暖常用的方式就是应用煤炭、燃油供暖。耗能高、污染大，是这些供暖方式是有很大的弊端的。一到冬季，矿物质燃料在供暖中的大量运用，严重地污染着我们身边的空气环境。国内能源专家普遍以为：生物质燃料是很好的清洁性可再生能源，在环保形势日益严峻的今天，应该依据实践，以生物质燃料取代煤、油燃料。
据调查，采用生物质燃料的取暖锅炉，1小时耗费生物质颗粒约8kg，依照冬季取暖时节5个月计算，共需求耗费生物质颗粒约124吨，以每吨650元计，需求消费近9000元，相比过去燃煤的破费，每个冬季可俭省1612元，并且无污染，有利于维护环境。此外，当前采用电、油、燃气的供暖及供气企业，由于各类清洁燃料价钱的上涨，迫切需求清洁、经济的替代燃料。因而物质燃料锅炉的推行具有重要意义。
2 锅炉生物质能技改项目概况
2.1 锅炉工况的分析
减少和防止锅炉四管漏泄要从备件的运行操作和检修工艺等最基本方面人手，坚持预防为主，质量第一的方针。组织由锅炉检修、锅炉运行、热工、电气、化学、金属和热力试验人员组成的攻关小组，做好基础工作，分析原因，提出合理的措施，开展长期、经常性的防止受热面漏泄的工作。进行了较为全面的工业性试验。根据锅炉生物质料层的高度和布置要求，对燃煤锅炉的前墙水冷壁管进行重新设计制作，增加前锅炉的排表面的距离，增大其空间，对生物质粉料喷口和二次风，增加链条炉排长度并在炉前新设片状生物质小料斗，根据热力计算工况增大省煤器受热面，以适应生物质燃料燃烧特性。
2.2 炉内壁温
锅炉内壁温随负荷的变化。从炉内壁温曲线上可以看出，炉内壁温随着负荷的增加而增加，同时总体壁温水平偏高。处于水平烟道右侧和入口在三通涡流区中的管壁温水平最高。这是热偏差与水利偏差相叠加的结果，实际运行证明了这一点，该管在管材提高档次前常发生爆管。炉内壁温测点采用金属喷涂法安装热电偶，测量值是正误差，曾做过标定，试验值偏高10℃-15℃。热偏差在通过调节炉膛火焰中心位置以达到调节再热气汽温的目的。燃烧器下摆，炉膛出口烟温下降，各级受热面的壁温也随着下降，对改善对流受热面的运行条件，作用是非常明显的。调整好喷嘴角度，由于喷嘴角度检修不当，使火焰冲刷水冷壁及炉墙而结焦。应根据结焦规律和炉膛结构调整喷嘴方位，一般是将火焰尽可能调向炉膛中心中心切圆附近以减少结焦。在此使用优质生物质在锅炉内燃烧，在稳定燃烧区域比较集聚。生物质燃烧得很干净，不留过多灰烬。同时在大量增加燃烧量的情况下，加大鼓引风至最大保证其压力平衡，可以降低其燃烧热度。并且能源节省也很明显。
2.3 锅炉燃烧生物质与煤的燃料特性对比及燃烧特点
生物质中硫的含量极低，基本上无硫化物的排放。所以，利用生物质作为替代能源，对改善环境，减少大气中的CO2含量，在“温室效应”都有极大的好处。因此，将生物质作为化石燃料的替代能源，便能向社会提供一种各方面都可被接受的可再生能源。下面表2典形生物质成型燃料和煤的工业分析及元素分析
分析表2生物质成型燃料的特点：
（1）灰分少，燃烧得充分，残余量极少，利于减少锅炉排热损失。
（2）相比与煤炭生物质含量很高，一般超过50%，它的含氧量也多于煤炭，容易燃烧火势旺。然而，碳的含氧量较低，因此它的发热值较相对低，要想达到锅炉的热力，必须加大燃料供给量，同时还要满足完全燃烧的条件。
（3）生物质的硫的含量极低，对环境的保护的相当有益的，污染空气指数小。
从矿物能源资源有限和因大量使用会造成环境状态恶化的战略观点出发，结合我国拥有丰富生物质资源的现实，逐步发展工业锅炉生物质的燃烧技术，对节约常规能源、优化我国能源结构，将有积极意义。
常规热电联产业配备的燃煤锅炉进行改燃生物质的改造，取得了成功，为我国家节能减排工作作出了贡献。对新能源的开发利用做好榜样，起到了较好的实践示范作用。同时为各企业今后的发展开启先导。
3 结语
在发展中国家中，好的锅炉能提高效率减少燃料垃圾的收集的排放，使得生活环境得到提升，新的先进技术替代陈旧的工业市场中的燃烧技术。在生物能源项目和市场规模不断扩大。在各类市场应用大规模的转换装置的趋势将会持续。增加燃料适应性，降低风险，使得费用最小化，并通过将燃煤锅炉改造为生物质能锅炉其节能减排的功效较为明显，同时也将生物质能利用效率大大提高。采用规模经济对生物质能整体来说非常重要。能源系统的发展是个整体，生物质的使用将日渐成为人们生产运输燃料或生物材料的重要工具。
参考文献
关键词：高低差速；循环流化床锅炉；节能
中图分类号：TK229.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）11-0168-03
我国现阶段相当长一段时间内，仍然以煤炭作为主要的能源结构，所以对节煤技术的研究占有重要的地位。循环流行化床（CFB）锅炉技术是20世纪80年代来迅速发展的一项低污染、高效率和良好综合利用清洁燃烧枝术。循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式，这是一种介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式。由于CFB具有高可靠性，高稳定性，高可利用率，最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性，特别是对劣质燃料的适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势，因此，这项技术在工业锅炉、电站锅炉等领域已得到广泛的应用，国内这方面的应用与研究虽起步较晚，但已有上百台循环流化床锅炉投入运行中，越来越受到业界广泛关注。
1 循环流化技术原理
循环流化床燃烧（CFBC）过程中，高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧，小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态，因此具有较高的燃烧利用效率。流化床锅炉分为两大类：鼓泡流化床锅炉（BFBB）和循环流化床锅炉（CF－BB）。
高低差速循环流化技术是在常规流化床（FBC）技术上加以改进，采用密相区内设置不同高度的床面，相应的床面有不同流化速度，将流化床面分成高速床和低速床，在低速床内均布置埋管受热面，在高速床内不布置受热面。其床面的不同的流化速度及高低差异，使物料在炉内形成有序的循环。
密相区内的物料在高速床和低速床内产生内循环，延长了颗粒在密相区内的停留时间，同时由于密相区浸泡管避开了高速流化区，因此大大提高了其使用寿命。它具有煤种适应性广，热效率好，负荷调节性能好，磨损量小等优点。无烟煤、烟煤、褐煤、矸石等生物性燃料都可以用作其燃料。
高低差速循环流化床锅炉燃烧技术技术采用了独特的内循环流化燃烧方式，是一种新型的清洁燃烧技术。它继承了流化床锅炉的原理，燃烧技术独特，燃烧室分成主燃室和副燃室。通过炉下送风的配合，在炉内，物料在主燃室与副燃室之间形成循环流。锅炉的埋管受热面一般布置在副燃室内，不仅减小了磨损问题，而且能很方便地通过调节副燃室的送风量来调节锅炉的运行。
2 高低差速床锅炉的主要特点
高低差速循环流化床锅炉技术是江西锅炉厂引进的德国专利，该技术的关键是改变了现有FBC（常规流化床）单一流化床面，而采用不同流化风速和多层床的“差速流化床”结构。虽然在运行过程中也存在一些问题，如炉膛结焦、锅炉磨损严重、排渣困难、返料器返料不正常以及运行几年后漏风率高和效率低等，但其优点是明显的。现将其与常用循环流化床锅炉、鼓泡流化床锅炉对比，在燃烧技术方面，与一般流化床(FBC) 锅炉相比，具有以下几方面优点：燃料适应性广；低氮氧化合物（NOX）排放；高效率脱硫；长燃料停留时间；高碳燃尽率；均匀的床温；强烈的颗粒返混，具体如下所述，在表1中对CFBC（高倍率循环流化床）、FBC（常规流化床）、和IFBC（差速流化床）综合特性参数进行了比较。
①高低差速床锅炉使物料按粒径大小自动分离，细粒分布于上层副床内，粗粒集中在低层主床上，所以副床的流化风速可比主床流化风速小1～1.6倍，低的流化风速和细的床料使埋管受热面磨损程度极大减轻，较好解决了低倍率的CFB锅炉的可靠性和安全性问题。
②低、高床之间的具有不同的流化风速，形成了床料的内循环，不仅强化了床化物料横向混合程度，而且延长了脱硫剂和给料在床内的停留时间，锅炉的脱硫效率和燃烧效率得到了提高。特别对于燃烧混煤具有较好的适应性。
③高低差速床锅炉改变以了普通单一流化床低负荷时过剩空气较高和结焦的不足，具有多床面的结构，和较好的负荷调节性能，在40%负荷发下能可靠经济运行。
④NOx排放低。经验显示，循环流化床锅炉的NOX排放范围为50~150ppm。主要原因有以下三个：一是风量分别由主、副床送入；二是低温燃烧，空气中的氮不会生成NOx；三是分段燃烧，抑制了氮转化为NOx ，同时能使已生成的NOx部分地得到还原。
⑤节能优势明显，高低差速循环流化床锅炉较一般循环流化床锅炉更节能。普通流化床锅炉一次风风压需14 000～15 000Pa，二次风风压9 000Pa～10 000Pa，而高低差速循环流化床低速风风压7 000～8 000Pa，高速风风压达12 000～13 000Pa。
⑥采用低温燃烧，由于炉内优良的燃尽条件，使得锅炉的最后灰渣成分含炭量低，随着干灰渣收集、输送与利用技术的成熟，锅炉灰渣已被广泛用作水泥原料，实现了灰渣的综合利用与节能。
⑦易于实现灰渣的综合利用，炉内优良的燃烧条件使锅炉的灰渣含炭量低，锅炉灰渣成为了重要的水泥原料，得到了广泛应用。
3 锅炉节能技术改造
①加装冷凝型锅炉节能器。水蒸气中含有大量的汽化潜热，锅炉排烟中有约18%的水蒸气，可以对锅炉加以改进再利用汽化潜热。水蒸气含量较多导致热损失量大和排烟温度高。可直接在锅炉烟道中安装冷凝型燃气锅炉节能，回收烟气中的多余能量，提高经济效益和减少消耗的燃料。在利用水蒸气汽化潜热的过程中，也可以吸收烟气中的氮氧化物和二氧化硫等污染物，具有较好的环保意义。
②燃油节能器安装。燃烧室内燃料在缺氧条件下导致不充分燃烧，排出污染物过多。如果在锅炉燃烧过程中，喷入适量燃油使燃料充分燃烧，就可以使燃烧设备鼓风量减少约15%～20%，烟道温度有5℃～10℃的下降。燃油经节能器处理后，可节油5%～6%，显著提高了燃烧效率，黑烟明显减少甚至消失，炉膛清晰透明。避免了炉膛壁积残渣现象，环保节能效果较好。较多的减少了废气对空气的污染，排气中一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物等下降较多，同时，废气中含尘量也可降低30%左右。
③加装冷凝式余热回收装置锅炉。当水蒸汽的温度高于100℃时不会凝结成液态水，而传统锅炉的排烟温度大约在160～250℃，所以水蒸汽过热，不能释放出汽化潜热。传统锅炉热效率一般达到87%～91%，加装冷凝式余热回收装置的锅炉，能降低排烟温度50～70℃，能提高热效率，较好地利用水蒸汽汽化潜热。
④使用热管余热回收技术。余热包括高温废气、冷却介质、炉渣、废水、废料、可燃废气等的余热。是在能源利用设备中没有被利用的热能，也就是多余的能源。据相关统计资料，工业企业余热总资源约占其燃料消耗总量的15%～65%，可回收利用的能量约占总余热能量的60%，所以余热的回收利用前景广泛。
4 结 语
随着我国经济的高速发展，能源需求形式日益严峻，能源供需矛盾突出，燃煤价格不断上涨，采用高低差速循环流化床燃烧技术来生产和改造的锅炉，不仅原料广泛，可以以无烟煤、煤矸石、煤泥、糠醛渣等工业副产品及生活垃圾为燃料，而且能实现清洁高效燃烧，可极大降低企业发电成本，减少污染和节约能源。
参考文献：
[1] 冯俊凯.循环流化床燃烧锅炉正常运行的规律[J].能源信息与研究,2000,(1).
摘要：文章就目前双燃料内燃机油快速发展的新趋势，把低硫、低磷、无灰、高效的RK3012硫磷氮剂应用到双燃料内燃机油中去，能有效摒弃T202、T203的有灰、高硫磷，不适合应用在双燃料内燃机油中的缺点。起到抗磨、抗氧、 抗腐，防止油品的高温氧化、高负荷部件拉伤、磨蚀、烧结等功效。
关键词：双燃料内燃机油 低硫 低磷 无灰 高效 抗磨 抗腐 抗氧化
一、双燃料内燃机油的发展前景
随着我国可持续发展战略的实施以及国际对新能源的普遍应用，作为一种经济、实用的绿色能源———压缩天然气、液化石油气、液化天然气等在我国能源消费结构中迅速增长，汽车使用LPG、CNG等清洁燃料代替常规燃料已经列为十五期间部级的重点项目，目前全国各地的公交车、出租车已经开始使用，北京、上海、广州、天津、西安、武汉等车辆密集、汽车尾气污染严重的大城市已经全面推广。
我国目前使用的清洁燃料主要有压缩天然气（CNG）、液化石油气（LPG）、液化天然气（LNG）三大类。
压缩天然气和液化天然气是有采自气田的天然气经过脱水、脱酸、脱重烃类物质后压缩或液化而成；液化石油气是由天然气处理厂和炼油厂催化裂解的副产品液化而成，主要成分为丁烷、丙烷等低分子量烃类。
我国天然气资源丰富，总资源量可达38万亿立方米，以清洁能源逐步替代传统常规燃料（汽油、柴油）已成为必然。
由于我国目前使用清洁燃料的汽车还兼具备汽柴发动机动力，属于双动力。这就要求现有的清洁燃料的发动机油要兼有汽柴发动机油的特性，具备这双重特性不但对基础油有固定特殊的要求，更要求有与之相适合的添加剂。
二、双燃料内燃机油的特征
对于使用以清洁燃料和汽、柴油双燃料的汽车，这种车其发动机两种燃料交替使用，因此其性既要具备汽油机油、柴油机油的性能又要兼顾到使用清洁燃料的特点；其要求是以下几点：
1.气体燃料燃烧比汽油柴油燃烧完全，这样发动机的温度较之使用汽油、柴油时为高，因此应具有优异的高温抗氧性和稳定性。因为燃气发动机燃烧空气中的氧气和氮气的混合气，由于发动机所产生的高温，加剧了氮的氧化物NOX 的生成，而NOX化合物与油品以及添加剂反应，产生的结果是：由于油品聚合反应，粘度上升，产生酸性物质硫酸、硝酸，尤其是硝酸，发生腐蚀性磨损，发动机产生油泥及漆膜沉积，过滤器被油泥阻塞，所以燃气发动机油需要有很高的氧化安定性的基础油，并与添加剂配合，以增强其抗氧化，硝化能力，提高稳定性。
2.优良的高温清净分散性，保持发动机的清洁。由于燃气发动机燃烧空气，发生氧化和硝化，产生沉积和油泥，所以要求油具有良好的清净分散性，能有效分散产生沉积的最初产物。
3.硫酸盐灰分控制在0.5—1.0%之间。因为对于燃气发动机与汽柴油发动机相比，燃烧室中过高的灰分沉积会导致提前点火，火花塞堵塞，结果是燃烧不当，阀门起火.然而在一些四冲程燃气发动机中，产生一定数量的灰分反而是有益的，阀门表面形成了一层金属盐层，可以防止其直接暴露在燃气有害组分及高温下，并防止热腐蚀.同时它还可以阀座，减少阀门磨损。
4.要求更低的硫磷成分以及更少金属元素，因为燃气发动机油和汽柴油发动机油的根本区别就在于对硫酸盐灰分有严格的要求。而硫酸盐灰分主要来自于油中的添加剂T115、T122、T202、T203中，研究表明，硫酸盐灰分在1%以上的油窜入燃气发动机燃烧室后，形成潜在的发火点，因为燃气发动机采用的是电子点火，所以在运行中就有可能导致发动机提前点火、燃烧不当，污染火花塞，使发动机不能平衡操作，影响发动机（汽车）正常运行。
三、双燃料内燃机油添加剂必备的性能
我国虽然没有正式制定燃气专用发动机油的国家标准，但CNG、LPG/汽油柴油SF/CD的双燃料发动机油，国内专业厂家均有生产，用户可按照发动机制造商推荐品牌选用。作为双燃料内燃机油的添加剂必备性能如下：
1.满足高温清净、抗氧化的特点：选择高、低碱值的磺酸钙（T106、T104）对于无硫燃料TBN最小为2.0，可以用T104，对于含硫燃料TBN在6.0—12.0之间，选择T106；选择高碱硫化烷基酚钙（T115），不能用T122（因其含硫高）；主要是中和含硫燃料在燃烧后生成的硫酸和亚硫酸等物质，具有较好的高温清净能力，能把已经粘附在活塞等部位的漆膜与积炭洗涤下来，同时还兼具良好的高温抗氧化性和碱值保持性。
2.满足高分散性的特点：聚异丁烯二酰亚胺（T154），能把洗涤下来的漆膜和积炭等固体颗粒吸附，均匀分散在油中，防止低温泥的生成。
3.满足抗磨、减摩、防止部件拉伤、烧结的特点：选择硫磷氮剂（RK3012），不选择T202（应其硫含量高，有灰）；能防止高负载部件的拉伤、烧结，起到抗磨、减摩、抗氧、防腐的作用。
4.选择的添加剂要求低硫低磷的特点：成品油中硫酸盐的灰分控制在0.5—1.0%之间。防止提前点火，气门堵塞，减少污染排放。
四、RK3012和T202性能特征对比
硫磷氮剂作为一种新型的油添加剂，具有低硫、低磷、无灰、高效的环保特征；由于含有硫磷，又有胺类的有效配伍，所以具有优异的抗磨、减摩和抗氧化特点，可以广泛应用到双燃料内燃机油、汽柴油、齿轮油、抗磨液压油、无灰抗磨液压油、无灰高压汽轮机油中。
1.典型技术数据如表一
2.抗磨性能对比：剂承载能力测定法（四球法），按国标GB3142—1982进行，在主轴转速为1450r/min，温度为室温的条件下，在规定的每一级负荷下各运转10秒，以最大无卡咬负荷PB作为衡量承载能力的指标；继续增加负荷直到钢球烧结为止，这是最大PD值。
油抗磨损性能测定法（四球法），执行标准SH/T 0189—1992，在主轴转速为1450r/min，负荷在392N下，实验温度54.5℃，实验时间60min，测得磨斑直径为评价油品抗磨性能的指标。
在150SN中加入RK3012，利用四球机进行抗磨损性能的评价如下表二
3.调油方案对比：
两种产品RK3012和T202的调油方案
六、结束语
综上所述RK3012硫磷氮剂具有如下特点：无灰、低硫、低磷、高效！具有良好的极压抗磨性、抗腐蚀性，更优良的热稳定性、抗氧性，应用在双燃料内燃机油中，可以降低硫酸盐灰分的形成，防止提前点火，气门堵塞，减少污染排放。
关键词：生物质发电 环保参数 排放控制
1前言
生物质燃料作为一种新型燃料，以其多源化，可再生，低排放为主要特点。而生物质燃料的多变性、热值低等问题，也成为了限制其发展的重要因素。生电公司作为目前全球最大的纯生物质燃料发电厂，在缺乏成熟经验的情况下，逐步摸索，在环保达标的情况下提高生产效率
环保参数主要限制为排放限制：氮氧化物NOX
硫化物SOX
2设备介绍
2.1锅炉主要参数（以40MW-50MW的负荷波动为参考区间）：
2.2 燃料介绍：
不同种类的燃料有相差较大的参数，因此先适当混合配比再作为燃料供应。
设计燃料：50%甘蔗叶（12%水分）+20%树皮（25%水分）+30%其他（25%水分）
实际燃料：50%甘蔗叶（20%水分）+25%树皮（25%水分）+25%其他（25%水分）
或者50%树皮（12%水分）+25%边角料（25%水分）+25%其他（25%水分）
由于受气候影响，燃料的配比随市场应变，
大部分生物质燃料的特点有：（1）水分含量高。燃料进入炉膛时，其携带水分将消耗部分炉膛热量，降低床温，加长燃料的预热时间，增加排烟体积。（2）粘度大。由于生物质燃料从混合至给入炉膛的过程中会受到挤压，导致成团成块的燃料进入炉膛，使给料机卡死或堵料。（3）易燃易爆。部分燃料过分干燥、松散，易悬浮，容易形成粉尘，在进入炉膛前容易在料仓积累，有爆炸危险，在进入炉膛后容易产生爆燃，导致炉膛负压不稳。
燃料特性如下：
3 氮氧化物及硫化物的生成分析
3.1硫化物的排放。由燃料特性中可以看出，生物质燃料所含S的成分相当低。因此，SOX的测定所测定的基本为CO的排放量。而CO的生成过程主要就是在燃料处于还原性氛围下，原来的燃料燃烧的化学式：C+02CO2，变为了，CO2+CCO。
因此，控制SOX排放指标主要是保证燃料中的C可以与充足的氧气进行反应，确保生成的CO2无法在还原性的气氛下被还原为CO，从而导致SOX排放指标升高
3.2氮氧化物的排放。以燃料燃烧过程可分为3大类：热力型、燃料型、快速型。由于条件限制，生物质锅炉的NOX为燃料型。
燃料型：燃料型NOX一般在600℃-800℃时生成，主要决定于燃料中含N量，在NOX排放总量中，燃料型NOX生产量约占60%-80%，以此来分析：
燃料中的N被氧化首先生成NO，化学反应为：N+O2NO；NO+O2NO2
由该反应式可知，在生成NO2前，燃料中N首先被氧化为NO，NO的性质极不稳定，在还原性气氛下容易被还原成N2，在氧化性气氛下极易被还原成NO2，而N2和NO2是非常稳定的。因此，在控制燃料型NOX排放时，主要是保证燃料在着火区域为还原性气氛，在燃料中N被氧化为NO时，NO及时被还原成稳定的N2，NOX的排量将会降低。
4 对氮氧化物及硫化物的控制经验
生电公司的循环流化床锅炉采用二段式送风，运行中，一次风有布风板进入炉膛后起流化作用及提供燃料着火所需部分氧量，二次风在给料口提供播料风、输送风及燃料燃烧燃尽所需的氧量。
因生物质燃料的特性，燃料长期稳定供给。导致锅炉负荷变动剧烈，现将给料导致的燃烧变化分为以下两大类：
（1）给料不足。由于燃料的流动性差及水分高导致的炉膛正压，时常引起堵料故障。此时，如果保持同样的风量不变，一次风量相对此时的燃料量偏大，从而导致密相区出现氧化性氛围，使得NOX的生成增大，环保参数上升。
（2）给料过多。过多的给料，导致床温下降及炉膛正压。此时，燃料的燃烧状况将会变差，燃料无法在密相区全部着火。由于此时的已着火燃料相对于正常运行的较少，如果保持风量不变，一次风量相对此时燃料量偏大，密相区呈现氧化性氛围，使得NOX生成量增加。同时，过多的燃料进入炉膛，同样的总风量无法满足燃料的燃烧，将造成炉膛后半段的呈现还原性氛围，从而生成更多的CO，导致SOX的排放上升。
以上分析可知，减少NOX需要还原性氛围，减少SOX需要氧化性氛围。而SOX的指标主要由CO所影响，因此调整如下：
（1）调整一次风量，保证布风板与二次风之间的密相区为还原性氛围，在燃料着火阶段，燃料中的N被氧化为NO时，保证密相区的还原性氛围，NO及时还原为N2，可有效降低NOX的排放。其中基本定为73000-75000Nm？/h运行。
（2）由于密相区的还原性氛围，导致该区域产生较多的CO，因此可在二次风管道以上，适当添加二次风量，制造氧化氛围，生成CO2，减少SOX的排放指标。
（3）在适当的时候调整给料量，避免燃料的剧烈变化影响锅炉燃烧工况。
5结语
（1）调整前一次风量平均为83000 Nm？/h，试验中为73000 Nm？/h减少约11000 Nm？/h。
（2）适当降低一次风量及二次风量后，NOX排放浓度（小时均值）减少36mg/m ？，且超标次数由调整前19次降到0次。SOX排放浓度（小时均值）减少13 mg/m ？，切超标次数由调整前13降到0次。
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