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任子康，沈松
（221004 徐州科融環境資源股份有限公司 江蘇徐州）
摘要：由于我國秸稈成型原料豐富，成型后的燃料具有體積小，密度大，儲運方便，使得生物質秸稈成型燃料廣泛應用于炊事、供暖等民用領域和鍋爐燃燒、發電等工業領域,本文介紹了生物質顆粒燃料的燃燒特性，生物質成型燃料燃燒特性,以及我國生物質顆粒燃料燃燒設備的發展方向和設計展望。
一、引言
我國生物質能十分豐富，尤其是秸稈，其產量達6億多噸，相當于3億多噸標準煤。然而，一直以來，由于利用裝置非常落后，熱效率很低，秸稈都沒有得到合理的利用，甚至有的秸稈被就地燒掉等等。不但浪費資源，污染大氣，而且影響交通安全。據有關專家預測，生物質能極有可能成為未來持續能源系統的組成部分，而尋找新技術更加高效合理的利用生物質能也成為一個大熱門。
二、生物質成型燃料燃燒特性
1．生物質燃料特性
參照國家標準GB212-91煤的工業分析方法和GB5186生物質燃料發熱量測試方法，對3種生物質工業分析和發熱量進行測定，生物質的揮發分遠高于煤，灰分和含碳量遠小于煤，套熱值小于煤，生物質這種燃料特點就決定了它的燃燒具有一定的特征。
2．原生物質燃燒特性
（1）原生物質特別是秸稈類生物質密度小，體積大，其揮發分高達60%-70%之間，點火溫度低，易點火。同時熱分解的溫度又比較低一般在3500℃，就分解釋放出80%左右的揮發分，燃燒速度快，燃燒開始不久燃燒迅速由動力區進入擴散區，揮發分在短時期內迅速燃燒，放熱量劇增，高溫煙氣來不及傳熱就跑到煙囪，因此造成大量的排煙熱損失。另一方面揮發分劇烈燃燒所需要的氧量遠遠大于外界擴散所供應的氧量，使供氧明顯不足，而使較多的揮發分不能燃盡，而大量形成CO等中間產物，產生大量的氣體不能完全燃燒。
（2）揮發分燃燒完畢時，進入焦碳燃燒階段時，由于生物質焦碳的結構為散狀，氣流的擾動就可使其解體懸浮起來，脫離燃燒層，迅速進入爐膛的上方空間，經過煙道而進入煙囪，形成大量的固體不完全燃燒熱損失。此時燃燒層剩下的焦碳量很少，形不成燃燒中心，使得燃燒后勁不足，這時如不嚴格控制進入空氣量，將使空氣大量過剩，不但降低爐溫，而且增加排煙熱損失。
三、生物質成型燃料燃燒特性
（1）生物質成型燃料是經過高壓而形成的塊狀燃料，其密度遠遠大于原生物質，其結構與組織特征就決定了揮發分的溢出速度與傳熱速度都大大降低。點火溫度有所升高，點火性能變差，但比型煤的點火性能要好，從點火性能考慮，仍不失生物質點火特性。燃燒開始時揮發分慢慢分解，燃燒處于動力區，隨著揮發分燃燒逐漸進入過渡區與擴散區，燃燒速度適中能夠使揮發分放出的熱量及時傳遞給受熱面，使排煙熱損失降低。同時揮發分燃燒所需的氧與外界擴散的氧較好的匹配，揮發分能夠燃盡，又不過多的加入空氣，爐溫逐漸升高，減少了大量的氣體不完全燃燒損失與排煙熱損失。
（2）揮發分燃燒后，剩余的焦碳骨架結構緊密，像型煤焦碳骨架一樣，運動的氣流不能使骨架解體懸浮，使骨架炭能保持層狀燃燒，能夠形成層狀燃燒核心。這時炭的燃燒所需要的氧與靜態滲透擴散的氧相當，燃燒穩定持續，爐溫較高，從而減少了固體與排煙熱損失。在燃燒過程中可以清楚地看到炭的燃燒過程，藍色火焰包裹著明亮的炭塊，燃燒時間明顯延長。
四、生物質成型燃料燃燒技術應用現狀和設計展望
1．生物質成型燃料設備的應用現狀
目前我國生物質成型燃料燃燒設備設計與研究幾乎是個空白。在我國一些單位為燃用生物質成型燃料，在未弄清生物質成型燃料燃燒理論的情況下，盲目把原有的燃煤設備改為生物質成型燃燒設備，但改造后的燃燒設備仍存在著爐膛的容積、形狀與生物質成型燃料燃燒不匹配，設備的受熱面與生物質成型燃料燃燒不匹配，致使燃燒設備燃燒效率及熱效率較低，出力及工質參數下降，排煙中污染物含量高。
2．生物質成型燃料燃燒設備設計展望
為了使生物質成型燃料能穩定，充分直接燃燒，就根據生物質成型燃料燃燒理論重新系統設計，研究出生物質成型燃料專用燃燒設備。而生物質成型燃料燃燒設備的主要設計參數的確定，是生物質成型燃料專用燃燒設備的設計依據和關鍵，目前我國對秸稈成型燃料結渣的理論研究和應用研究得很少，為此，筆者建議：
（1）測出生物質成型燃料灰渣成分，根據有關方法判定生物質成型燃料的結渣特性。
（2）分析結渣形成過程及原因，尋找生物質成型燃料燃燒不結渣、少結渣技術措施。
（3）測定生物質成型燃料燃燒設備結渣特性與規律，尋找雙層爐排生物質成型燃料燃燒設備結渣過程、影響因素及防結渣措施，為生物質成型燃料燃燒設備實現雙層爐排燃燒及該類產品開發提供科學依據。
五、結束語
生物質秸稈成型燃料也成為世界范圍內解決生物質高效，潔凈化利用的一個有效途徑。生物質秸稈成型燃料的應用，對保護生態環境，發展社會經濟，實施能源可持續發展戰略有著重大的現實意義。本文介紹了生物質顆粒燃料的燃燒特性，生物質成型燃料燃燒特性,以及我國生物質顆粒燃料燃燒設備的發展方向和設計展望。
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