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王文1，萬顯君2，別如山3
（1.黑龍江省人民政府農村能源辦公室，黑龍江哈爾濱150001；2.海倫市利民節能鍋爐制造有限公司，黑龍江海倫152300；3.哈爾濱工業大學，黑龍江哈爾濱150001）
摘要：我國煤炭資源消費占一次能源消費的比例高達75%，煤炭的生產量以及消耗量均為世界第一，如果長期保持這種以煤為主的能源結構會造成惡劣的環境污染，會極大地影響我國的農業生態環境的建設。本文提出了生物質直燃發電遇到的一些問題也現狀，并提出未來生物質直燃發電的發展趨勢。
0引言
到21世紀中葉，占世界能源總消耗50%的石油和天然氣將消耗殆盡，雖然煤可以繼續開采使用，但是開采的難度越來越大，成本越來越高，尋找一種可代替的清潔能源已成為世界關注的焦點。生物質能目前是僅此于煤炭、石油和天然氣的第四大能源。做為一種可再生能源，種類多，分布廣，在木材及森林工業廢棄物、農業廢棄物、水生植物、油料植物中都可以得到廣泛應用。
1生物質直燃發電的現狀體現
1.1丹麥BWE水冷振動爐排鍋爐
2006年12月，國能單縣25MW生物質發電廠作為我國首個生物質直燃發電的示范項目正式投產。該電廠設計的生物質燃燒量為20萬噸年，發電量達到每年1.6億千瓦時。每年的SO2和CO2排放量比同規模燃煤電廠分別低600和10萬多噸，同時每年可節省近10萬噸標準煤。
1.2國產水冷振動爐排鍋爐
在國外BWE水冷振動爐排的基礎上，我國通過改進研發了爐排爐生物質燃燒技術，在燃料品質合格的情況下能夠保證運行效率，但在給料、鍋爐結構、機械拖動、燃燒組織和灰渣清理等方面均存在一定的問題，仍需進一步的改進。
1.3常規循環流化床生物質鍋爐檢修難度與電耗較高
目前，燃燒各類秸稈的循環流化床鍋爐爐膛出口壓力至800至600Pa，為解決回火問題需要加大爐膛出口負壓，引風機電耗較高。同時，采用羅茨風機提供外置換熱器的流化風，增加了電耗。
1.4差速流化床生物質鍋爐
對差速流化床生物質鍋爐來說，在爐內密相低速區布置大量埋管，密相區溫度很容易控制在700至800℃，徹底解決了床料結渣問題。但對于燃燒灰熔點較低的棉花秸稈、稻草，高溫過熱器、低溫過熱器積比較嚴重。
2我國生物質直燃發電發展趨勢
2.1國產循環流化床是直燃發電的發展趨勢
年以來，我國生物質直燃發電從無到有，到目前為止已經取得了長足的進步。雖然與發達國家相比仍有較大差距，但是由于我國生物質燃料的特殊性（高水、高灰、低發熱值），預計到2020年以前，在工程技術人員的努力下，我國生物質燃燒技術將走在國際先進行列，原因很簡單，我國的生物質燃料很復雜，品質很差，高水分、高灰分及低發熱值迫使我國必須走符合中國國情的生物質直燃發電道路。引進的水冷振動爐排技術對單一燃料適應性很好，但對復雜低質燃料水土不服已經說明了這一點，實踐證明國產循環流化床燃燒技術將成為中國生物質直燃發電市場上的主導技術。
2.2常規循環流化床鍋爐爐內布置足夠的受熱面（包括水冷壁和過熱器），爐膛出口布置高溫分離器（分離器可水冷或汽冷），控制分離器人口溫度低于800℃，分離器內溫度雖有增高，但回料閥內溫度不足以引床料結焦。這種設計理念運行的鍋爐除了爐膛負壓高一些（如上所述）外，從運行結果來看效果不錯。而低倍率循環流化床又可分為密相區不帶埋管的和在低速床布置埋管的差速循環流化床生物質鍋爐，它們都因爐膛截面很大，爐內顆粒濃度低。因此，爐膛出口負壓在至200Pa以內。所以，本體阻力較低。但前者因密相區沒有受熱面，往往床溫偏高，甚至絕大部分或全部采用一次風來降低床溫，后者因低速區布置受熱面，床溫很容易控制在750至800℃，并且過熱器也可以布置在低速區，這樣不但解決了過熱器積灰問題，而且，因低速床內K及Cl濃度很低，過熱器腐蝕問題也得到很好解決。目前這三種爐型都在運行，并各自在不斷完善之中。
2.3脫硫、脫硝政策推高發電成本，使得循環流化床更有優勢
雖然生物質含硫量低，但實際SO2排放濃度在200至300mg/m3，爐內可以加石灰石脫硫，在脫硫效率達到70%，SO2排放就可滿足排放要求。建議南方省市生物質鍋爐容量小于等于65t/h，可采用次高壓或高壓來提高發電效率。東三省在原料充足的條件下可以上30MW高溫高壓鍋爐。此外，對灰熔點很低的生物質，如油菜稈、棉花桿、果木枝條及稻草等，燃燒此類生物質的鍋爐，蒸汽溫度不宜提得過高，除非有很好的防積灰、腐蝕的措施作為保障。
2.4水冷振動爐排有待加長
一方面因生物質水分很高，著火推遲，導致燃燒不完全，爐排上未燃盡生物質含碳量很高，需要增加爐排長度。另一方面因生物質電廠發電補貼政策只有15年，15年后生物質鍋爐不能享受優惠政策，必然要改為燃煤鍋爐，這需要將水冷振動爐排改為鏈條爐排或往復爐排，因為現有爐排偏短，130T/h高溫高壓爐排有效長度只有6.7m，面積只有67m2左右，離燃煤爐排104m2相差較遠，遠不能滿足燃煤鍋爐的需要。所以需要加長爐排長度，以適應未來改燃煤鍋爐的需要。對于循環流化床鍋爐來說，條件要好得多，當需要將生物質鍋爐改為燃煤鍋爐時，可以將爐膛受熱面覆蓋掉多余部分，但是分離器必須要有，否則燃燒效果就不會很好。
參考文獻
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