生物质能在世界能源结构中占有十分重要的地位。我国在木料加工过程生产的边角废料每年约为 2400万m3,折合标准煤150万t；稻谷年产量约 200 Mt,可获得稻壳约40 №，折合标准煤约20 Mto 并且生物质能可年复一年的不断再生，因此，其能量是十分可观的，但目前被人们利用的仅占1.0%。同时生物质还是一种清洁燃料。生物质含硫量低，含氮量不高，生物质中灰分一般也很小，所以充分燃烧后NOX和S02的及烟尘含量都很低。同时生物质燃烧生成的C02又可被植物吸收，合成本身的生物质，所以没有增加大气中C02的含量，因此生物质燃烧过程具有C02零排放,目前已经在安徽锅炉做试点
1生物质燃烧特性
1 • 1燃料特性
生物质燃料与化石燃料相比，在成分和结构等方面存在着很大的差异，生物质燃料和煤碳相比有以下一些主要差别：1.含碳量较少，含固定碳少。生物质燃料中含碳量最高的也仅50％左右（以质量分数计）。特别是固定碳的含量明显地比煤炭少，因此，生物质燃料值较低
2）含氢量稍多，挥发分明显较多。生物质燃料中的碳多数和氢结合成低分子的碳氢化合物遇一定的温度后热分解而折出挥发物。所以，生物质燃料易被引燃，燃烧初期析出量较大，在空气和温度不足的情况下易产生镶黑边的火焰。
3） 含氧量多。生物质燃料含氧量明显地多于煤炭，在燃烧时可相对地减少供给空气量。4） 密度小。生物质燃料的密度明显地较煤炭低，质地比较疏松，使得这类燃料易于燃烧和燃尽，灰烬中残留的碳量少。
5） 但生物质水分多。因生物质水分多，产生的烟气体积大，排烟热损失高。
6） 含有大量的碱金属，如Na、K,还有大量 Cl及N、s等元素•这些元素在高温下极易生成 KCI、NaCl、NH、N、H、s等物质，并且极易产生受热面的高温腐蚀。
综上，生物质燃料具有挥发分高、含水率高、热值低、灰熔点低、碱金属及氯等含量高等特 、、0
1 • 2燃烧特性 1 21燃烧过程
生物质燃料的燃烧过程是强烈的化学反应过程，主要分为挥发分的析出、燃烧与残余焦炭的燃烧、燃尽2个独立阶段，前者约占燃烧时间的10％，后者则占90％。生物质锅炉的燃料送人燃烧室后，燃料由于温度的增高，约 250 ℃，热分解开始，析出挥发分，并形成焦碳。气态的挥发分和周围高温空气掺混首先被引燃而燃烧。当挥发分的燃烧快要终了时，空气中的氧气接触到焦碳表面，焦碳开始燃烧，并不断产生灰烬。同时在高温作用下，易产生碱金属的氯化物、氮氧化合物等有害物质。
从上述燃烧过程中可以看出，生物质燃烧过程具有以下特占•
1)物质燃料的密度小，结构比较松散，挥发分含量高，在250 ℃时热分解开始，350 ℃时挥发分能析出80％。挥发分析出时间较短，此时必须保证充足的空气供给。
2） 挥发分逐渐析出和烧完后，燃料的剩余物为疏松的焦碳，此时必须保证焦碳充分的燃烧时间。
3） 碱金属的氯化物、氮氧化合物等有害物的产量与其在炉膛内的停留时间t、温度r及初期过量空气系数有重要关系。
4） 燃烧的理论燃烧温度低，以玉米为例，其理论燃烧温度在1 000 ℃左右。明显大大地低于煤炭的理论燃烧温度。
2生物质锅炉设计要点
2，1存在问题
生物质锅炉给料问题
给料是燃烧的先决条件，只有保证连续且均匀的给料，才能保证燃烧的安全及稳定。而生物质燃料密度小、松散、体积大，并且质地柔软、有韧性、易缠绕、流动性差，因此给料存在很大问题，现在常用的给料方式有直接人炉、破碎人炉、加工成型人炉等模式。直接人炉方式适合小型锅炉，并且生物质为软质秸杆的场合，虽然无需破碎减少了投资及电耗，但对燃料的包捆密度及几何尺寸要求高，并且不适应锅炉的大型化。
破碎人炉燃料适应性强，锅炉可大型化。但物料易搭桥，缠绕且挤压纠结，传输困难，对破碎设备及传输设备要求高。加工成型人炉分为块状成型、颗粒状成型，此方式很好解决了生物质燃料运输及给料问题，但需要前端成型预处理企业，投资大、成本高。
生物质锅炉燃烧及结焦问题
生物质燃料热值低、水分高、挥发分高，因此燃烧过程中干燥与挥发分析出几乎是同时进行，因此生物质燃料着火前为吸热反应。而且挥发分的燃烧速率比炭化物质快，着火后升温速度较快，但由于挥发分析出迅速，可能造成燃烧的揣动的间断。同时在生物质燃烧过程中，由于生物质含有较高的水分和碱性金属物质，极可能发生烧结现象，生物质烧结温度均在700 ℃左右，并且随着温度升高，烧结块的尺寸及数量增多，硬度增强。
生物质燃料的灰分虽然含量不高，但其含碱金属量高，特别是含钠、钾高，在高温下分解生成的氧化物与水蒸汽反应生成强碱，强碱与S02、S03及 s℃2反应生成低熔点的凝结性硫酸盐和硅化复合物极易牢固粘附在在受热表面形成艹口声、、、0
生物质锅炉积灰及腐蚀问题
虽然生物质燃料灰分含量相对煤来说较低，但碱金属无机化合物极易形成很细的飞灰，容易带到后级受热面形成积灰现象。生物质燃料含氯化物高于其他燃料，氯元素在一定条件下生HCI,极易产生高温腐蚀，而且S02、S03容易与管壁保护膜发生作用生成硫酸铁，硫酸铁与碱金属反应生成复合碱金属硫酸盐（熔融状），从而破环管子的保护膜，加剧受热面的腐蚀。
生物质锅炉的设计思路
1.锅炉给料
国内的大部分生物质均为软质生物质，且考虑成本及国情，山东锅炉倾向于破碎人炉方式，但建议破碎前后用低温热质（如烟气）预干燥，消除韧性，使其不易搭桥及纠结，便于破碎、传输。锅炉一般采用负压给料。
2.锅炉挥发阶段
根据生物质燃料燃烧特性，在挥发阶段必须保证一定的温度场及足够的空气。在预热起燃阶段，水分的蒸发需吸收热量。一般情况下，当水分质量分数超过55％左右时，挥发阶段燃烧过程产生的热量就可能不能满足水分蒸发所需热量，导致熄火。但生物质燃料一般含水量都很高，因此在挥发阶段必须有可靠稳定温度场措施：燃料进炉前干燥、提高风温（建议190 ℃以上）、辅助燃料助燃、蓄热床料等。
3.锅炉燃尽阶段
燃尽阶段主要是焦炭的燃尽，此时温度最高，此时最容易结焦，并且NO，等污染物的产生，以及碱金属析出产生的高温腐蚀等都在此阶段发生，因此这是生物质燃料燃烧的最后阶段，也是生物质锅炉最关键阶段。此时必须考虑有能够控制燃烧的时间、温度、空气供给的方式及位置、烟气停留的时间等的措施。
生物质锅炉设计要点
1.锅炉炉型选择
通过以上分析，综合给料、预干燥、蓄热、燃尽控制温度等措施，山东锅炉炉型采用高低差速流化床锅炉型式，并且采用分段供风形式。在挥• 阶段采用高速风，使燃料充分扰动，与蓄热床料混合，充分干燥，析出挥发分，高速空气迅速与挥发分穿透混合发生燃烧。
而在燃尽阶段采用低速风，延长燃烧时间，低速风充分包裹在焦炭的外围，使炭充分燃烧。同时采用一定措施使两阶段形成内循环，使燃尽阶段的高温料返回到挥发阶段充分干燥及析出挥发分。
2.锅炉防结焦问题
确保燃料进人炉膛迅速气化与挥发，使钠、钾碱金属以氯化物形式析出，降低燃尽阶段的含碱金
属量，从而提高灰熔点，确保床面不结焦。同时多点给料，以减少集中燃烧，温度场集中，同时采用大炉膛，低截面热负荷，控制床温及炉膛出口温度。
3.锅炉防积灰及腐蚀
用高低差速流化床形式，燃尽阶段采用低速风，并且料返回挥发阶段形成内循环，因此飞灰带到尾部的份额不高，但碱金属无机化合物极易形成很细的飞灰，仍需采用吹灰设施。用高低差速流化床炉内脱硫措施，降低S02的产生，可大大减少尾部低温腐蚀及高温区破坏管子保护膜而产生的高温腐蚀。且碱金属大部份以氯化物形式析出，降低HOI的产生及碱金属的含量，也大大降低了高温腐蚀。
综上，生物质锅炉采用高低差速流化床形式是可行的。高低差速流化床，通过合理的结构设计与燃烧的组织，控制燃料的部分碱金属元素的挥发，并控制各段温度防止结渣与积灰，加强混合，提高一次燃尽率与及时清灰。
在当前世界能源紧缺，环境污染严重的情况下，生物质作为可再生能源，且生物质含硫量低，含氮量不高，燃烧后NOX和S02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极低；同时生物质燃烧过程具有C02 “零"排放的特点，开发利用生物质能具有广阔的前景生物质燃料锅炉采用高低差速流化床，成功解决了生物质燃料在采用流化床燃烧技术时床面的结焦问题，以及对流受热面腐蚀、积灰等技术难题，保证了锅炉高效 稳定连续运行，推动了生物质锅炉燃烧技术的发展及应用。
