燃用生物质颗粒燃料锅炉的燃烧及排放特性探究

【摘　要】生物质颗粒燃料是一种高质量的无污染燃料，具有高效率、易于点火、污染物零排放等优点，可替代化石燃料，广泛用于炊事、民用供暖、锅炉燃烧、发电等诸多领域。本文简述了生物质颗粒燃料的机理及燃烧特性，分析了生物质燃料燃烧的排放物对环境的影响，并指出了我国生物质燃料生产方法的发展前景。

【关键词】生物质颗粒；燃烧特性；排放

0.前言

人类利用生物质能源已有几十万年之久，其应用之早，是最直接的一种燃料能源。然而却因为生物质自身存在的诸多问题，而不能得到广泛的利用。例如：生物质的热值比较低、缺少专用的燃烧设备、运输及存储不便等。在我国，经济社会的发展是以能源的消耗作为重要前提的，经济发展的越快，能源减少的越多。这样我们所面临的两个显著问题是：环境污染趋于严重化；另一个是能源燃料的紧缺。因此，研究燃用生物质颗粒燃料锅炉的机理，探究其燃烧及排放特性，妥善处理能源燃料紧缺问题，对提升环境质量，改善人民生活环境具有重要的指导意义。

1.燃用生物质颗粒燃料锅炉简介

生物质颗粒燃料锅炉主要采用三室的燃烧结构：即气相燃烧室、固相燃烧室和燃烬除尘室。固相燃烧室的主要作用是为生物质颗粒燃料供应大量热解的气化热量，从而产生大量的生物质燃气。这部分生物质燃气通过底部的吸式结构过滤净化，并最终被导入气相燃烧室中从而实现均相的动力燃烧。气相燃烧室的尾部主要采用旋流结构制造，这样可以让燃气的火焰进行充分的扰流，进而促进燃气的完全燃烧。而燃烬除尘室一般采用降尘、燃烬、凝渣以及辐射传热等组合结构，从而可以实现洁净燃烧和辐射换热等多重效果。下面我们给出了一个生物质颗粒燃料锅炉的简化图。

图1　生物质颗粒燃料锅炉简化图

2.生物质燃料锅炉的燃烧及排放特性

2.1生物质颗粒燃料锅炉的燃烧特性

生物质颗粒燃料一般都是经过超高压压缩形成的微粒状燃料，密度较原生物质要大的多，这样的结构和组织特征使其可以很大程度上降低其的逸出速度和传热速度。该种燃料的点火温度也比较高，但是点火性能存在一定程度的下降，不过仍然要好于煤的点火性能。

生物质颗粒燃料锅炉在燃烧开始阶段会慢慢进行分解，此时的燃烧主要处于动力区，但是随着燃烧进入过渡区和扩散区，燃烧的速度降低，就可以将大部分的热量挥发传递到受热面，从而使排烟的热损失大大降低。同时，挥发燃烧需要的氧气和外界扩散的氧气比例适中，从而实现充分的燃烧，并进一步减少了气体不完全燃烧造成的损失和排烟造成的热损失。

燃烧充分完成以后，留下的焦炭骨架的结构非常紧密，流动的气流无法分解骨架，从而使得骨架炭仍然能够保持完好的层状燃烧，并形成层状的燃烧核心。此时炭的燃烧比较稳定，炉温也相对较高，可以很大程度上减少固体和排烟的热损失。

2.2生物质颗粒燃料锅炉的排放特性

2.2.1清灰装置设置

生物质颗粒燃料锅炉排放过程中的清灰装置主要采用机械刮除式以及机械振动式两种主要方式。并且，在有些燃烧锅炉中配备相应的灰分压缩机，这样就可以满足进行长时间自动运行的要求。如果设计工艺良好，那么该锅炉的维护保养都会很有限，不需要进行特殊的清理。

2.2.2相关污染物排放

生物质颗粒燃料锅炉排放的烟气中包含有多种不同的物质。其中，主要的污染物有没有完全燃烧的颗粒CxHy和有害的气体CO，这些都是由于燃料的未充分燃烧而形成的，同时，也可能和生物质颗粒燃料的组成成分有关系。不过，锅炉的污染物气排放量相当低，并且由于生物质燃料中N、S等元素较少，所以最终排放的有毒气体，如NOx、SOx较燃煤排放的要低的多。

3.生物质颗粒燃烧锅炉的环境影响分析

生物质颗粒燃烧锅炉排放的污染物很少，只包括少量的大气污染物以及固体废弃物。

3.1大气污染物

生物质颗粒燃料的纤维素含量比较高，而硫的含量则比较低，因此，燃烧所长盛的大气污染物较燃煤而言要少得多。另外，生物质颗粒燃料的密度比较大，非常便于运输和储存，而热值也基本和燃煤相当，燃烧锅炉的燃烧速度要比煤快，燃烧充分且黑烟较少、形成的灰分也比较低，尤其是在采取相配套的脱硫除尘设备之后，大气的污染物排放就会大幅度减少。根据大量的数据分析可以认为，使用生物质燃料锅炉进行燃烧后所释放的大气污染物浓度要远远低于相应的国家标准。

3.2固体废弃物

生物质燃料锅炉燃烧后形成的固体废弃物主要是燃烧完后形成的灰分，这部分废弃物可以被充分的回收利用。最主要的应用就是将灰分进行回收用作农田钾肥，这样可以达到资源充分进行综合利用的目的。

生物质颗粒燃烧锅炉排放的污染物很少，对环境的污染影响极低。不仅如此，该种工艺在很多方面还有及其显著的生态环境效益，例如代替煤炭资源，不经可以减少环境的污染，还解决了日益严峻的能源问题。另外，就是将燃烧后形成的固体废物回收用做钾肥，实现经济效益和环境效益的有效循环，实现我国环境事业的可持续发展。做到了变废为宝，节约资源又保护环境的目的。

4.结论

生物质颗粒燃烧锅炉主要利用废弃的农作物资源作为燃料，因此燃料资源丰富，经济环保，不仅降低了我国农业废弃物的运输成本问题和运输过程中的污染问题，还具有节约资源、保护环境、防止环境污染的作用。生物质颗粒燃烧锅炉的推广和使用符合我国建设节约型社会的基本要求和实现可持续发展战略的基本国策，具有十分突出的经济效益、社会效益和环境效益，为缓解我国以及世界范围内的能源紧张问题和环境污染问题提供了解决的思路和方法，对于环境的保护和资源的有效利用具有重要的意义。

【参考文献】

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