1、秸稈電廠現(xiàn)狀
秸稈是一種很好的清潔可再生能源，每2噸秸稈熱值就相當于1噸標準煤。自從1998年丹麥BWE公司誕生了世界上第一座秸稈生物質(zhì)電廠之后，BWE公司在西歐設(shè)計并建造了大量生物質(zhì)電廠。我國建秸稈電廠也就是近幾年的事。由于我國農(nóng)作物秸稈資源量比較豐富，每年約有7.2億t的秸稈量，在中國政府鼓勵政策的引導(dǎo)下，生物質(zhì)電廠一下子如雨后春筍紛紛冒出來。各地政府在招商引資中都把它作為一個重要項目，各個投資集團也把它作為一個經(jīng)濟利益的投資增長點，搶占地盤、搶先申報、短平快建起了一個個生物質(zhì)電廠，如國能生物發(fā)電集團目前取得的核準項目就有40個，遍布全國各地，其它集團投資建設(shè)的就更多。但目前這些電廠投入運行之后卻發(fā)現(xiàn)并非想像中的那樣美好，所有電廠無一例外虧損，秸稈發(fā)電項目剛剛起步階段就遭遇了“寒流”，許多已核準電廠被要求暫緩建設(shè)，處于觀望狀態(tài)，等待新的政策，這樣的狀況是許多人意想不到的。
2、秸稈電廠存在的問題
秸稈電廠的目前狀況是普遍虧損，究其原因主要存在以下幾個方面問題：
(1)投資成本高
生物質(zhì)電廠由于它的流程結(jié)構(gòu)的特殊性，投資成本較高，一般都在1～1.1萬元/(kW'h)．是常規(guī)火力發(fā)電廠的2倍，因此產(chǎn)生的折舊費、貸款利息等費用都很高。
(2)鍋爐效率低
國產(chǎn)鍋爐爐型的選擇大都參照丹麥的技術(shù)，但卻忽略了國情不同，丹麥是單一的麥稈，而國內(nèi)則是秸稈種類復(fù)雜，在設(shè)計理念上比較單一，漏風(fēng)、燃燒不完全、爐排設(shè)計不合理、秸稈破碎度不均勻、排煙溫度高等都造成爐效低。
(3)上料系統(tǒng)復(fù)雜、成本高
上料系統(tǒng)都是仿照燃煤機組設(shè)計，但秸稈卻不同于煤，質(zhì)輕、體積膨松、易堵、易著火、不流暢，為克服這些問題增加了不少投資。
(4)秸稈收購成本高
由于收集成序復(fù)雜，流程太多造成收購成本高，另外無序的建設(shè)秸稈電廠，使得有限的資源價格逐步抬高，激烈的資源競爭也使得秸稈價格居高不下。
(5)廠用電高
目前已投產(chǎn)的秸稈電廠廠用電都在12%左右，遠高于燃煤電廠6%的水平。
(6)鍋爐腐蝕
(7)政策不到位
生物質(zhì)電廠是環(huán)保型企業(yè)，是功在當代、利在千秋的事業(yè)，政府應(yīng)該給予扶持，但由于一些政策不到位或不清，造成秸稈電廠的負擔(dān)加重，利潤減少。
由于秸稈電廠存在以上種種原因，使得這一新生的事物剛建成就到了舉步維艱的地步，那么如何克服這些困難使秸稈電廠從現(xiàn)有的尷尬中走出來，那就要有針對性的解決問題，爐型的選擇直接影響到對秸桿質(zhì)量和品種的要求，影響到秸稈的收集、儲運、打包、切碎、上料等一系列過程，也直接影響燃料系統(tǒng)的整個投資，最終決定了企業(yè)的經(jīng)營效益。實際上，在以上存在的問題中，除了政策因素是由政府控制外，鍋爐的制造模式、安裝方式、燃燒效能、腐蝕情況、進料形式上等都可以進行技術(shù)改造，從而降低成本、提高效率。本人參考了許多秸稈電廠可研報告及一些技術(shù)資料結(jié)合我國實際情況，思索鍋爐的結(jié)構(gòu)能否在形式上有所突破，不局限于丹麥的技術(shù)，也不局限于燃煤電廠技術(shù)，可以打破常規(guī)思維方式。由于秸稈品種的多樣性及燃料儲運切碎的高投資性，如能設(shè)計一種鍋爐既能燃燒各種秸稈又可對燃料不用切碎直接進入爐膛燃燒，那將大大提高鍋爐的效益，又降低燃料系統(tǒng)的投資，基于這樣的設(shè)想，設(shè)計一種理想化的內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐。圖1為內(nèi)循環(huán)流化床示意圖。
3、設(shè)計理念
1)秸稈可以整包（非機械壓縮）進入爐膛，不用切碎，省去爐前系統(tǒng)的復(fù)雜程序和高投資設(shè)備。
2)進入爐膛的秸稈要能自由松散，并能完全燃燒。
3)由于秸稈堿金屬含量高，爐膛溫度不宜過高，防止腐蝕。
4)鍋爐結(jié)構(gòu)簡單、投資少、易于調(diào)節(jié)。
4、秸稈燃燒機理
秸稈投入爐膛后的燃燒大概分為四個階段：
1)預(yù)熱：秸稈進入爐膛后由床料和爐膛內(nèi)灼熱的空氣所干燥并被預(yù)熱；
2)干燥：預(yù)熱后析出水分，干燥的秸稈很易于著火。
3)揮發(fā)份燃燒：熱分解約在250℃揮發(fā)份開始析出，325℃開始十分活躍，350℃時已有80%揮發(fā)份析出，形成焦碳。揮發(fā)份被高溫空氣引燃；
4)焦碳燃燒：由于焦碳開始被揮發(fā)份包圍，不易接觸到氧氣而燃燒，當揮發(fā)份快燃燒終了時，焦炭周圍溫度很高且氧氣接觸到焦炭表面，從而開始燃燒并產(chǎn)生灰燼。
5、內(nèi)循環(huán)流化床機理
循環(huán)流化床鍋爐可以分為外循環(huán)的循環(huán)流化床鍋爐和內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐二類。一般循環(huán)流化床鍋爐都是指外循環(huán)流化床鍋爐，如不用分離器，可使固體物料在爐內(nèi)循環(huán)的流化床叫內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐，它的基本方法為采用不均勻布風(fēng)，如使床內(nèi)兩側(cè)風(fēng)速高，中間風(fēng)速低，造成床內(nèi)物料產(chǎn)生強烈的內(nèi)循環(huán)。
流化床燃燒對燃料的適應(yīng)性強，不僅能燃優(yōu)質(zhì)燃料，而且能燃各種劣質(zhì)燃料，在燃煤電廠中灰分高達80%的石煤，水分高達60%的褐煤和洗煤碎石、煤泥都可燃燒。運行時由于燃料在流化床內(nèi)有較長的停留時間，隨風(fēng)上下翻滾，也有橫向的水平運動，另外一部分在流化床中被氣流夾帶作用將其帶到懸浮段，經(jīng)過揚析作用，一部分較粗的回到床層，另一部分細的隨煙氣帶出爐膛。
由于秸稈的揮發(fā)份高、含碳量低、熱值低、著火點低、燃燼時間短’i艮適宜流化床鍋爐燃燒技術(shù)但要解決秸稈進入爐膛后形成堆積的問題。
6、工藝流程
圖1中散草直接進入上料皮帶，進入給料槽通過給料器推進爐膛，進入爐膛網(wǎng)格架上，一次風(fēng)通過風(fēng)室將熱風(fēng)和大量氧氣吹進爐膛助燃，爐膛四角布置散料風(fēng)，類似燃粉爐的四角燃燒技術(shù)，它的目的是將進入爐膛的可能形成堆積的秸稈在四角風(fēng)的吹動下旋轉(zhuǎn)翻飛，達到松散完全燃盡的目的，在爐膛約1／2下位置水冷壁設(shè)計三角形折焰角，目的是讓爐膛里的旋風(fēng)旋轉(zhuǎn)到這里有個阻擋作用，可以擾亂旋轉(zhuǎn)的氣流形成紊流達到延長物料在爐膛里的燃燒時間，沒有燃盡的物料由于遇到阻礙作用，在自重的作用下會下落重新燃燒，而網(wǎng)格架的作用是有效的防止散草進入爐膛后在底層形成推積，在振動爐排中就有由于秸稈堆積從而得不到充足的氧氣很快被爐排排去不能完全燃燒的現(xiàn)象。其他部分與普通鍋爐類似，
一次風(fēng)的作用：一次風(fēng)從底部風(fēng)室吹入爐膛，讓床料“沸騰”，托起并烘干推積的散料。讓充足的空氣與燃料結(jié)合燃燒。
二次風(fēng)的作用：二次風(fēng)從中間偏下位置吹入爐膛紊流區(qū)，補充空氣，讓未完全燃盡的秸稈繼續(xù)燃燒直至燃盡。
散料風(fēng)的作用：散料風(fēng)布置在與秸稈進口同一高度的四個角，氣流在爐膛內(nèi)形成切園，它的作用是與一次風(fēng)結(jié)合吹散堆積的秸稈并旋轉(zhuǎn)翻飛，達到松散秸稈的目的。該風(fēng)可根據(jù)不同種類秸稈（如硬質(zhì)秸稈或軟質(zhì)秸稈）調(diào)整風(fēng)的大小。這是設(shè)想的理想化的散料方法。
網(wǎng)格架的作用：網(wǎng)格架的作用主要是避免進入爐膛的秸稈成堆壓在爐膛底層上并攪亂床料，同時，它有很好的透氣性，可以充分和一次風(fēng)混合易于燃燒。它的高度應(yīng)處于床料“沸騰”時最高位置下5～10cm，這樣既避免擾亂床料，又可讓灼熱的物料對秸稈進行“干燥”，應(yīng)以20cm左右見方孔格為宜，孔大了托不住秸稈，小了會給一次風(fēng)增加阻力，也阻礙床料的”沸騰”。它的材質(zhì)由耐熱耐磨鋼制成。
折焰角的作用：它約處于爐膛中部，在紊流區(qū)與稀相區(qū)之間，目的是讓旋轉(zhuǎn)翻飛的秸稈到這里形成紊流，未燃盡的秸稈在自重下下落再燃燒，而燃盡的灰則隨煙氣帶進煙道。
床料的作用：這是流化床的主要特點。在爐底部布置約40～50cm厚的惰性物料顆粒，由于它一直在爐膛底部，本身溫度很高，對進入爐膛的劣質(zhì)燃科，如潮濕的秸稈有很好的干燥預(yù)熱作用，使秸稈不易熄火。
放灰器的作用：秸稈燃燒后渣會越來越多，達到一定量時，從放灰器排掉多余的渣，根據(jù)爐膛面積可以布置一個到兩個放灰器。
內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐具有對燃料有優(yōu)異的適應(yīng)性以及爐內(nèi)優(yōu)越的氣固相化學(xué)反應(yīng)條件和物料循環(huán)，在高堿生物質(zhì)燃燒中對于解決燃料差異對燃燒的影響和堿金屬帶來的沉積、腐蝕問題有非常明顯的優(yōu)勢。之所以不用帶分離器的循環(huán)流化床鍋爐，是考慮到不同種秸稈自重不同，分離較困難，且由于秸稈不同于顆粒狀的煤炭有長度，在分離器出口處易堵塞，同時沒有分離器也減少了鍋爐本身的投資，降低了成本。
7、可以解決的問題
1)秸稈不用切碎：自由狀態(tài)推進爐膛，也可以是非機械壓縮的秸稈捆，或機械壓縮的秸稈包進入爐膛之前先松散一下，免去使用切碎機所帶來的各種煩惱。
2)對秸稈質(zhì)量要求不高：中國農(nóng)民多少有點小農(nóng)意識，總想在賣秸稈時摻點水好多賣點錢，使秸稈濕度加大，在目前已投入的秸稈鍋爐中，對于潮濕度高的秸稈燃燒狀況都不好，負荷難以控制，如使用流化床鍋爐由于有高溫床料的烘烤，會很快干燥并燃燒。
3)減少腐蝕：由于流化床溫度不高，爐膛溫度一般控制8500C左右，屬于低溫燃燒，可以避免灰熔化帶來的結(jié)灰等問題，可以減少秸稈灰中堿金屬的析出，從而避免受熱面的腐蝕。
4)適應(yīng)性廣：流化床鍋爐可以適應(yīng)各種秸稈，對秸稈的質(zhì)量要求也不高，燃燒不同種類秸稈只需調(diào)節(jié)散料風(fēng)量即可，但同一時間最好使用同一品種秸稈，不要摻雜，由于不同品種的秸稈自重差別較大，散料風(fēng)力不易控制。
8、存在的問題
1) -次風(fēng)與散料風(fēng)的風(fēng)量控制。
2)網(wǎng)格架由于與床料的摩擦易于磨損。
3)由于散料風(fēng)的風(fēng)力有限，對機械壓縮包的松散還是有一定困難的。
9、結(jié)束語
設(shè)想的流化床秸稈爐，只是一種理想化的模型，爐膛面積、高度、風(fēng)量等設(shè)計還需要理論的計算和實際的試驗，真要去做需投入很大的精力和資金，也許實現(xiàn)很難，但對于國情而言，應(yīng)該向這方向努力，就是減少爐前復(fù)雜的切碎打包等系統(tǒng)，從而降低投資成本，提高鍋爐熱效率。
三門峽富通新能源銷售鍋爐、生物質(zhì)鍋爐、家庭用生物質(zhì)爐灶以及生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料的顆粒機、秸稈壓塊機等。
