0、前言
    盡管人們對(duì)能源的需求日益增長(zhǎng)，然而作為人類目前主要能源來源的原油、天然氣和煤炭卻正在迅速地減少。根據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，如按目前的勢(shì)頭發(fā)展下去，不加節(jié)制，那么，地球上這三種能源能供人類開采的年限分別只有40年、50年和240年了。因此，尋找一種可再生的替代能源便成為社會(huì)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。生物質(zhì)能源是一種理想的可再生能源，它來源廣泛，每年都有大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)及森林廢棄物產(chǎn)出。即使不被用于生產(chǎn)能源，這些廢棄物的處理也是令人頭疼的事情。僅歐盟每年便產(chǎn)出五億噸（干基）這類物質(zhì)。另外，世界上87 qo的能源需求來源于化石燃料，這些燃料燃燒時(shí)，向大氣中排放出大量的C02。而生物質(zhì)作為燃料時(shí)，由于生物質(zhì)在生長(zhǎng)時(shí)需要的C02量相當(dāng)予它燃燒時(shí)排放的C02量，因而大氣中的C02凈排放量近似為零。而且，生物質(zhì)中硫的含量極低，基本上無硫化物的排放。所以，利用生物質(zhì)作為替代能源，對(duì)改善環(huán)境，減少大氣中的C02含量，從而減少“溫室效應(yīng)”都有極大的好處。因此，將生物質(zhì)作為化石燃料的替代能源，便能向社會(huì)提供一種各方面都可被接受的可再生能源。我國(guó)目前有工業(yè)鍋爐約50萬臺(tái)，每年耗煤量約為全國(guó)產(chǎn)煤總量的三分之一。推廣各種節(jié)能技術(shù)，提高工業(yè)鍋爐熱效率的工作已取得較大成績(jī)，且是能源工業(yè)者繼續(xù)努力的方向。但從礦物能源資源有限和因大量使用會(huì)造成環(huán)境狀態(tài)惡化的戰(zhàn)略觀點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合我國(guó)擁有豐富生物質(zhì)資源的現(xiàn)實(shí)，逐步發(fā)展工業(yè)鍋爐生物質(zhì)的燃燒技術(shù)，對(duì)節(jié)約常規(guī)能源、優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，將有積極意義。
1、我國(guó)的生物質(zhì)能源
    生物質(zhì)能資源是指以木質(zhì)素或纖維素及其它有機(jī)質(zhì)為主的陸生植物、水生植物及人畜禽糞便等。我國(guó)有著豐富的生物質(zhì)資源，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)桔桿年產(chǎn)量約5.7億噸，人畜糞便約3.8億噸，薪柴年產(chǎn)量（包括木材砍伐的廢棄物）為1.7億噸，還有工業(yè)排放的大量有機(jī)廢料、廢渣，每年生物質(zhì)資源總量折合成標(biāo)準(zhǔn)煤約3億噸。我國(guó)直接利用生物質(zhì)能已有幾千年的歷史，但利用效率極低，即使是目前農(nóng)村已較普遍推廣的省柴節(jié)煤灶，熱效率也僅20%左右。近年來，在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市周邊地區(qū)，農(nóng)民大量使用優(yōu)質(zhì)高效燃料，用于炊事、取暖，而將農(nóng)作物桔桿直接放在農(nóng)田焚燒，浪費(fèi)了能源，也污染了環(huán)境。生物質(zhì)能資源結(jié)構(gòu)疏松，能量密度低，僅是標(biāo)準(zhǔn)煤的一半多一些，且不易貯運(yùn)。但它也有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：(1)它是一種年產(chǎn)量極大且較穩(wěn)定的可再生資源；(2)含硫、氮量低，燃燒后硫氧化物和氮氧化物排放量低；(3)生物質(zhì)在生成過程中會(huì)吸收大量C02。因此大量生產(chǎn)、使用生物質(zhì)能可以減少CO2凈排放量，有助于減輕溫室效應(yīng)；(4)生物質(zhì)灰份量少，充分燃燒后，煙塵量不多，因此生物質(zhì)能資源是清潔能源。由此可見，研究開發(fā)高效利用生物質(zhì)能的技術(shù)，不僅可以滿足高速發(fā)展的國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)能源的需要，而且減少了礦物燃料的污染，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。上世紀(jì)80年代以來，我國(guó)生物質(zhì)能利用技術(shù)有了很大的發(fā)展。鑒于生物質(zhì)資源分布區(qū)域廣、適宜就地開發(fā)利用的特點(diǎn)，目前開發(fā)適用于各地工業(yè)鍋爐的生物質(zhì)能燃燒技術(shù)，是生物質(zhì)能有效利用的重要途徑。
2、工業(yè)鍋爐利用生物質(zhì)能的各種方法
    (1)生物質(zhì)壓塊技術(shù)：生物質(zhì)壓塊技術(shù)即是通過粉碎、干燥、機(jī)械加壓等過程，將松散、細(xì)碎的桔桿、農(nóng)業(yè)廢棄物壓成結(jié)構(gòu)緊密的磚型、棍型或顆粒狀燃料，其能量密度較加工前要大十倍左右，熱值可達(dá)15000kj/kg左右。生物質(zhì)壓塊便于貯運(yùn)，燃燒后排放的煙灰和S02都遠(yuǎn)低于煤炭，是一種適合于工業(yè)鍋爐使用的高品位燃料。近年來，江蘇、河南等省已出現(xiàn)了一批生產(chǎn)“生物煤塊”的小企業(yè)，并相應(yīng)有了一些生產(chǎn)“壓塊機(jī)”的工廠，使其成為與煤炭相比在經(jīng)濟(jì)上有競(jìng)爭(zhēng)力的燃料。
    (2)流化床燃燒技術(shù)：生物質(zhì)含水量較高，如桔桿為35%。65%，因此采用層燃方式難以保持穩(wěn)定、充分的燃燒。采用流化床技術(shù)，有利于生物質(zhì)的完全燃燒，提高鍋爐熱效率。生物質(zhì)流化床
可以采用砂子、燃煤爐渣等作流化媒體，形成蓄熱量大、溫度高的密相床層，為高水分、低熱值的生物質(zhì)提供優(yōu)越的著火條件。依靠床層內(nèi)劇烈的傳熱傳質(zhì)過程和燃料在床內(nèi)較長(zhǎng)的停留時(shí)間，使難以燃盡的生物質(zhì)也能充分燃盡。如在密相區(qū)上部稀相區(qū)供人二次風(fēng)，組織兩段燃燒，能進(jìn)一步提高燃燒效率。早在1991年哈爾濱工業(yè)大學(xué)就與長(zhǎng)沙鍋爐廠合作研制了多臺(tái)生物質(zhì)流化床鍋爐，可適用于甘蔗渣、稻殼、碎木屑等多種生物質(zhì)燃料，鍋爐出力充分，低負(fù)荷運(yùn)行穩(wěn)定，熱效率高達(dá)80%以上。與長(zhǎng)春鍋爐廠合作研制的兩臺(tái)12,5t/h燃甘蔗渣鍋爐經(jīng)德國(guó)BAY公司銷往泰國(guó)。
    (3)生物質(zhì)氣化技術(shù)：生物質(zhì)氣化是一種熱化學(xué)處理技術(shù)。將薪柴、秸桿及其它農(nóng)業(yè)廢棄物置于氣化爐中通過熱解反應(yīng)轉(zhuǎn)化成CO等混合可燃?xì)怏w，以連續(xù)生產(chǎn)的工藝和工業(yè)生產(chǎn)的方式將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高效的鍋爐燃料。當(dāng)生物質(zhì)含水量15%～40%、低熱值19～20MJ/kg作為原料時(shí)，可產(chǎn)生5MJ/Nm3低熱值的可燃?xì)怏w。我國(guó)在80年代初己開始了生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究，近幾年已研制出可使用多種生物質(zhì)的不同容量、不同用途的氣化爐。一般氣化爐采用固定床，固定床的優(yōu)點(diǎn)是原料適用性強(qiáng)，基本上不需預(yù)處理，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但氣化率較低。中科院廣州能源所研制的上吸式生物質(zhì)氣化爐氣化強(qiáng)度240kg/m2/h，生產(chǎn)供熱量2. 9MJ/h。流化床氣化爐，特別是循環(huán)流化床氣化爐由于床內(nèi)混合均勻，傳熱傳質(zhì)強(qiáng)烈等優(yōu)點(diǎn)，使生物質(zhì)熱解氣化更充分，氣化效率可達(dá)75%一85%，氣化強(qiáng)度可達(dá)2000kg/m2．h，且氣體的焦油含量低。湛江模壓木制廠利用加工過程廢棄的細(xì)木粉，用循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化裝置轉(zhuǎn)換成可燃?xì)�，用作鍋爐燃料，每日節(jié)煤10噸，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。生物質(zhì)氣化后的產(chǎn)品，還可用于發(fā)電或直接為居民提供生活用氣。固定床氣化技術(shù)以農(nóng)業(yè)、林業(yè)廢棄物為原料，可用予小規(guī)模氣化發(fā)電系統(tǒng)，面向農(nóng)村、林區(qū)及偏遠(yuǎn)地區(qū)，操作方可以用農(nóng)業(yè)和林產(chǎn)工業(yè)廢棄物作原料，面向工業(yè)企業(yè)，生產(chǎn)的電可供企業(yè)自身使用，也可并入電網(wǎng)。
3、結(jié)束語
    由于工業(yè)鍋爐是我國(guó)煤炭消費(fèi)的大戶，也是惡化環(huán)境的重要污染源，因此努力提高能源利用率，盡可能使用潔凈能源，是發(fā)展工業(yè)鍋爐技術(shù)的戰(zhàn)略方向。生物質(zhì)能作為可再生的清潔能源，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)等效益來衡量，發(fā)展工業(yè)鍋爐生物質(zhì)燃燒技術(shù)都是可行的。
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