摘要：对生物质电厂所用锅炉的种类，燃烧方式、主要特点等进行了分析、探讨，并通过对两种最常用的炉型对比分析，为合理选择生物质锅炉提供参考。
0 引言
由于大量使用化石燃料而引起的能源短缺和环境恶化问题，生物质能已经在锅炉燃料中占据重要的地位。中国作为农业大国，每年农作物秸秆年产量约为6.5亿吨;薪柴和林业废弃物资源量中，可感叹句一每年达到6亿吨以上。每年因无法处理的剩余农作物秸秆在田间直接焚烧的超过2亿吨，这不仅浪费了资源，而且造成严重的空气污染。为实现可持续能源生产和减少温室气体排放的目的，中国已于2006年1月开始实施《中华人民共和国可再生能源法》，为生物质能等可再生能源的广泛应用，提供制度和法律上保证。根据中国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标，至2010年，中国生物质能发电装机容量将超过3000MW。
1 生物质锅炉发展现状
直接燃烧水稻、小麦、玉米等农作物秸秆或树木甄选等的生物质锅炉，是近几年开始发展起来的。由于生物质的燃料特性所致，锅炉燃烧技术仍在探索之中。目前国际上和国内常用的生物质有循环流化床锅炉和炉排炉两大类，国内有循环流化床CFB锅炉、振动炉排锅炉投运的先例，其中振动炉排锅炉有些是引进国外技术。
稻、麦秸秆作为一类特定的生物质燃料，具有生物质燃料的一般性质：高挥发份、低灰份、热值低;高氧、低硫;着火温度低、热解迅速且焦炭反应活性高。同时也具有自身特点：质轻软、疏松、体积能量密度低;以钾为代表的碱金属以及氯的绝对含量高、性质活跃;灰中硅元素的份额较大等。稻麦秸秆的上述特点决定了其燃烧的特殊性，不但异于常规化石燃料，即使和木材、蔗渣、稻壳等一般生物质燃料相比，其燃烧的组织原则也完全不一样。具体说来秸秆燃烧不但要适应常规生物质燃烧的燃烧特点，还必须对秸秆高钾高氯的特点予以充分的考虑，妥善处理这些无机物质带来的低熔、结渣、沉积、高低温腐蚀以及聚团等问题。
1.1 层燃锅炉
层燃锅炉的燃烧方式历史最悠久，积累的经验也最多，除燃用烘以外在以往的燃用固体废弃物中也积累了不少经验，有许多燃用固体废弃物成功的工程实例可以借鉴。鉴于生物质燃料的特点，在设计中应考虑以下问题：a)生物质燃料易着火，燃尽时间短，应注意炉排和配风的选择，炉排设计应能有效地防止燃烧不充分和断火的发生;b)炉排的设计应承受生物质燃烧在炉排上的暴燃及结焦;c)炉拱的设计要适合生物质燃烧的燃烧特性;d)根据生物质燃料的元素分析，受热面的设计应能够承受有害物质的腐蚀。
1.2 循环流化床千秆燃烧技术的特点
a)燃烧效率高。循环流化床锅炉床内工质颗粒扰动剧烈，气、固混合，床料和未烯飞的生物质半焦之间存在强烈的相对运动，有利于生物质半焦颗粒的破碎和燃尽;燃料及床料在循环流化床系统回路中多次循环、反复地燃烧和反应、燃烧效率高;
b)燃料适应性广。循环流化床燃烧方式对燃料的强适应性在燃煤和燃用各种废弃物的应用场合已得到充分的体现，在秸秆燃烧中，也同样能适应秸秆原料在各类、破碎条件、水分、杂技含量等方面的变动，维持良好的燃烧组织。
c)低温燃烧特性。循环流化床锅炉炉内大量惰性的床料和床料与燃料之间充分的混合使燃料燃烧放出的热量能均匀释放，不会在稀相区形成悬浮燃烧和层燃烧所难以避免的高温;通过炉内受热面布置可以较好地控制循环回路物料的温度水平，从而实现对床层温度的控制，能够维持生物质在700摄氏度左右稳定燃烧，使秸秆燃尽后不易结渣，并有效地抵制二氧化氮的生成。据国内专业有关研究资料介绍，这一燃烧温度还能缓解秸秆中碱金属的迁徙转发来的床层聚团、受热面沉积腐蚀、水冷壁熔渣等问题;
d)炉内脱酸特性。循环流化床锅炉传热传质工况十分优越，通过炉内添加石灰石可以有效地去除烟气中的二氧化硫;据国内有关研究资料介绍，通过添加合适的添加物也能够固集甚至转化秸秆原料带入炉内的碱金属，从而实现主动地控制碱的迁徙转化，从根本上缓解进入尾部烟道的碱对后部受热面的危害。
1.3 两种燃烧方式比较
生物质燃料易于着火也易于燃尽，采用炉排炉运行中炉排基全部暴露在炉膛的热辐射下，因此目前国内生物质锅炉制造厂一般采用耐高温的合金钢材料制作链条炉排，也有些项目采用引进技术的振动炉排炉。
循环流化床秸秆燃烧技术利益于循环流化床燃烧方式固有的特点，专业的研究资料指出，这种锅炉在解决秸秆燃烧中碱金属带来的低熔、结渣、沉积、高低温腐蚀以及聚团等问题上比炉排炉燃烧有明显的优势，能够在秸秆燃烧中发挥出独特的作用。
1.4 国内生物质电厂锅炉选型比较
目前国内各生物质电厂运行的锅炉主要有两种炉型：引进国外技术，国内消化吸收制造的炉排式锅炉和辆自主开发的循环流化床锅炉。目前已建成和在建项目有90%以上是采用引进丹麦BWE技术制造的水冷振动炉排式锅炉。下面将炉排炉和长生不老流化床的特点列表说明。
2 结语
从纯技术设计来说，炉排炉锅炉效率虽然低于流化床约3%~的%，但厂用电的减少基本可弥补相对低的锅炉效率，炉排炉综合运行指标占优;从燃料适应性来说，明显流化床锅炉占稳定性。锅炉的选型应以燃料构成和收集管理作为唯一依据。若燃料能保证电厂用量，在燃料收集管理上能保证水分、灰渣控制在锅炉设计范围，则建议选择水冷振动炉排炉。若燃料构成复杂，且在燃料收集管理上很难保证水分、灰渣控制在锅炉设计范围，则建议选择流化床锅炉。
根据目前国内生物质锅炉科研、生产、供应情况，以水稻、小麦、玉米、棉花等秸秆作为燃料的锅炉，目前为止尚未标准化、系列化，多为合同开发产品，可供选择的余地很少。无论选择何种形式的锅炉，在燃烧技术上待实践的验证。