生物質(zhì)燃燒技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢

由 藍(lán)

(沈陽化工大學(xué),能源與動力工程系，沈陽 110142)

0 引 言

作為生物質(zhì)燃燒技術(shù)是一種大規(guī)模可高效利用生物質(zhì)的一種重要技術(shù)。也是當(dāng)前將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化率最高，其轉(zhuǎn)化途徑最簡單和成熟的方式之一。文中將從生物質(zhì)燃燒技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā)，圍繞生物質(zhì)燃燒技術(shù)當(dāng)前的現(xiàn)狀以及未來發(fā)展進(jìn)行探討，期望下述的內(nèi)容可以為相關(guān)的生物質(zhì)研究工作者提供相關(guān)的理論參考。

1 生物質(zhì)燃料的特點(diǎn)以及燃燒特性

1.1 生物質(zhì)燃料的基本成分

生物質(zhì)燃料作為一種新型環(huán)保燃料，其內(nèi)在的組成成分為可燃物、無機(jī)物和水等分子構(gòu)成。生物質(zhì)在燃燒時主要依據(jù)內(nèi)部的可燃物質(zhì)進(jìn)行充分地燃燒并釋放熱量。據(jù)研究分析，其可燃成分包含各種纖維素。在燃燒的過程中，纖維素通過化學(xué)反應(yīng)最先放出的是揮發(fā)的物質(zhì)，接著經(jīng)過能量轉(zhuǎn)化和釋放最終形成炭。下圖為幾種常見的生物質(zhì)組成成分。

圖1 典型生物質(zhì)組成成分

1.2 生物質(zhì)燃燒特性

生物質(zhì)的燃燒原理和煤相同。但生物質(zhì)的燃燒利用率同比炭塊物質(zhì)相比更為高效。燃料在燃燒之前為吸熱反應(yīng)原理，到達(dá)著火點(diǎn)后變?yōu)闅庀嗳紵鹧嬉约肮滔喙廨x火焰，并體現(xiàn)為放熱原理。

2 生物質(zhì)燃燒技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1 生物質(zhì)成型燃料燃燒技術(shù)

生物質(zhì)成型燃料在運(yùn)輸?shù)倪^程中由于體積小、密度大的特點(diǎn)更容易儲運(yùn)。燃料本身較為致密沒有碎屑，燃燒利用的時間較長，并且持久穩(wěn)定。燃燒過程中不容易出現(xiàn)燃燒不充分、燃燒物中含有較多雜質(zhì)等情況的發(fā)生并且燃燒盡后里面含有的污染物很少不會對環(huán)境有所影響，因此稱之為清潔能源。目前由于生物質(zhì)成型燃料所使用的設(shè)備尚達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，并且使用過程中的成本較高，因此生產(chǎn)規(guī)模較小。部分地區(qū)僅作為取暖用途，還未得到廣泛的應(yīng)用。由于生物質(zhì)燃燒特性與其他燃料相比存在特殊性，在燃燒的過程中對爐內(nèi)溫度以及空氣流動具有較高要求，因此應(yīng)加強(qiáng)對生物質(zhì)成型燃料的分析和探究以形成一套完整的且燃燒過程較為理想的燃燒技術(shù)方案。

根據(jù)調(diào)查得知，目前國外一些國家，對于生物質(zhì)成型燃料的燃燒設(shè)備已經(jīng)達(dá)到較為理想的狀態(tài)，在日常生產(chǎn)、供暖和發(fā)電等方面的使用較為普遍。這些國家對于生物質(zhì)成型燃料燃燒的設(shè)備具有專業(yè)性較強(qiáng)、燃燒充分利用率高等優(yōu)勢。但我國目前的技術(shù)與國外相比并不算成熟。國外使用的燃燒材料一般為林業(yè)作物，而我國為了保護(hù)環(huán)境不以木材作為燃料的原料，更為常見的是將農(nóng)作物如秸稈等作為燃燒原料。因此能直接引入國外的技術(shù)直接使用。因此我國應(yīng)加大力度對生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的開發(fā)與利用。

2.2 生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)

生物質(zhì)直燃技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是使用成本低。較多國家利用此優(yōu)點(diǎn)大力開發(fā)和利用此技術(shù)。我國目前的生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)通過750 000 t的家禽類糞便可發(fā)出足夠多的電能供給100 000個家庭所使用的。由此可見直燃發(fā)電帶給百姓的便利。并且燃燒后的家禽類糞便重量減輕至原來的90%，因此方便運(yùn)輸，這些糞便燃燒后可作為一種肥料進(jìn)行銷售。目前在英國以及中東等地區(qū)較為火熱。

由于生物質(zhì)中含水量較多，在燃燒的過程中熱量轉(zhuǎn)化不充分導(dǎo)致燃燒利用率低且大量原料被浪費(fèi)。因此我國加大對大型電廠設(shè)備的利用，將礦物質(zhì)能源煤和生物質(zhì)原料相結(jié)合，進(jìn)行燃燒發(fā)電。而二者混合可以有效防止生物質(zhì)能原料在供應(yīng)時出現(xiàn)較大的波動。當(dāng)原料一旦發(fā)生供給問題時，使用生物質(zhì)電廠設(shè)備只需經(jīng)過技術(shù)人員小小的改動便可以實(shí)現(xiàn)熱效率的顯著提高。

2.3 生物質(zhì)與煤混合燃燒的技術(shù)

將生物質(zhì)與廢棄的木材以及農(nóng)作物和煤進(jìn)行混合燃燒，可以使廢棄物進(jìn)行高效利用與此同時有效節(jié)約礦物質(zhì)能源。此種燃燒技術(shù)是目前成本較低、風(fēng)險較小的方式。此種方式不僅可以有效地減少煤炭這種不可再生能源的短缺問題，而且可以減少煤炭帶來的傳統(tǒng)污染(NO2 、SO2)等物質(zhì)的排放以及溫室氣體(CO2、CH4)帶來的臭氧層破壞等。有效降低了單獨(dú)燃燒生物質(zhì)能源帶來的諸多缺點(diǎn)，通過與煤混合燃燒一方面可以有效的保護(hù)環(huán)境另一方面可以促使生物質(zhì)原料市場的形成。市場形成后大量使用生物質(zhì)原料，可以帶動部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

由于目前我國對生物質(zhì)與煤混合燃燒的技術(shù)理念和應(yīng)用的配套設(shè)施尚不成熟。因此得不到國家相應(yīng)政策的大力扶持。其原因是因?yàn)閲夷壳皩ΤＲ?guī)火電項(xiàng)目的技術(shù)較為成熟，運(yùn)用起來更加有效且管理較為簡單、計(jì)量比較方便，所以并未在技術(shù)與設(shè)備等層面我國生物質(zhì)與煤混合燃燒技術(shù)加以重視。因此我國應(yīng)結(jié)合相關(guān)資料，基于生物質(zhì)與煤混合燃燒的諸多優(yōu)勢加大投資力度在生物質(zhì)與煤燃燒技術(shù)上，以提高我國生物質(zhì)能源的利用率。

3 生物質(zhì)燃燒技術(shù)未來的趨勢

近些年來，我國對于生物質(zhì)燃料的技術(shù)的研發(fā)和使用上面有了質(zhì)的飛躍。能通過相關(guān)技術(shù)手段以及設(shè)備的研發(fā)以及使用加強(qiáng)對能源的利用率。但和發(fā)達(dá)國家的技術(shù)與應(yīng)用的層面仍有較大差距。因此我國應(yīng)加大力度對生物質(zhì)燃燒技術(shù)方面的力度。建議政府相關(guān)部門制定優(yōu)惠政策，請宣傳部門加大力度對生物質(zhì)燃燒技術(shù)優(yōu)勢的宣傳活動。并請相關(guān)技術(shù)部門投入資金聘請專業(yè)研發(fā)生物質(zhì)燃燒技術(shù)的人員高效利用我國現(xiàn)有的農(nóng)作物能源以及煤炭等生物質(zhì)作為燃燒的原料研究制定高效的燃燒技術(shù)方案和設(shè)備。

由于我國目前對生物質(zhì)發(fā)電利用潛力較大，生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)也在不斷地擴(kuò)大，在這期間就會存在較多的不確定因素，因此為保證生物質(zhì)燃燒技術(shù)在電力系統(tǒng)中的有效利用，應(yīng)加大對電力企業(yè)的投資，保證生物質(zhì)燃燒技術(shù)的充分利用。首先由于生物質(zhì)可利用原料較多以及發(fā)電方式多種多樣，每種發(fā)電方式所配備的原料不盡相同，因此在投資上，應(yīng)充分考慮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，綜合比較每個環(huán)節(jié)的優(yōu)缺點(diǎn)，對發(fā)展?jié)摿Υ笄噎h(huán)境污染小的項(xiàng)目加大投資。并且在投資過程中有效利用國家補(bǔ)貼和配比電價等優(yōu)惠政策，優(yōu)化投資結(jié)構(gòu)。建立健全生物質(zhì)燃料收集、處理和配送一系列體系，鼓勵大型設(shè)備廠盡量采用生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)并制定發(fā)電規(guī)劃，對項(xiàng)目的布局進(jìn)行優(yōu)化的同時加強(qiáng)對人才的培養(yǎng)以及生物質(zhì)發(fā)電能力的建設(shè)，這將對我國社會經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展起到不可估量的作用。在加大對生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)的同時應(yīng)加強(qiáng)對我國生物質(zhì)能源的管理，結(jié)合國內(nèi)的基本國情和現(xiàn)狀大力促使設(shè)備的國產(chǎn)化和對科技的研發(fā)。

4 結(jié)束語

基于生物質(zhì)燃燒的特性以及對原料的可再生性、環(huán)境的友好型發(fā)展，生物質(zhì)燃燒技術(shù)對我國的可持續(xù)發(fā)展將起著不可估量的作用。