大型生物質(zhì)鍋爐應(yīng)用與發(fā)展

       隨著一次能源儲量日益枯竭以及礦物能源的無節(jié)制利用引發(fā)的環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，以高新技術(shù)開發(fā)清潔、可再生的新能源以替代煤炭、石油和天然氣等不可再生能源，是解決能源危機和環(huán)境問題的有效途徑。農(nóng)林廢棄物、秸稈和樹皮等生物質(zhì)能源因為具有儲量豐富、低污染和可再生等特點，逐漸成為研究和利用的熱點。近年來，生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)得到了快速的發(fā)展。
1、生物質(zhì)鍋爐及生物質(zhì)鍋爐的分類
生物質(zhì)鍋爐是以生物質(zhì)能源做為燃料的鍋爐，分為生物質(zhì)蒸汽鍋爐、生物質(zhì)熱水鍋爐、生物質(zhì)熱風(fēng)爐、生物質(zhì)導(dǎo)熱油爐等。按照用途，生物質(zhì)鍋爐可分為兩類：生物質(zhì)熱能鍋爐和生物質(zhì)電能鍋爐，二者都是通過生物質(zhì)燃料燃燒獲取能量。生物質(zhì)熱能鍋爐直接獲取熱能，而生物質(zhì)電能鍋爐又將熱能轉(zhuǎn)化成了電能。在這兩種鍋爐中，生物質(zhì)熱能鍋爐應(yīng)用廣泛且技術(shù)比較成熟。
2、生物質(zhì)鍋爐存在的問題
生物質(zhì)鍋爐具有燃燒效率高、污染排放少、燃燒剩余物可用于改善土壤，生物質(zhì)資源可再生，保護(hù)生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點，但在實際使用中也存在不少問題。
2.1沾污與腐蝕
目前市面上的生物質(zhì)鍋爐都存在受熱面積灰、過熱器結(jié)渣和沾污的問題。積灰主要是由于生物質(zhì)中含有較多的堿性物質(zhì)，在高溫燃燒環(huán)境下，堿性物質(zhì)極易與相關(guān)無機元素在爐膛內(nèi)形成熔渣或以蒸汽和飛灰顆粒的形式附著于受熱面，影響鍋爐的熱效率，甚至局部傳熱面會被沾污覆蓋而失去傳熱性能。跟燃煤鍋爐一樣，生物質(zhì)鍋爐也存在腐蝕的問題，與燃煤鍋爐有所區(qū)別的是生物質(zhì)鍋爐的腐蝕主要以氯腐蝕為主，且腐蝕率隨蒸汽溫度的升高而不斷升高。腐蝕發(fā)生的位置一般在過熱器的受熱面上。
2.2生物質(zhì)鍋爐結(jié)渣
在燃燒生物質(zhì)的鍋爐中還有一個比較嚴(yán)重的問題便是結(jié)渣的問題，一旦出現(xiàn)結(jié)渣便會影響燃料燃燒的充分性，降低熱效率。特別是在流化床燃燒方式中，生物質(zhì)中的堿性元素(主要是鈉和鉀)與床料中的石英砂發(fā)生反應(yīng)，形成低溫共熔混合物粘附在沙子表面，形成結(jié)渣，因此需要在床料中增加惰性添加劑來減少結(jié)渣的形成。
2.3有害氣體的排放
雖然生物質(zhì)燃料相對于化石燃料是比較清潔的，但在燃燒后排放的廢氣中仍可以監(jiān)測到SO2氣體和HCL氣體，而且HCL氣體的排放量遠(yuǎn)高于煤的燃燒，這主要因為生物質(zhì)中的高氯含量。這些排放物容易與生物質(zhì)中的鉀元素反應(yīng)形成氣溶膠，對空氣造成污染，可以在排煙口增加煙氣凈化器來減少污染。
2.4熱能損失
生物質(zhì)鍋爐燃燒中的熱損失主要為煙氣熱損失，大量煙氣熱量經(jīng)煙囪排出，容積熱煙氣的損失極大地降低了生物質(zhì)鍋爐的效率。造成煙氣熱損失的原因為生物質(zhì)燃料含有較多水分，水分含量高的生物質(zhì)燃料進(jìn)入爐子后需要用更高的干燥溫度和更長的干燥時間來降低含水量，水分含量越大，生物質(zhì)低位發(fā)熱量就越低。
所以，燃燒含水量較高的生物質(zhì)燃料時，爐內(nèi)溫度場較低，燃燒比較困難，較多的水分也增加了煙氣體積，使得排煙熱損失增加。為了減少生物質(zhì)鍋爐燃燒中的熱損失，可以合理選擇相應(yīng)的燃燒方式，使得燃燒充分，在鍋爐的尾氣出口增加余熱回收裝置，提高生物質(zhì)鍋爐的熱效率。
3、生物質(zhì)鍋爐的應(yīng)用及在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用探討
3.1生物質(zhì)鍋爐的應(yīng)用
生物質(zhì)鍋爐主要分為熱能鍋爐和電能鍋爐，目前生物質(zhì)熱能鍋爐應(yīng)用較為廣泛，且技術(shù)和產(chǎn)品也比較成熟。生物質(zhì)電能鍋爐的發(fā)展也取得了不小的進(jìn)步，而且國家也頒布了鼓勵生物質(zhì)發(fā)電的各項政策。根據(jù)國家相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，到2020年我國生物質(zhì)發(fā)電裝機總?cè)萘繉⑦_(dá)到3000萬kW，小型生物質(zhì)鍋爐使用固化或氣化的生物質(zhì)燃料，提供熱水形式的熱能，適用于家庭做飯取暖和生活熱水的供給。中型生物質(zhì)熱能鍋爐主要使用固化生物質(zhì)燃料，提供熱水或蒸汽以及暖風(fēng)，廣泛適用于酒店、賓館、洗浴中心、公寓、辦公樓、學(xué)校及企事業(yè)單位的供暖和熱水提供，還可用于涂料、木材、砂石、皮革、陶瓷、紙品、食品、糧食等烘干以及服裝廠熨燙、洗滌廠烘干等等。大型生物質(zhì)熱能鍋爐由于對燃料、燃燒技術(shù)、配套技術(shù)、相關(guān)政策要求很高，因此并沒有實際產(chǎn)品，僅作為熱能工程的一個設(shè)備來保證整個生物質(zhì)熱能工程的正常運行，需要國家出臺相關(guān)的政策進(jìn)行集中管理、集中控制。
3.2生物質(zhì)鍋爐在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用探究
生物質(zhì)鍋爐的燃料主要來源是農(nóng)業(yè)廢棄物，若將這些廢棄物再加以利用直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，將會節(jié)約一部分額外成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，減少一大筆運輸費用，減少采購化學(xué)燃料的費用，減少了環(huán)境污染，節(jié)約空間，燃燒剩余物可直接當(dāng)做肥料。生物質(zhì)鍋爐在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用舉例：
(1)可用于糧食、飼料、谷物、煙葉、茶葉等農(nóng)作物烘干，提供暖風(fēng)熱源。
(2)可用作溫室大棚以及供暖工程，比如大棚葡萄，利用葡萄枝作為生物質(zhì)燃料保持棚內(nèi)溫度。
(3)可用于食用菌生產(chǎn)用鍋爐，用于食用菌的滅菌、栽培和養(yǎng)殖。
(4)可用于畜禽養(yǎng)殖雞舍、豬舍、水產(chǎn)養(yǎng)殖等加溫工作。
(5)利用生物質(zhì)鍋爐發(fā)電，解決偏遠(yuǎn)地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用電困難的問題?？傊?，隨著生物質(zhì)燃燒技術(shù)的不斷發(fā)展及相適應(yīng)的鍋爐不斷被研發(fā)，生物質(zhì)鍋爐在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一定會有更廣泛的用途。
4、結(jié)論

我國生物質(zhì)燃燒技術(shù)已經(jīng)取得較大突破，并且不斷有新爐問世，然而生物質(zhì)燃料及生物質(zhì)鍋爐還存在一些問題需要解決。比如生物質(zhì)種類復(fù)雜，不同種類生物質(zhì)之間形態(tài)、組分、物性和燃燒性能各不相同，無法找到一種統(tǒng)一的燃燒方式，需要根據(jù)不同種類生物質(zhì)燃料的燃燒特性，開發(fā)不同類型的燃燒技術(shù)，并研制相應(yīng)的燃燒設(shè)備。由于生物質(zhì)的燃燒特性，對生物質(zhì)燃燒鍋爐實際使用中也產(chǎn)生一定的影響，包括沾污、腐蝕、結(jié)渣以及有害氣體的排放等，還需要進(jìn)一步想辦法解決。另外，生物質(zhì)鍋爐的應(yīng)用前景還有非常廣闊的空間等著我們?nèi)ヌ剿?。總之，在生物質(zhì)鍋爐研發(fā)應(yīng)用方面，我們還有很多工作需要去做。

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