生物质作为煤、石油、天然气以外的第四能源，是环保可再生利用的清洁能源。生物质是清洁的低碳燃料，硫和氮含量低的同时，灰分含量也小，燃烧后SO2、NOx和灰尘排放量比化石燃料小得多。由于生物质的燃烧特性与煤类似，大多数生物质锅炉结构与煤锅炉类似，层燃链炉排列仍然是最主要的生物质燃烧装置。

1生物质成型燃料和生物质粒子的固化

生物质燃料中经济实惠的是生物质成型燃料，生物质成型粒子利用秸秆、工资柴、植物果壳等农林废弃物，通过粉碎-混合-挤压-干燥等技术压制而成，可以制作粒子状、棒状、块状等各种形状。原料挤压成型后，密度为0.8-1.4t/m3，能量密度相当于中质煤，燃烧特性明显改善，火力持久黑烟小，炉膛温度高，运输和贮藏方便。

用于生物质成型的方式主要有螺旋挤出式、活塞挤出式、环模滚出式等几种。目前国内生产的生物质成型机一般为螺旋挤压式，产能多为0.2-0.4t/h，电机功率为7.5kw-18kw，电加热功率为2-4kw，生产的成型燃料为棒状，直径为50-70mm，单位功耗为70-100kw/h。曲柄活塞冲压机通常不加热，成型密度低，容易松动。

2生物质工业锅炉

从燃烧机理分析，生物质固体燃料与煤炭燃烧机理非常相似，但生物质挥发分析温度低易着火。实践表明，直接采用燃煤锅炉改热生物质效果差，炉前热量聚集不稳定，炉前料斗易着火，锅炉停止和启动时冒黑烟，热效率低等问题。

生物质燃料的燃烧特性

国内直燃式生物质工业锅炉常见的燃烧方式主要有层燃式(包括固定式炉排、下伺服式燃烧、链炉排、往复式炉排等)、室燃式(粉体燃烧)、悬浮式(流化床燃烧)。

(1)层燃式

采用分段供给的往复炉排，可以使燃烧区的供给速度不同，利用该特性提高前段炉排的行进速度，解决生物质易燃、燃烧过快的问题。降低炉排后部速度，有助于燃料中固定碳的充分燃烧。在热功率大的生物质层燃锅炉中，分段供应的往复炉排列很常见。

链炉排列必须根据生物质种类决定炉排列速度和材料层厚度，合理配置前后拱、炉壁、炉膛容积和配风，设置合理的停炉顺序，保证生物质燃烧正常进行。

(2)室燃式

目前市售的生物质半气化自动控制燃烧机，以生物质粒子为燃料的高温分解气体为燃料，内胆采用锆硅结晶，高压浇筑后用高温炉烧制，1000度高温烧制3天

(3)悬浮式(流化床燃烧)

流化床燃烧对燃料的适应性广，生物质不固化就能在流化床充分燃烧，应用于锅炉容量大、燃料品种复杂的工业锅炉，目前国内流化床锅炉最小容量为7MW。

3生物质层燃锅炉的独特结构

3.1锅炉本体

水管锅炉对流管容易积灰，难以清扫，生物质灰粒疏松，比煤灰容易附着在对流管上，停炉清扫时间长。相比之水火管锅炉易清理不易积灰，国外生物质锅炉主要是水火管锅炉。国内烟管水火管锅炉减少烟管数量，降低钢消耗，成为最适合燃烧生物质的炉型。

3.2炉前煤斗

层燃锅炉一般通过炉前料斗对炉膛进料，由于生物质燃料非常容易燃烧，为了防止燃烧提前着火或在炉前料斗内燃烧和蔓延，生物质锅炉前料斗应设置比较完善的燃料遮断和密封设施，生物质粒燃料锅炉应采用关风机式锁定装置或滚动式拨料装置进行燃料遮断。

3.3锅炉热效率

目前生物质层燃锅炉效率低，主要原因是生物质挥发分含量高，碳含量少，炉排部分燃烧激烈，大部分炉床只燃烧少量固定碳，生物质炉排气困难。为了充分燃烧，空气过量系数普遍较高，导致锅炉排烟热损失增加。加热面积灰严重，传热恶化。因此，在设计生物质锅炉时，应充分考虑这两点，优化空气供应，尽可能延长炉膛内烟雾时间，定期清灰。

3.4进洞容积、排出面积

与燃煤锅炉相比，生物质锅炉进洞容积需要增加很多，适应生物质燃料高挥发部分的特点，降低进洞温度，防止炉内焦焦渣，减少NOx的发生。

生物质挥发部分碳含量低，固定碳小，需要适当缩短炉排面积。

3.5炉壁、配风

生物质燃烧一般分为气化区、燃烧区和燃烧区，通过炉壁将炉膛分为燃料干燥和挥发分析、挥发分燃、固定碳燃烧和燃烧三部分。前拱可高可短，后拱直段可缩短，可通过中间隔墙延长炉膛内烟气燃烧时间，保证烟气充分燃烧。未燃固定碳在炉排后轴继续燃烧，增加后轴温度，用后风室的风冷却后轴。

3.6炉排速度

生物质粒子堆积密度低，为了保证供热，需要增加床的厚度，提高炉排移动速度。但是，过高的移动速度会导致固定碳燃烧不足。这样固化成颗粒就成了不错的选择。

4直燃式生物质层燃锅炉实例

一台DZL4-1.25-T燃生物质蒸汽锅炉的热力计算和能效测试结果显示，根据生物质燃料特性以及生物质层燃锅炉特殊进行设计的燃生物质颗粒燃料蒸汽锅炉，已经可以满足正常使用的要求。

5结论

通过煤炭锅炉的改造和添加环境保护设备，基本上可以满足用户对锅炉的力量、环境保护的要求，但这不是生物质粒子最好的燃烧方式，同时生物质原材料的收集、运输、加工的产业化程度还不高，我国的生物质利用还有很长的路要走。