生物质颗粒成型燃料是以木屑、秸秆等农林剩余物为原料,在高压加热条件下,压缩成颗粒状且质地坚实的成型物,可作为工业锅炉、民用炉灶、家庭取暖炉以及农业暖房的燃料。由于成型燃料除具有比重大、便于贮存和运输、着火容易、燃烧性能好、热效率高的优点外,还具有灰分小、燃烧时几乎不产生SO2,不会造成环境污染等优点,是一种较为理想的清洁燃料,有着广阔的市场开发前景。上世纪30年代开始,许多发达国家如美国、日本、芬兰等都投入了大量人力物力来研究生物质成型技术及颗粒燃料,80年代后,技术日趋成熟,形成了一定规模[1-4]。到了90年代,日本、美国及欧洲一些国家生物质颗粒燃料燃烧设备已经定型,并形成了产业化,在加热、供暖、干燥、发电等领域已推广应用[5-8]。我国起步较晚,“八五”期间,作为国家重点攻关项目,中国农机院能源动力研究所等机构对生物质成型技术及装置进行了攻关,推进了我国生物质燃料固化成型的研究工作[9-10]。
从目前国内外的研究及应用现状来看,燃烧设备存在着工艺差、专业化程度低、热效率低、排烟污染严重、劳动强度大等缺点,燃烧设备还未定型,还需进一步的研究、实验与开发。作者在自行设计的燃用生物质颗粒燃料锅炉模拟燃烧实验台上,系统研究了燃用生物质颗粒燃料锅炉的燃烧特性、排放特性和结渣特性。通过本实验研究得出了最佳的二次风送风位置、一二次风量配比率和最佳的燃料层厚度。并结合生物质颗粒燃料的燃烧机理及燃烧特性分析,为燃用生物质颗粒燃料锅炉的设计提供了科学依据。为今后燃用生物质颗粒燃料锅炉的结构定型提供参考。
生物质颗粒燃料做锅炉燃料是中国发展的必然趋势,生物质燃料多为稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳、棉籽壳及“三剩物”经过加工产生的块状环保新能源。
生物质颗粒燃料
根据瑞典及欧盟的生物质颗粒分类标准,若以其中间的分类值为例,则可将生物质颗粒大致上描述为以下特性:生物质颗粒直径一般为6~8毫米,长度为其直径4~5倍,破碎率小于1.5%~2.0%,干基含水量是小于10%~15%,灰分含量小于1.5%,硫含量和氯含量均是小于0.07%,氮含量小于0.5%。若使用添加剂,则应为农林产物,并且应标明使用种类和数量。
欧盟标准对于生物质颗粒的热值没有提出具体的数值,但要求销售商应予以标注。瑞典标准要求生物质颗粒的热值一般应在16.9 兆焦上。生物能源技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一,受到世界各国政府与科学家的关注。
许多国家都制定了相应开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场等,其中生物能源的开发利用占有相当大的份额。国外很多生物能源技术和装置已经达到商业化应用程度,同其他生物质能源技术相比较,生物质颗粒燃料技术更容易实现大规模生产和使用。
近两年,生物质颗粒燃料使用率开始上升,国家也开始重视生物质燃料这一块绿色燃料。很多区域中的部分企业投资探索生物质锅炉的生产,有望让生物质燃料的使用达到普及。