生物質(zhì)燃料的利用技術(shù)

　　生物質(zhì)燃料按其存在狀態(tài)可分為：固體生物質(zhì)燃料、液體生物質(zhì)燃料和氣體生物質(zhì)燃料，下面將從這三個(gè)方面對(duì)生物質(zhì)燃料的利用技術(shù)進(jìn)行介紹。

　　1 固體生物質(zhì)燃料

　　1.1 直接燃燒

　　直接燃燒所耗用的生物質(zhì)能源主要是農(nóng)作物秸稈和薪柴。在牧區(qū)也燃用少量的牲畜糞便 。該方法燃料利用效率低，為 5%～15%,使得生物質(zhì)燃料被認(rèn)為是“貧窮燃料”，節(jié)能爐灶的推廣將效率提高到了 25%～30%。垃圾焚燒技術(shù)屬于直接燃燒，目前主要的燃燒方式是改進(jìn)后的鏈條爐排和馬丁爐排等，循環(huán)流化床垃圾鍋爐等新技術(shù)的方式正處在發(fā)展階段, 德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)等國(guó)家在垃圾的能源利用方面處于領(lǐng)先地位。

　　1.2 燃燒技術(shù)

　　即利用燃燒設(shè)備(鍋爐和爐灶)直接燃燒生物質(zhì)燃料。爐灶燃燒的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，投資小，但燃燒效率低10%～25%)、規(guī)模小，對(duì)生物質(zhì)資源利用產(chǎn)生極大浪費(fèi)。鍋爐燃燒可以通過(guò)使用先進(jìn)的鍋爐技術(shù)和燃燒技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的大規(guī)模高效燃燒，但投資大和操作復(fù)雜。鍋爐燃燒主要包括層燃技術(shù)和流化床燃燒。

　　(1)層燃技術(shù)。適于燃燒含水率較高和粒徑不勻的生物質(zhì)燃料，一般額定功率不高于20 MW，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，采用的鍋爐主要有往復(fù)推飼爐排爐和鏈條爐。在國(guó)外，丹麥ELSAM公司改造出具有耐磨損、耐腐蝕和燃燒效率高等特點(diǎn)的Ben-son型鍋爐;國(guó)內(nèi)，田宜水等研究設(shè)計(jì)雙燃燒室結(jié)構(gòu)的秸稈直燃熱水鍋爐，翟學(xué)民研制出閉式爐膛結(jié)構(gòu)的甘蔗渣鍋爐。

　　(2)流化床技術(shù)。具有熱容大、燃燒效率高、傳熱傳質(zhì)性好、有害氣體排放少等優(yōu)勢(shì)，主要用于燃燒水分大和熱值低的生物質(zhì)燃料。在國(guó)外，美國(guó)的CE公司成功研制出大型燃廢木循環(huán)流化床發(fā)電鍋爐;瑞典研制的大型流化床鍋爐，熱效率可達(dá)到80%;芬蘭在Kelionlahti市建造的泥煤與生物質(zhì)混燒流化床鍋爐，燃料為泥煤和碎木屑。該鍋爐容量為200MW電功率，熱功率為240WM，向Jvvaskv-lan市供熱。

　　2 固化成型

　　固化成型技術(shù)，可將低品位生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和利用的高品位生物質(zhì)燃料。

　　在固化成型的過(guò)程中往往需要加入粘結(jié)劑來(lái)增加其表觀密度和抗破損能力。生物質(zhì)制品的主要原料為農(nóng)林類廢棄物，如秸稈、木屑和玉米芯等。

　　2.1 成型技術(shù)

　　目前普遍使用的固體生物質(zhì)燃料生產(chǎn)技術(shù)工藝流程如圖2所示。首先需對(duì)生物原材料進(jìn)行收集處理，去除水分多、灰分高、污染高、熱值低和不易燃燒的生物原材料后進(jìn)行干燥處理，使其既便于燃燒也便于運(yùn)輸和成型處理;然后進(jìn)行粉碎和壓縮處理，在壓縮的過(guò)程中 一般需加入黏結(jié)劑，也可在這一過(guò)程中加入助燃劑，若黏結(jié)劑與助燃劑兩者合二為一效果更佳;最后形成便于燃燒、運(yùn)輸和存儲(chǔ)的固體生物質(zhì)燃料。

　　固體生物質(zhì)燃料生產(chǎn)技術(shù)按生產(chǎn)條件的不同，可分為常溫濕壓成型、熱壓成型、冷壓成型和炭化成型技術(shù)。常溫濕壓成型技術(shù)指將纖維素原料置于常溫下浸泡水解處理，使纖維軟化、皺裂、濕潤(rùn)、水解后壓縮成型。該技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，但部件磨損較快，烘干成本高昂，燃燒特性較差，不利于推廣使用。熱壓成型技術(shù)根據(jù)加熱部位分為非預(yù)熱成型技術(shù)與預(yù)熱成型技術(shù)。非預(yù)熱成型技術(shù)只對(duì)成型部位進(jìn)行加熱，而預(yù)熱成型技術(shù)不僅對(duì)成型部位加熱，而且在原料進(jìn)入成型機(jī)之前也需加熱。預(yù)熱成型技術(shù)通過(guò)減低成型壓力，使成型部件壽命大幅提高。冷壓成型技術(shù)指在常溫下將生物質(zhì)顆粒高壓擠壓成型。該技術(shù)需要很大的成型壓力，可在壓縮過(guò)程中添加一定量粘結(jié)劑降低擠壓壓力。炭化成型技術(shù)根據(jù)炭化階段的先后可分為先炭化后成型與先成型后炭化。該技術(shù)將生物質(zhì)原料炭化成粉末狀木炭后，添加一 定量粘結(jié)劑，用壓縮成型機(jī)壓成一定規(guī)格與形狀的成品木炭。該技術(shù)可有效減低成型部件磨損及擠壓過(guò)程中的能量消耗，但不利于貯存運(yùn)輸。

　　2.2 燃燒技術(shù)

　　成型生物質(zhì)燃料因具有體積小、密度大、儲(chǔ)運(yùn)方便、燃料致密、無(wú)碎屑飛揚(yáng)、燃燒持續(xù)穩(wěn)定、燃燒效率高、燃燒后的灰渣和煙氣中污染物含量小等優(yōu)勢(shì)，受到越來(lái)越多的研究和應(yīng)用。另外，由于生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)成熟，推動(dòng)了固體生物質(zhì)燃料燃燒技術(shù)在各領(lǐng)域中的普遍使用。成型生物質(zhì)燃料燃燒研究在國(guó)內(nèi)雖然取得了一定的成果，但技術(shù)遠(yuǎn)落后于國(guó)外，因此，開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和符合我國(guó)國(guó)情的成型生物質(zhì)燃料燃燒技術(shù)是我國(guó)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)目標(biāo)。