随着国家对清洁能源的大力提倡，生物质发电技术在我国得到了很大的发展。但是，
生物质颗粒燃料的输送、燃烧以及物理特性与燃煤发电技术有很大的区别，因此传统的燃煤发电机组设计思路已经不适合生物质发电机组的要求。如何根据生物质燃料的特点，设计出适合生物质颗粒燃料燃烧的锅炉，是目前重点讨论的问题，富通新能源生产销售的
秸秆颗�；�、
木屑颗�；�专业压制生物质成型颗粒燃料。
生物质能是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量。它是一种可再生能源，而且生物质燃烧释放的C02大体相当于其生长过程中所吸收的C02，因此可以认为利用生物质能是C02零排放，对环境保护具有十分明显的优势。
现阶段，我国生物质燃料的主要来源为：1）木材加工后的剩余物；2）农业剩余物；3）人类生活产生的大量废弃物；4）可用于生物质资源利用的特殊木生、草本及水生植物。
某燃用生物质燃料发电厂配2台12 MW发电机组，是纯生物质发电项目。该发电厂2007年5月开始施工，2008年正式进入生产调试阶段，于2008年11月19日、2009年1月5日完成72h试运行。
该发电厂位于北方某沙漠边缘。为了改良土壤，减少土地沙化，那里广泛种植沙柳。为防止沙柳枝尖水分供应不足，导致整个沙柳死亡，必须定期对沙柳进行砍伐、修剪，而发电厂可集中处理这些定期修剪下来的沙柳木。
该发电厂配75t/h锅炉，锅炉为单锅筒横梁式角管正转链条炉，设计燃料为沙柳木[2]。炉排设宽度方向双侧进风，每侧前后划分成6个风室，每个风室均有手动风量调节门，可根据燃料燃烧及锅炉负荷的大小调节进风量。炉排在减速机箱的驱动下，在前后轴之间的方形铁道上作正行程水平移动。设计为：1/3的燃料由下部液压推料装置送人前部炉排片上，通过炉排的转动，将燃料送至炉内燃烧：其余2/3的燃料由上部进料斗进入炉膛，下落至炉内前拱约1m左右的炉排上，同时在整个下落过程中燃料被加热，在炉排上完全燃烧。
锅炉本体汽水流程：进水→省煤器受热面→锅筒→下降管→炉膛水冷壁受热面(包括后水冷壁)→锅筒→低温过热器→减温器→高温过热器→出口集箱。
锅炉烟风流程：空气→空气预热器→小风室→炉排→炉膛→凝渣管→高温过热器_低温过热器_省煤器受热面_空气预热器_烟气排出。
炉膛为全膜式水冷壁结构，由φ60x4mm、20GGB5310管子与扁钢焊制成膜式壁组成6540mmx6640mm（长×宽）的受热面。炉膛下部（炉排上方）布置有前拱和后拱，前拱由水冷壁受热面管子作“管架”，浇灌混凝土，后拱采用膜式水冷壁外加侧砖墙结构。
在锅炉前、后拱及上部2侧墙处，布置了对置的二次风，为进入炉膛的燃料提供充足的氧量，使燃料在燃烧过程中能充分燃烧。
生物质燃料特性各不相同，但就其共性来看，与常规发电用煤相比，具有以下特点：
(1)热值较低。一般生物质燃料发热量约为10～18MJ/kg，低于一般煤种的发热量。该电厂设计燃料的收到基低位发热量仅为17.09MJ/kg，远低于一般发电用煤的发热量。
(2)挥发分高。电厂用煤的挥发分通常为30%～50%，而生物质燃料的挥发分高达70%～85%，该电厂设计燃料的收到基挥发分为74.3%，非常利于燃烧。这种高挥发分的生物质燃料着火温度低，通常在250～350℃温度下挥发分就大量析出并开始燃烧。因此在燃烧初期，应根据锅炉燃烧的特点，降低炉内热量吸收，减少初期氧量供给，推迟燃料的燃烧，保证燃料在炉内中心部位燃烧，保持炉内热负荷的稳定分布。
(3)水分含量不稳定。该电厂设计燃料的收到基水分为8.7%，但是由于燃料受收割、贮存、干燥等因素的影响，电厂实际燃用的燃料水分变化范围很大，通常在5%~60%。水分含量不稳定的生物质燃料，对燃烧的要求较高。当燃料水分犬时，需要较高的干燥温度和较长的干燥时间，产生烟气体积较大，排烟热损失较高：燃料水分小时，干燥温度和干燥时间相应减少，着火提前，需要通过调整来推迟燃料燃烧的时间。因此，在实际运行中，应根据生物质燃料水分的变化以及炉内燃烧情况不断调整配风，保证炉内工况稳定。
(4)生物质燃料的密度小，结构比较松散，迎风面积大，容易被吹起。因此应合理控制一次风量，保证燃料落在设计区域内。
(5)燃料中的挥发分析出燃烬后，受到灰烬包裹和空气渗透困难的影响，焦炭颗粒燃烧速度缓慢，燃烬困难，如果不采取措施，将会对后期灰烬的收集和排放造成影响。
4.1.1 燃烧室结构对燃烧的影响
该电厂的链条炉如图1所示。生物质燃料的燃烧过程主要包括3个阶段：加热干燥阶段、挥发分燃烧阶段、燃烬阶段。现场所用燃料经过储存，燃料中的水分较低（设计为8.7%）；而且生物质燃料的挥发分大，属于极易燃烧的燃料。
实际使用中，锅炉设计L=4m，H=0.3m。设计较大的前拱覆盖面L值的初衷是防止火焰回火，保证下料口燃料的安全。但是，由于L值较大H值较小，使大部分燃料在前拱下部燃烧。关闭前拱下部配风、增大炉排转速，也无法保证燃料在炉膛中心燃烧，整个炉内火焰偏前墙。因此，设计中应充分考虑燃料的燃烧特性，适当缩短前拱的长度、增大前拱高度，有利于保证炉膛温度的均匀分布。
2/3的燃料由上部进料口进入炉膛，适当调整一次风，可保证燃料在炉膛中部形成稳定的着火区域，随着炉排的运转，当燃料到达炉膛尾部时，基本燃烬。从实际运行情况看，可以适当加大从炉膛上部进入炉内的燃料量，甚至可以考虑采用4/5燃料从炉膛上部进入的方式。通过调整一次风，使燃料在炉内均匀分布和燃烧，避免从下部进入炉膛的燃料在前拱下方燃烧过于集中。
4.1.2燃料水分对燃烧的影响
当燃料水分较高时，燃料需要较高的干燥温度和较长的干燥时间，需要吸收较大的辐射热，以保证燃料能够顺利着火。当燃料很干燥时，燃料的干燥温度及干燥时间都相应减少，燃料吸收少部分的热量就可以稳定着火燃烧。由于燃料水分的改变，造成炉内燃烧工况发生明显变化。因此，如何降低燃料的水分，保证燃料水分接近设计值以及如何根据实际燃用的燃料水分调整炉内配风，对锅炉的稳定运行都是十分重要的。
目前，我国在利用生物质燃料时，采用3种方式对生物质进行加工:l）对生物质燃料进行简单的切割、破碎、燃烧；2）将生物质燃料切割、破碎，加工戍固定形状的颗粒燃烧：3）将生物质燃料气化后充分利用。
该电厂对生物质燃料进行了简单加工，设计的燃料加工长度≤50mm。但由于加工设备简陋以及加工过程中的疏漏，大部分燃料长度达不到设计要求，部分燃料甚至长达1000mm、直径在5mm左右。这种不符合设计要求的燃料进入料仓后盘根错节，会形成燃料蓬架、搭桥，导致螺旋输送装置卡死、下料口堵死以及螺旋输送装置空转、不吃料等现象，严重时甚至会损坏输送设备，无法保证炉内燃料的稳定供给，使锅炉负荷出现波动。
4.3.1料仓
该电厂炉前料仓按常规煤仓设计，煤仓上部有4个落料口，侧面呈直角梯形，横断面呈长方形。图2为料仓侧面示意图，图3为料仓正面示意图。实际运行中发现，料仓4侧分别出现不同程度的堆料现象，而且堆料现象随着料仓壁与水平底面夹角的减小而增大。后墙壁与底面垂直，堆料略有减轻。
由于生物质燃料与煤相比流动性差，在料仓4壁均出现不同程度的堆料现象，尤其是当生物质燃料水分含量大并含有较多长细枝时，这种堆料更为明显。为此，我们认为生物质燃料的料仓设计应尽量采用直壁式或倒梯形布置：下料口装设布料板，保证燃料均匀分布在料仓中，可以防止出现堵料、蓬料现象。
4.3.2输料装置
生物质燃料由螺旋输送给料装置输送。料仓下部均匀分布10台螺旋输送机，炉膛上部和下部进料相配合的螺旋输送给料装置间隔布置。螺旋叶面间距前窄后宽，其目的是保证在螺旋给料过程中逐步对燃料进行咬合，逐渐增大推动力。
疏松装置由驱动装置、轴承座、疏松轴组成，其上布置相同间隔距离的100mm的柱状杆，距螺旋叶面上边缘500mm。相邻疏松装置呈反方向旋转。
吊装轴承布置在较长的螺旋给料装置中部，采用滚动、滑动可以互换的2种结构，均设防尘装置，密封件采用尼龙及塑料网，阻力小、密封性强、耐磨性好。滑动瓦吊装布置，是螺旋给料装置平稳运行的保证。
与其他类型的输送设备相比，螺旋输送给料装置具有结构简单、布置紧凑、维修成本低、料槽封闭、便于输送易飞扬燃料的特点，可以减少对环境的污染。螺旋输送给料装置对于加工成一定形状、稳定的生物质燃料的输送具有优越性，但是在输送长度长、直径小、水分含量大的树枝以及变质、黏性大、易结块、韧性大的燃料时，由于燃料会黏结在螺旋叶面上，或在吊装轴承处形成燃料的积塞，其工作效率会受到影响。
实际使用中，螺旋输送给料装置在输送燃料时，其叶片常常与树枝绞在一起，并越绞越紧，导致螺旋输送机无法正常运行。尤其是采用比较长的螺旋输送方式（输送距离达10m左右），螺旋输送机中部的吊装轴承往往是燃料盘结的死点，易形成堵料、冒料以及支撑轴承被拉坏的故障。有时还会在
螺旋输送机上部蓬料，严重时使整个燃料搭桥、蓬空，无法正常输送。
根据统计，生物质燃料的水分含量对燃料韧性具有十分明显的影响。就该电厂使用的沙柳而言，当水分增大3～5倍，燃料的韧性会成百倍的增加。燃料在输送、切割以及贮存方面都存在很多的问题，导致设备可靠性降低、维修工作量大，严重影响机组的稳定运行。
生物质燃料相对于发电用煤而言，具有挥发分高、发热量低、水分含量变化大的特点，在实际设计、运行中，应充分考虑燃料的特点，采用适当的方式和手段，保证生物质锅炉的稳定运行。
(1)燃料加工的精细程度，对燃料稳定输送具有十分重要的影响。按设计规格加工的燃料能够保证正常输送。
(2)生物质的料仓应与常见发电煤仓的设计有所区别，宜采用直壁式或倒梯形布置，避免燃料在料仓中堆积。
(3)生物质燃料应充分干燥，保证燃料水分在设计范围内，这样既可以减轻燃料韧性的影响，也可以保证燃料的稳定输送，保证燃料在炉内规定区域内燃烧。
(4)设计时，应充分考虑生物质燃料高挥发分的特点，对生物质燃料的燃烧过程进行相应调整。
(5)炉内燃烧过程中，应充分考虑生物质燃料的燃烧特点，根据其水分含量调整配风，才能保证生物质锅炉的稳定运行。
（转载请注明：富通新能源木屑颗粒机
www.3zw6g.cn）
