0、引言
生物質能與化石能源相比，具有可再生和低污染的優勢，因此受到全世界普遍的重視，并已成為新能源的發展方向之一。生物質能主要通過直接燃燒、氣化、液化和厭氧發酵加以利用。生物質因具有揮發分高、炭活性高、N和S含量低，灰分低，生命周期內燃燒過程CO
2零排放等特點，特別適合燃燒轉化利用，是一種優質燃料。生物質燃燒技術按其形態的不同可分為生物質成型燃料（經過
顆粒機或者
秸稈壓塊機壓制而成）的燃燒技術、生物質捆燒技術、生物質粉體燃燒技術和生物質燃氣燃燒技術等，就中國的基本國情和生物質利用水平而言，生物質燃燒技術無疑是最簡便可行的高效利用生物質資源的方式之一。
1、生物質燃料的燃燒特性
生物質作為燃料與煤相比有許多差別，其差別列于表1中。由表1可看出，生物質的揮發分遠高于煤，灰分和含碳量遠小于煤，其熱值小于煤，生物質這種燃料特點就決定了它的燃燒具有一定的特性。
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燃料種類 |
C/% |
O/% |
H/% |
S/% |
A/% |
V/% |
密度/cm-3 |
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生物質燃料 |
38～50 |
30～44 |
5～6 |
0.10～0.20 |
4～14 |
65～70 |
0.47～0.64 |
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煤炭 |
55～90 |
3～20 |
3～5 |
0.40～0.60 |
5～25 |
7～38 |
0.80～1.00 |
生物質燃料的燃燒過程主要分為揮發分的析出、燃燒和殘余焦炭的燃燒、燃盡兩個獨立階段，其燃燒過程的特點是：
(1)生物質水分含量較多，燃燒需要較高的干燥溫度和較長的干燥時問，產生的煙氣體積較大，排煙熱損失較高；
(2)生物質燃料的密度小，結構比較松散，迎風面積大，容易被吹起，懸浮燎燒的比例較大；
(3)由于生物質發熱量低，爐內溫度場偏低，組織穩定的燃燒比較困難；
(4)由于生物質揮發份含量高，燃料著火溫度較低，一般在250℃~ 350℃溫度下揮發分就大量析出并開始劇烈燃燒，此時若空氣供應量不足，將會增大燃料的不完全燃燒損失；
(5)揮發分析出燃盡后，受到灰燼包裹和空氣滲透困難的影響，焦炭顆粒燃燒速度緩慢、燃盡困難，如不采取適當的必要措施，將會導致灰燼中殘留較多的余碳，增大機械不完全燃燒損失。
由此可見，生物質燃燒設備的設計和運行方式的選擇應從不同種類生物質的燃燒特性出發，才能保證生物質燃燒設備運行的經濟性和可靠性，提高生物質開發利用的效率。
2不同形態生物質燃燒技術
2.1生物質成型燃料燃燒技術
生物質成型燃料是將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等生物質廢棄物，用機械（通常使用的機械設備是顆粒機或者秸稈壓塊機）加壓的方法，使原來松散、無定形的原料壓縮成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料，其具有體積小、密度大、儲運方便；燃燒穩定、周期長；燃燒效率高；灰渣及煙氣中污染物含量小等優點。
美國在20世紀30年代就開始研究壓縮成型燃料技術及燃燒技術，并研制了螺旋壓縮機及相應的燃燒設備，日本在20世紀30年代開始研究機械活塞式成型技術處理術材廢棄物，1 954年研制成棒狀燃料成型機及相關的燃燒設備；70年代后期，西歐許多國家如芬蘭、比利時、法國、德國、意大利等國家也開始重視壓縮成型技術及燃燒技術的研究，各國先后有了各類成型機及配套的燃燒設備；20世紀80年代，亞洲除日本外，泰國、印度、菲律賓、韓國、馬來西亞已建了不少固化、碳化專業生產廠，并已研制出相關的燃燒設備。到20世紀90年代，日本、美國及歐洲一些國家生物質成型燃料燃燒設備已經定型，并形成了產業化，在加熱、供暖、干燥、發電等領域已普遍推廣應用。但國外的這些燃燒設備與中國相比，存在著價格高、使用燃料品種單一、易結渣、電耗高等缺點，不適合引進中國。
從20世紀80年代引進螺旋推進式秸稈成型機，中國生物質壓縮成型技術的研究開發已有二十多年的歷史。到目前為止，中國已研制出機械沖壓成型機、活塞式成型機、液壓式成型機、輥壓式成型機等多種成型機械。但是，相應的專用生物質成型燃料燃燒設備的研制還很少。一些單位為燃用生物質成型燃料，在未弄清生物質成型燃料燃燒特性的情況下，盲目把原有的燃煤燃燒設備改為生物質成型燃料燃燒設備。改造后的燃燒設備仍存在著空氣流動場分布、爐膛溫度場分布、濃度場分布、過量空氣系數大小、受熱面布置等不合理現象，嚴重影響了生物質成型燃料燃燒正常速度與正常狀況，致使改造后的燃燒設備存在著熱效率低，排煙中的污染物含量高，易結渣等問題。
2003年河南農業大學pl提出了生物質成型燃料燃燒的理論，研制出一臺雙層爐排生物質成型燃料鍋爐。該燃燒設備采用雙層爐排結構，印在手燒爐排一定高度另加一道水冷卻的鋼管式爐排。雙層爐排的上爐門常開，作為投燃料與供應空氣之用；中爐門用于調整下爐排上燃料的燃燒和清除灰渣，僅在點火及清渣時打開；下爐門用于排灰及供給少量空氣，正常運行時微開，開度視下爐排上的燃燒情況而定。上爐排以上的空間相當于風室，上下爐排之間的空間為爐膛，其后墻上設有煙氣出口。煙氣出口不宜過高，以免煙氣短路，影響可燃氣體的燃燒和火焰充滿爐膛，但也不宜過低，以保證下爐排有必要的灰渣層厚度(100mm～200mm)。這種燃燒方式，實現了生物質成型燃料的分步燃燒，緩解生物質燃燒速度，達到燃燒需氧與供氧的匹配，使生物質成型燃料穩定、持續、完全燃燒，起到了消煙除塵作用。
2.2生物質捆燒技術
歐盟許多成員國具有豐富的可再生能源，生物質秸稈捆燒技術發展迅速，以丹麥、比利時、法國的生物質草捆燃燒技術發展最為成熟。美國、日本等國也已發展起生物質捆燒技術，并形成產品系列化，在一些區域得到推廣應用。丹麥具有各種小型、中型及大型打捆機，能生產各種型號的生物質秸稈捆，適應不同層次的燃燒設備。生物質鍋爐型號也比較齊全，主要有以下三種鍋爐系統：
1)以片狀草捆為燃料的系統
整個草摑被液壓切片機切成片后由活塞式輸送機推入鍋爐。在切片之前，將草捆舉至與液壓切片機垂直的位置，然后從草捆底部開始切片。
2)連續燃燒整個草捆的系統
此類鍋爐沒有把草捆切碎，而是將多個完整草捆排成一列連續不斷地推入爐膛內。首先起重機把草捆置于料箱中，由液壓驅動的活塞式輸送機將其推入通道中，然后再把草捆推至位于爐墻上的燃燒器處。秸稈在此釋放出揮發分，并通入大量的二次空氣將其完全燃燼。此時仍然向前推進草捆，沒有燃燼的秸稈和產生的灰分落在了水冷爐排上最后燃燼。
三門峽富通新能源銷售顆粒機、秸稈顆粒機、木屑顆粒機、秸稈壓塊機等生物質成型機械設備。
