03.18 生物質顆粒燃料燃燒設備研究進展

20世紀30年代,國外開始發展生物質成型燃料技術,現已達到商業化應用程度,實現了規模化產業經營。目前,世界各國研究的重點逐漸集中在成型燃料燃燒設備的研究開發上。

 一、國內外研究進展

20世紀50年代,日本研製出棒狀燃料成型機及相關的燃燒設備。20世紀70年代後期,美國出現了木質顆粒燃料及其燃燒設備,隨後西歐一些國家,如瑞典、芬蘭、丹麥等研製出顆粒成型機及配套的燃燒設備。20世紀80年代,亞洲一些國家,如泰國、菲律賓等也相繼研製出相關的燃燒設備。目前,日本、美國及歐洲一些國家的生物質成型燃料燃燒設備已經定型,並實現了產業化發展,在供熱、供暖、乾燥和發電等領域得到廣泛應用。

生物質顆粒燃料燃燒器的應用始於20世紀80年代,但是直到90年代後期才在瑞典、丹麥和奧地利等國家獲得一定的市場份額,目前在德國等國家也受到了很大關注,其中木質顆粒燃料燃燒器製造比較規範,具有加工工藝合理、專業化程度高、操作自動化程度高、熱效率高、排煙汙染小等優點。瑞典等國家的政府、設備製造商和國家檢測研究所在研發顆粒燃燒器的過程中,設定了自願認證系統,為了保證產品質量,銷售的燃燒器必須符合一系列技術指標的要求以及嚴格的排放標準。奧地利還形成了生物質顆粒燃料燃燒設備生產、供應一體化市場和產品質量標準體系。

生物質顆粒燃料燃燒設備研究進展


我國從20世紀80年代開始研究生物質成型燃料技術,但有關成型燃料燃燒特性及燃燒設備的理論研究和應用研究還較少。目前國內也引進一些以生物質顆粒為燃料的燃燒器,但這些燃燒器的燃料適應範圍很窄,只適用於木質顆粒,改燃秸稈類顆粒時易出現結渣、鹼金屬及氯腐蝕、設備內飛灰嚴重等問題,而且這些燃燒器結構複雜、能耗高、價格昂貴,不適合我國國情,因此沒有得到大面積推廣。專門燃用秸稈類顆粒燃料的高效燃燒器的研究未見有報道。

 二、燃燒設備的應用

 1、炊事、取暖等民用設備

目前,在歐美等國家,家用生物質顆粒燃料(主要為木質顆粒燃料)及配套的高效燃燒設備已經非常普及,顆粒燃料已成為許多家庭首選的生活用燃料。家庭式供熱鍋爐燃用顆粒燃料的熱效率可達80%,住宅區、學校等供熱系統中的高效節能燃燒鍋爐的熱效率可達到90%以上。

目前,我國已有近2億農戶使用省柴節煤爐灶,其熱效率約為25%,與傳統爐灶相比,具有使用安全、方便、衛生的優點。同時,不少研發機構已開始研發燃用生物質顆粒燃料的供暖設備,如北京萬發爐業中心研發的燃用秸稈類顆粒燃料的暖風壁爐、水暖爐、炊事爐等一系列爐具,吉林華光生態工程技術研究所研發的暖風壁爐和炊事採暖兩用爐等。

 2、生物質發電設備

生物質發電技術的研究始於20世紀70年代末。生物質發電技術主要分為生物質直接燃燒發電、生物質與煤混合燃燒發電和生物質氣化發電3種技術。

目前,生物質發電技術在發達國家已受到廣泛重視,其技術及相關設備都已比較成熟。奧地利成功建立了木材剩餘物的區域供電站;丹麥BWE公司研發的秸稈燃燒發電機組已在丹麥、西班牙、瑞典、法國等國投產運行多年;美國生物質發電設備的裝機容量已達10.5GW,其中70%採用生物質與煤的混合燃燒工藝,單機容量為10~30MW,預計到2015年裝機容量將達16.3GW。

1999年,我國的電力生產總量為12600億kWh,年人均發電量不到1000kWh,年人均生活用電只有110kWh左右。若將目前農林廢棄物總量的50%作為電站燃料,可發電4000億kWh,佔目前我國總耗電量的30%左右。與直接燃燒和氣化燃燒發電相比,生物質顆粒燃料與煤混燒發電具有技術成熟、熱能利用率高、設備投資少、燃料貯運方便等優勢。國外運行經驗表明,生物質顆粒燃料發電具有利用規模大、成本低等優點,在我國有很大的發展潛力。

生物質顆粒燃料燃燒設備研究進展


3、其它工業利用

生物質顆粒燃料的另一大用途是作為工業大型供熱、乾燥等領域的燃料,工業燃燒技術一般分為固定床、流化床和懸浮燃燒3種形式。

目前,發達國家如英國、法國、意大利等採用大型鍋爐集中處理農作物秸稈用於供熱、乾燥等工業領域,其技術比較成熟,已形成自動化程度較高的大規模工業化生產。

在我國,哈爾濱工業大學較早地進行了生物質燃料的流化床燃燒技術研究,並先後與無錫鍋爐廠、杭州鍋爐廠合作開發了不同規模、不同爐型的生物質燃燒鍋爐。此外,河南農業大學研製出雙層爐排生物質成型燃料鍋爐,浙江大學研製出燃用生物質秸稈顆粒燃料的雙膽反燒鍋爐等。


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