1、生物質直接燃燒發電利用技術
生物質直接燃燒發電就是將生物質直接作為燃料進行燃燒，用于發電或者熱電聯產。生物質直接燃燒具有以下特點：
①生物質燃燒所放出的CO2大體相當于其生成時通過光合作用所吸收的CO2，因此可以認為是CO2的零排放，有助于緩解溫室效應。
②生物質的燃燒產物用途廣泛，灰渣可以綜合利用。
③生物質燃料可與礦物質燃料混合燃燒，既可以減少運行成本，提高燃燒效率，又可以降低S02，Nox等有害氣體的排放濃度。
④采用生物質燃燒設備可以快速實現各種生物質資源的大規模減量化、無害化、資源化利用，而且成本較低，因而生物質直接燃燒技術具有良好的經濟性和開發潛力。
1.1單燃生物直燃技術
在歐美發達國家主要燃燒的生物質是木本植物，在我國，由于特殊的國情使得我們用于燃燒的物質基本局限于秸稈等草本類植物。據有關文獻對秸稈的燃燒機理進行的研究，秸稈等生物質與常規燃料的區別主要有以下幾點：
①與常規燃料相比，秸稈的含水量較大，約20%，是常規燃料含水量的8～10倍。因此，在相同鍋爐出力的情況下，其煙氣量約是常規燃料鍋爐的1.5～2倍。在鍋爐受熱面布置時，要充分考慮這一情況。
②與大多數生物質燃料一樣，秸稈的堆積密度較小。秸稈投入爐內燃燒時，先落在爐床上，隨著水分蒸發，開始漂浮在爐內進行燃燒。因此，在這類鍋爐設計時，一定要考慮到燃燒室的體積要大一些，使得燃料在爐內有足夠的停留時間，得以完全燃盡。
③從燃料的燃燒過程來看，大多數秸稈（除甘蔗渣外）在干燥后，揮發分快速脫離母體迅猛燃燒，揮發份不附著在秸稈表面燃燒，這與煤的燃燒機理是完全不同的。
④逸出揮發分后的秸稈變黑稱為焦炭
粒子呈暗紅色，未見明顯的火焰，而且在爐膛高溫火焰的輻射下，緩慢地燃燒，燃盡時間也較長。
1.1.1層燃爐燃燒技術
層燃爐燃燒技術主要以爐排爐為代表，燃料在固定或者移動的爐排上實現燃燒，燃燒所需的空氣從下方透過爐排供應上部的燃料，燃料處于相對靜止的狀態，燃料入爐后的燃燒時間可由爐排的移動或者振動來控制，以灰渣落入爐排下或者爐排后端的灰坑為結束。圖1是由丹麥公司設計，在西班牙桑古艾薩投入商業運行的典型的裝配有秸稈粉碎機的活動爐排爐。
1.1.2循環流化床燃燒技術
循環流化床鍋爐獨特的流體動力特性和結構使其具備很多獨特的優點，如低溫燃燒特性和爐膛溫度均勻；物料循環和良好的爐內反應條件；循環流化床爐膛內強烈的顆粒運動；良好的燃料適應性。與爐排燃燒技術相比，循環流化床燃燒技術具有布風均勻、燃料與空氣接觸混合良好、SOx及NNX排放少等優點，更適合燃燒水分過高，低熱值的秸稈。同時，爐內溫度控制和機組負荷控制上也具有一定的優勢。
瑞典、丹麥、德國等發達國家在流化床燃用生物質燃料技術方面具有較高的水平。美國愛達荷能源產品公司已經開發生產出燃生物質流化床鍋爐，鍋爐蒸汽出力為4.5～50t/h，供熱鍋爐出力為36. 67MW;美國CE公司利用魯奇技術研制的大型燃廢木循環流化床發電鍋爐出力為100 t/h，蒸汽壓力為8.7 MPa;美國B&W公司制造的燃木柴流化床鍋爐也于20世紀80年代至90年代初投入商業運行。此外，瑞典以樹枝、樹葉等林業廢棄物作為大型流化床鍋爐的燃料加以利用，鍋爐熱效率可達到80%；瑞典和丹麥正在實行利用生物質進行熱電聯產的計劃，使生物質能在提供高品位電能的同時，滿足供熱的要求。
1.2生物質與煤混合直燃技術
生物質與煤混合燃燒有以下技術優勢：
①生物質是可再生能源，在煤粉爐中，煤與生物質共燃，為現役電廠提供一種快速而低成本的生物質發電技術，是一種廉價而低風險的可利用再生能源的發電技術。
②煤粉燃燒發電效率高，可達35%以上，與生物質共燃正是借用其高效率的優點，這是現階段其它生物質發電技術難以比擬的。
③生物質燃燒低硫低氮，在與煤粉共燃時可以降低電廠的S02和NOx排放，被公認為是現役燃煤電廠降低C02排放的最有效措施。
④我國生物質資源豐富，可利用未被利用的生物質折合近4×l08t標準煤，且分布廣泛，可就地利用；另一方面，大量利用生物質發電可增加農民收入，促進農業和農村經濟的可持續發展。
⑤生物質共燃技術簡單，投資和運行費用低，此外，生物質相對較便宜，對燃煤電廠而言還可增加燃料的選擇范圍和燃料適應性，降低燃料成本。
丹麥哥本哈根AVEDORE電廠，2002年增加了熱功率為105 MW的生物質發電設備，采用天然氣（油）與麥秸混合燃燒工藝，每小時秸稈消耗量為25 t．農業秸稈主要來源于芬蘭和丹麥。生物質的水分含量用超聲波測定，在25%左右。丹麥采用高倍率循環流化床鍋爐，將干草與煤按照6:4的比例送人爐內進行燃燒，鍋爐出力為100 t/h，熱功率達80 MW。
2、廣西柳城生物質發電廠鍋爐燃燒方式探討
廣西作為全國的食糖主產區，占全國糖產量的一半以上，甘蔗的種植面積穩定在7. 33×103—8×103 km2，每年榨季都產生數量巨大的甘蔗葉等廢棄物。柳州市柳城縣作為國家糖料蔗基地縣，2008年種植糖料蔗總面積達393.33 km2，種植區域相對集中，年產秸稈總產量約為37.5×104t，豐富的甘蔗葉為發展生物質發電創造了良好的條件。同時，柳城縣也是桑蠶養殖大縣，2007年底桑園總面積達到87km2．每年桑樹修剪下來的桑樹枝達31.5×104t，這也提供了豐富的生物質燃料。因此，全國收割利用甘蔗秸稈的可再生能源項目，同時也是廣西第一個生物質秸稈發電廠落戶柳城。
項目利用柳城當地的甘蔗葉、桑樹枝、水稻秸稈等作為燃料。由于甘蔗葉和桑樹枝等生物質燃料的收集具有明顯的季節性，因此鍋爐設計時按每年4-11月燃用甘蔗葉，1-3月和12月份燃用桑樹枝考慮。燃料品質見表2。
從表2數據可以看出，與煤相比，甘蔗葉和桑樹枝的揮發分含量和水分含量較多；固定碳和灰分的含量相對較低，收到基低位發熱量比動力煤中最低的褐煤還低，因此燃燒生物質燃料時，爐內溫度較低，燃燒的穩定性較差；氮和硫的含量比較低，因而污染物的排放不是很嚴重，有利于環境保護。
此外，從表2中的成灰特性和灰成分可以看出，燃料在較低的溫度就能迅速的成灰，說明燃料的灰熔點較低，使運行中溫度的控制要求更高，不合理的運行溫度，將會導致燃料灰的熔融，引發嚴重的結渣聚團現象，降低運行效率，嚴重時將影響鍋爐的正常運行；在生物質燃科的灰中，硅含量很高，有可再利用的價值；同時，燃料灰中含有大量的堿金屬，通過前人的研究，可以證實灰成分中大量的堿金屬導致了燃料灰的低溫熔融特性。
根據柳城生物質燃料水分含量高，能量密度小，揮發分高，含氧量高，堿金屬和氯的含量較高，同時有機硫和氮的含量低的特性，在燃料品種、水分含量、預處理程度相差較大的情況下，采用層燃的方式難以保持穩定、充分的燃燒。而循環流化床燃燒方式具有燃料適應性廣，低溫燃燒，燃燒效率高，負荷調節性能好等優點，因此循環流化床燃燒方式更適合燃用各種水分大，發熱量低的生物質，燃燒效率和鍋爐熱效率較高。采用砂子、燃煤爐渣等作為流化媒體，形成蓄熱量大、溫度高的密相床層，為高分子、低熱值的生物質提供了優越的著火條件。依靠床層內劇烈的傳熱傳質過程和燃料在床內較長的停留時間，使難以燃盡的生物質也能充分燃盡。
圖2所示為柳城生物質電廠采用的浙江大學熱能工程研究所提供技術的燃用生物質燃料的中溫中壓循環流化床鍋爐，鍋爐蒸發量（BMCR）為75 t／h。燃料破碎合格后(5～15 mm)，通過輸料皮帶運至主廠房皮帶層，落入爐前秸稈料倉，料倉容積為179m3可存儲約8t的甘蔗葉或35 t的桑樹枝；燃料通過料倉底部的12臺撥料器松散后落到3臺鍋爐給料機上，經輸送后通過落料管進入爐膛燃燒。進入爐膛的燃料與經旋風分離器分離下來的返回爐膛繼續燃燒的物料，在從爐膛底部水冷風室，風帽進入爐膛的一次風流化作用下，在爐膛密相區充分混合后開始燃燒，二次風從燃燒室前、后側進入爐膛，補充燃料燃燒所需要的氧氣。
燃燒產生的煙氣攜帶大量物料自下而上從爐膛上部的后墻出口煙道進入2個高效渦殼式旋風分離器，在旋風分離器中進行煙氣和固體顆粒的分離，分離后潔凈的煙氣由分離器中心筒出來依次流過尾部煙道中的過熱器、省煤器和空氣預熱器后排出，進入除塵器進行除塵，最后由引風機排至煙囪進入大氣，煙囪高80 m，出口內徑為2.5 m。
綜合循環流化床固有優勢和柳城生物燃料的燃燒特性以及技術成本，循環流化床燃燒方式更有利于柳城生物質直接燃燒發電的實現，更符合我區實際情況，是秸稈利用的更好的選擇。
3、結語
面對資源和環境的雙重壓力，過去以煤電為主的電力結構的弊端逐漸顯現，我國的能源形勢面臨著嚴峻的挑戰。大力發展可再生能源被廣泛的認為是解決能源匱乏和環境問題最可行的方法，而在可供發展的可再生能源種類中，生物質能無疑占據了很重要的位置，生物質能具有可再生性，廣泛分布性，低污染等特點。合理的開發生物質能源，響應國家節能減排政策，改善能源結構，為我區經濟發展提供穩定的電力供應。循環流化床燃燒發電是對生物能的一種有效的利用方式，其成熟的技術為大規模利用生物質能創造了良好的條件。
三門峽富通新能源銷售生物質鍋爐，同時我們也銷售生產生物質顆粒燃料的顆粒機、秸稈壓塊機、木屑顆粒機等生物質燃料成型機械設備。
