摘要：在当前严峻的能源紧缺和环境污染形势下，生物质能作为一种清洁能源，其特点非常符合清洁能源的要求，既可以循环再利用，还可以达到环保的目的。文章对燃生物质锅炉在燃料来源、成型和热效率等方面进行了分析，提出了在工业中大力发展燃生物质锅炉对于减少温室气体排放、减轻环境污染、优化我国能源结构具有重要意义。
关键词：燃生物质锅炉；生物质能；工业锅炉；清洁能源
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）17-0043-03
目前，随着世界能源需求的不断攀升和自然资源的日益枯竭，能源和环境问题成为了全球关注的焦点，我国是一个能源大国，在日常生活以及工业生产中，尤其以煤为主要能源，所以从目前来看，我国使用的八成以上的工业锅炉都是以燃烧煤炭为主要能量来源的，每年耗煤量约为全国煤耗总量的1/3，工业锅炉量大面广，平均容量小，热效率总体水平离国家规定目标值差距较大，由于工业锅炉燃烧煤炭所排放大量污染气体的原因，给我们所处的大气环境造成了十分严重的污染，雾霾频发的现象也与其有着不小的联系。因此，面对这种情况，很多地区政府开始重视，通过政策来适当地限制以煤炭作为能源基础的工业锅炉的使用，倡导以清洁能源为基础的工业锅炉的更新换代，但是，目前的清洁能源包括油气燃料、电力等，在我国的资源储备中并不丰富，因此对于我国来说，亟需要做的就是找到一种可以长久利用、资源储备丰富的工业锅炉用清洁能源。
1 锅炉运用生物质能的优势
生物质能作为煤、石油和天然气以外的第四大能源，蕴藏在植物动物和微生物等可以生长的有机物中，生物质能作为一种清洁能源，其特点非常符合清洁能源的要求，既可以循环再利用，还可以达到环保的目的。而且生物质能的资源非常丰富，我国每年都会有大批量的动植物类的废弃物需要处理，比如秸秆等，这些废弃物都是生物质能的来源。这不仅可以保护环境，缓和气候变化，还能促进农业的可持续发展、缓解能源紧张的局面。我国是一个农业大国，有着丰富的秸秆资源，生物质能源十分丰富，每年可生产农作物秸秆7亿多吨，秸秆燃烧值约为标准煤的55%。所以，根据所掌握的数据可以看出，充分地发展、利用秸秆资源中的生物质能，可以有效地解决我国工业锅炉高能耗高污染的
问题。
2 锅炉生物质燃料的分析
2.1 生物质燃料的成分
生物质能是一种环境友好型的清洁能源，其燃烧后的产物，几乎仅为水和二氧化碳，对环境造成的影响微乎其微。而且这种能源的可再生性，也使得其具有较大的市场前景以及应用价值。所以，合理地开发和利用生物质能，不仅能够解决我国环境污染的问题，还能够减轻我国能源紧张的压力。生物质燃料中的生物质是由多种可燃质、不可燃的无机矿物质及水分混合而成的，可以作为能源利用的生物质主要包括农作物、秸秆、谷壳、薪柴、畜禽粪便生活垃圾等。由于来源广泛，成分较为复杂，其主要元素成分为多种复杂的高分子有机化合物的混合物，主要由碳、氢、氧及少量的氮和硫等元素所组成，如表1所示。生物质燃料的各项指标与燃煤的成分相当，其固定碳的含量低，含氢量多，有助于燃烧；其挥发分高，生物质燃料中碳多数和氢结合成低分子的碳氢化合物，遇到一定的温度后热分解析出挥发，易于着火；其氮、硫和灰分比重低，这样既能保证生物质燃料容易被引燃，能使生物质在燃烧时实现低SO2和NOX排放，减少空气的污染和对燃烧设备金属表面的
腐蚀。
2.2 生物质燃料的加工成型
生物质燃料由于来自天然的植物茎、杆、叶、根、壳等，所占体积较大，密度较小，如果单纯按其原始状态运输和用来燃烧，必然会带来较大的资源浪费，而且还会形成二次污染。为此，目前生物质燃料都是通过专业设备粉碎、干燥，在一定温度和压力作用下将生物质进行压缩，使其形成一定规则、形状密度较大的固体成型燃料。加工后的生物质燃料结构通常为棒状、块状或颗粒状等，体积缩小1/8～1/6（图1为几种常见的生物质燃料压缩结构）；且其能量密度为加工前的10倍左右，热值可达15000kJ/kg左右。生物质成型燃料与散碎生物质燃料相比便于运输、贮存，燃烧稳定，燃烧持续时间长，燃烧利用效率高，烟气中污染物含量少，既提高了燃料的热值、密度，也改善了燃烧性能，是我国生物质能主要发展方向之一。
图1 生物质燃料常见结构
3 燃生物质锅炉的热效率分析
为了较好地分析燃生物质锅炉的热效率，我们选取蒸发量同样为4吨，额定蒸汽压力为1.25MPa的燃生物质工业锅炉与燃煤工业锅炉为例，在蒸汽压力均为0.80MPa的状态下按照《工业锅炉能效测试与评价规则》对两种锅炉系统进行锅炉能效测试对比。
首先，根据锅炉正平衡热效率计算公式：
（1）煤与生物质颗粒热值比较接近，但由于生物质颗粒燃料灰分少，挥发分含量很高，故燃生物质锅炉燃烧速率比燃煤锅炉快，炉膛燃烧位置也比燃煤锅炉靠前。
（2）燃生物质锅炉燃烧产物中灰分在燃料总灰分的比重较大，含碳量较高，而其渣的含碳量也明显少于燃煤锅炉中的渣的含碳量，所以燃生物质锅炉比较容易燃尽，比燃煤锅炉中固体未完全燃烧损失小。
（3）生物质含硫量明显低于煤，通过实际尾部烟气成分测量可以看出，燃生物质工业锅炉配风优于燃煤工业锅炉并且无二氧化硫排放，而且其排烟温度低于燃煤锅炉，故其排烟热损失低于燃煤锅炉。
（4）燃生物质锅炉产生蒸汽为3563kg/h，多于燃煤锅炉3475kg/h，而且燃生物质锅炉热效率为80.50%优于燃煤锅炉76.95%，故燃生物质锅炉是一种环境友好的工业锅炉系统，可以替代化石燃料煤，提高锅炉效率。
4 总结
工业锅炉是我国煤炭消费的大户，也是恶化环境的重要污染源。目前，努力提高能源利用率，尽可能使用洁净能源，已成为发展工业锅炉技术的重中之重。生物质燃料作为可再生的清洁能源，从技术、经济和环境保护等效益来衡量，其发展为减少温室气体排放、减轻环境污染、优化我国能源结构、维持经济可持续发展提供了一个新的方向。然而，当前我国生物质燃料的利用起步较晚，生物质颗粒的生产和生物质工业锅炉技术还不太成熟。生物质燃烧技术与常规化石燃料利用技术相比仍然缺乏足够的市场竞争力。因此，为进一步促进我国燃生物质工业锅炉的发展，我们应当研究经济高效的生物质燃烧技术，促进建立健全生物质燃料的收集、预处理和配送体系，全面发展燃生物质工业锅炉的应用和推广，从而大幅度削减锅炉大气污染物的排放，提高经济效益和环境效益，为我国社会经济和环境持续协调发展奠定良好的基础。
参考文献
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作者简介：郑书平（1986—），男，广东汕头人，广东省特种设备检测研究院汕头检测院助理工程师，研究方向：锅炉与压力容器的检测检验。