燃生物质循环流化床锅炉.

义。
2 美国生物质燃料的利用
美国目前开发利用生物质能主要通过直接燃烧生物 质产生蒸汽、电力。生物质原料主要为采伐业的枝 桠等废弃物、不成材的树木、造纸和木材加工的废 弃物以及稻壳、甘蔗渣等。在美国，采用流化床燃 烧技术利用生物质能具有相当规模，如美国爱达荷 能源产品公司已生产出燃生物质媒体流化床锅炉， 蒸汽锅炉出力为4.5～50t/h，供热锅炉出力为 1.06×107～1.32×108 kJ/h 。八十年代末，九十年代 初，美国利用流化床燃烧技术开发大型燃废木循环 流化床发电锅炉。
生物质能的利用量已占全国总能耗的16.1％，达到
55亿KWh，其中的相当部分就是将树枝、树叶、树
皮、森林废弃物、锯木屑和泥炭等运送到热电厂，
在大型流化床锅炉中燃烧而得以利用的，尽管这些 锅炉的含水量有时高达50～60％，但锅炉的热效率 仍可达到80％。
4 丹麦生物质燃料的利用
丹麦为了减少二氧化碳的排放，计划每年燃烧 700
0 0 18 15 14 154 60 17 8 69 0 49 6 2
230 60 340 65 0 425 351 90 17 185 144 46 43 146
230 60 358 80 14 579 411 107 25 254 144 95 49 148
新泽西 纽约
北卡罗来纳
俄亥俄
俄克拉何马
6 生物质燃烧方式的选择
植物的秸秆是一种生物废料, 它具有生物废料(如木 屑、椰子壳、棕榈须等)的一般特点，即水分很高、
灰分极小、挥发份很高、发热值偏低。燃烧过程中
的烧结问题必需针对作物种类认真解决。 固体燃料有三种燃烧方式可供选择 : （ 1 ）粉状燃烧 (2)层状燃烧 (3)流化床燃烧。 采用粉状燃烧时, 首先应将其制成粉末, 由于生物废 料是非脆性材料 , 磨制时易生成纤维团而不是粉状 , 而且需要预先干燥 , 而干燥高水分的秸秆要消耗大
3、某厂与哈工大合作研发的35t/h、75t/h燃糠醛渣
（玉米芯）循环流化床锅炉已运行2年多，效果
良好。以烧糠醛渣为主，辅助燃烧部分煤，从
而达到满负荷运行。
表2 哈工大研制的燃生物废料流化床锅炉
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 安装地点 泰国坤敬糖厂 大连常荣常盛合板 有限公司(外资企 业) 衡阳西合国家粮库 泰国曼谷兴裕集成 泰火礱有限公司 辽宁抚顺实验林厂 马来西亚、恩纳社 节能技术公司 非洲、加纳共和国 加纳奴洛肯特公司 辽宁省清原县弯甸 子镇实验林场 某省 某省 容 量 12.5t/h 10t/h/350℃ 4t/h 4t/h 4t/h 14/2.5MPa 4t/h 4t/h 35t/h/450℃ /3.82MPa 75t/h/450 ℃ /3.82MPa 台数 2 3 1 1 1 1 1 1 1 1 燃 料 甘蔗渣 燃废木及木 屑 稻壳 稻壳 燃废木及木 屑 棕榈空果穗 燃废木及木 屑 燃废木及木 屑 糠醛渣与煤 混烧 糠醛渣与煤 混烧 投运或设计年份 1992投运 1992投运 1993投运 1994投运 1996投运 1998年10月投运 1998年7月投运
3.采用立式或卧室旋风分离器 在稀相区后设置立式或卧式旋风分离器，将飞灰 分离下来， 送入炉内进一步燃尽 ， 提高燃烧效率 。 4.采用了取得国家专利的风力给料装置 将我取得的此项专利用于4、10、12.5、14t/h燃生 物质流化床锅炉上，对播散燃料，使其均匀分散 在床层表面，及时补充给料口附近燃料燃烧所需 的确空气等方面都起到至关重要的作用，使锅炉 对燃料的粒度组成，水份的变化具有较强的适应 性，运行结果证明效果良好。 5.燃料适应性 我们对布风系统、密相区受热面、辅机选型等方 面对燃料适应性都有考虑。使燃生物质流化床锅 炉可与煤、生物质混烧，或单独烧任一种燃料。
量的热，这样使锅炉结构、燃料准备系统复杂化，
经济性不高。
采用层状燃烧时, 由于水分高, 干燥及预热过程需
时较长, 在链条炉上将使着火迟延, 一但它燃尽后, 由于灰分很少, 不能在炉排上形成一层灰保护层， 容易造成尾部炉排烧坏。 循环流化床是燃烧生物废料的最佳选择, 在流化床 中, 床料具有很高的热容量, 给生物废料提供充分 的预热及干燥热源, 对水分达50％左右的燃料, 可
例如，由美国CE公司生产的两台循环流化床锅炉，
分别安装于Fresno和Rocklin，出力为100t/h，蒸汽压
力为8.7MPa，过热蒸汽温度515℃，热功率78MW分
别于1988、1989年投运。另外两台热功率为71MW的
循环流化床燃废木料锅炉装在Mecca于1992年投运。
目前美国已有近1000家燃木材电厂在运行，装机容
约2～2.4亿吨，森林每年可提供9000万吨薪柴(年 实际开发量约为1.8亿吨)。林业加工过程生产的边 角废料每年约为2400万立方米，折合标准煤150万 吨。稻谷年产量约200兆吨，可获得稻壳约40兆吨， 折合标准煤约20兆吨。
我国农村居民仅维持日常生活用能，每年就需要3 亿吨标准煤，占全国能耗的30％，而这些能源的 80％左右是由生物质能提供的。由于生物质能是
2002年10月投运 2003年12月投运
9 哈工大生物质废料流化床锅炉关键技术
1.采用媒体流化床 流化床是燃烧生物废料的最佳选择, 在流化床中, 床料具有 很高的热容，给生物质燃料提供充分的预热及干燥热源 , 对水分达50％～60%左右的燃料, 可以稳定地着火燃烧, 由 于灰分低燃尽的残留物不足以形成床料, 因此需用细砂作 媒体床料，以保证形成稳定的密相区料层。 2.采用稀相区强旋转切向二次风 由于生物质废料的挥发份很高，密度小，因而大量的可燃 气体和细粒子易被夹带进入稀相区，需要与空气及时混合。 为此在稀相区下方设置高速喷入的切向旋转二次风，形成 强烈旋转上升气流，延长气体和细小颗粒在炉内停留时间， 加强可燃气体和二次风的强烈混合，提高燃烧效率。
BAY公司于 1992 年出口泰国；一台 4t/h燃稻壳锅炉
于1994年出口泰国；一台14t/h燃棕榈空果穗流化床 锅炉于1997年出口马来西亚，98年10月顺利投运； 研制的产品进入国际市场，深受用户好评。
一台 4t/h 燃木屑流化床锅炉于 1998 年出口西非加纳。
2、三台10t/h燃废木与木屑流化床锅炉(设计参数为：锅 炉蒸发量D=10t/h；工作压力P=1.25MPa；过热蒸汽 温度t"=350℃；设计效率η =80.86%)，装在大连金 州外资企业常荣、常盛合板有限公司于1992年春投 运。经测试，燃烧效率达99％，锅炉热效率达83.8 ％，这两个主要技术指标已达到国际先进水平。多年 来为企业节约了大量能源，创造了很高的经济效益， 用户十分满意。该锅炉1996年被国家经贸委列为国 家级重点新产品，97年1月获得国家专利，1998年12 月获得中国航天工业总公司部级科技进步二等奖。
俄勒冈
宾夕法尼亚 南卡罗来纳
田纳西 得克萨斯
犹他 佛蒙特
弗吉尼亚 华盛顿 威斯康星 总 计
0 5
0 3 5 149
1 3
9 11 9 367
0 80
0 72 55 2459
20 218
136 120 117 5962
20 298
136 192 172 8421
3 瑞典生物质燃料的利用
瑞典是高度发达的工业化国家，但由于煤、石油资 源贫乏，能源主要依赖进口石油。但瑞典森林资源 丰富，森林覆盖率达58%，为了利用本国资源，减 少石油进口，瑞典非常重视生物质能的开发利用。
以稳定地着火燃烧, 由于灰分低，燃尽的残留物不
足以形成床料, 因此需采用媒体流化床。
7 哈工大在生物质能利用方面的研究成果
哈尔滨工业大学从八十年代末期开始研究采用流
化床燃烧技术开发利用生物质能。已完成生物质媒体
流化床流化特性的研究；生物质在燃烧过程中产生烧
结现象的研究；提高燃烧效率的研究；燃生物质媒体
炉进入国际市场，为国家出口创汇。以装在大连外资企业的3台SHF101.25/350-M燃废木与木屑流化床锅炉为例，经济效益非常显著，表现在 （1）每年节省环保罚款10万元/台，12年三台节省环保费用近360万元 (以前采用层燃炉烧板厂废料，出现锅炉冒黑烟，环保每年每台罚款10万 元)；（2）原来以层燃方式燃烧，锅炉热效率只有40%，采用流化床锅 炉效率可达83.8%，节约了大量能源；（3）锅炉性能好，保证用户大批 量连续生产的需要，大大提高了生产效率。从原来日产3000张合板，提
可再生能源，开发利用生物质能具有广阔的前景。
生物质能的利用之所以受到世界各国的高度重视，
还因为生物质是一种清洁燃料。生物质含硫量低，
含氮量不高，燃烧后NOx和SO2的含量很低；生物 质中灰分一般也很小，所以充分燃烧后烟尘含量极 低。生物质燃烧过程具有二氧化碳零排放的特点， 这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意
10 哈工大生物质废料流化床锅炉获奖、专利
12 社会效益和经济效益
社会效益：燃生物质流化床锅炉，可大量减少SO2及烟尘对大气的污染， 并具有 “零排放”的特点，在保护环境方面有着不可估量的现实意义，
另一方面，生物质是可再生能源，只要太阳还存在，就不会枯竭。因此
被认为是清洁，很有前途的新能源。 经济效益：到目前为止，我们已有四种型号10余台燃生物废料流化床锅
总量 375 45 991 169 13 788 36 199 116 2 36 13 12 1 311 792 308 290 325 224
续表1
密西西比 密苏里 蒙大拿
新罕布什尔
0 0 2 3 2 11 3 1 2 3 0 1 2 1
10 2 17 5 0 17 27 6 1 24 9 13 12 9
万吨干草，八万吨木屑，采用循环流化床锅炉，将 干草与煤以60%：40%的比例送入炉内燃烧。锅炉 参数为：出力为100t/h，蒸汽压力为9.0MPa，过热 蒸汽温度490℃，热功率80MW。
5 我国生物质燃料的利用
从我国目前利用生物质能的状况看，由于直接燃 烧生物质能占相当的比重，但燃烧设备落后，热 效率很低，如农用柴灶炉热效率一般为 10～20％， 先进的柴灶炉热效率也仅在 30％左右；现在以层 燃方式燃生物质的锅炉数量很少，热效率也很低； 生物质气化炉气化率低，所得的燃气热值不高等。 因此提高这些锅炉、炉具的燃烧效率、热效率以 及提高气化炉的气化率及燃气热值是急待解决的 关键技术问题，对于节约能源有着极为重要的意 义。
路易斯安那
缅因 马里兰 马萨诸塞 密歇根 明尼苏达
装置台数 独立的 联产的 0 15 2 0 64 30 4 3 1 0 12 15 0 5 2 13 1 6 0 1 0 7 2 1 1 4 1 1 1 12 4 22 2 2 2 9 3 13 3 23
装 机 容 量 MWe 独立的 联产的 0 375 45 0 736 255 155 14 13 0 314 474 0 36 70 129 0.2 116 0 2 0 36 11 2.2 2.4 10 1 1 11 300 88 704 214 94 38 252 78 247 63 161
量达6500MW。2000年以前生物质能（废木材、木屑、
稻谷壳和甘蔗渣等可燃生物燃料）发电总装机容量 达12000MW。
表1 美国燃生物燃料的发电站 （1989年资料）
州 名 亚拉巴马 亚利桑那
加利福尼亚
康涅狄格 特拉华 佛罗里达 佐治亚 夏威夷 爱达荷 伊利诺伊 印地安那 艾奥瓦 堪萨斯 肯塔基
流化床锅炉结构的研究；生物质气化后燃气的热值及 燃气产率的研究；生物废料燃气热力联产关键技术的 研究，糠醛渣（玉米芯）的燃烧试验研究等。
8 哈工大生物质废料系列流化床锅炉
1 、先后研制开发了 4 、 10 、 12.5 、 14t/h 燃稻谷壳、废
木与wk.baidu.com屑、甘蔗渣及棕榈空果穗等生物废料流化床
锅炉10余台。其中两台12.5t/h燃甘蔗渣锅炉经德国
燃生物质循环流化床锅炉 可行性报告
哈尔滨工业大学能源科学与工程学院 能源与环境工程研究所 别如山，杨励丹教授
1 开发利用生物质能的意义
每年经过光合作用固定下来的生物质能约是全世界 能源消耗的10倍。目前被人们利用的仅占1.0％。
估计世界大陆上生物质的年产量为1011～1012吨干
物质。
我国农作物的秸杆每年约为5～6亿吨，折合标准煤