李強，邢玉龍，周國慶

（國能龍江生物發(fā)電有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

　　摘要：生物質燃料屬于可再生能源，不進資源儲量較大，而且具有清潔環(huán)保的特點。其不僅是不可再生能源的有效替代品，而且還能夠有效解決人類資源緊缺和環(huán)境污染的危機，魚油非常好的市場前景。分析了生物質燃料燃燒的機理，并進一步對影響生物質燃料燃燒的因素進行了具體的闡述。

　　隨著社會和經濟的快速發(fā)展，我國能源的消耗量不斷增加，特別是煤炭、石油及天然氣等非再生資源儲量的不斷減少，同時這些不可再生資源的使用還帶來了嚴重的環(huán)境污染問題吧。在這種情況下，生物質發(fā)電產業(yè)應運而生，生物質燃料其不僅污染較小，具有再生性，同時資源儲量較大，清潔環(huán)保，可以有效地取代高污染及不可再生的石化能源，有效的提升了現有能源的利用率，而且能夠有效的實現對環(huán)境的保護。目前生物質燃料在鍋爐中廣泛應用，取得了非常好的成效，具有較強的開發(fā)潛力和市場前景。

　　1生物質燃料燃燒機理

　　1.1生物質燃料特性。生物質燃料主要由莖類農作物、花生殼、樹皮、木質廢棄物等組成，這就決定了其組成元素完全不同于煤炭的組成元素。生物質燃料由于自身組成的特性，決定了其體積較大、形狀不規(guī)則、熱值較低、含水量和含灰量較大，不含有硫、氮等化學性物質。由于生物質燃料與煤炭具有非常明顯的區(qū)別，所以為了確保生物質燃料設備在運行時具有高效、經濟和安全的特點，需要利用壓縮成型技術來將生物質燃料加工成一定尺寸和形狀、熱值穩(wěn)定的成型生物質燃料，這樣不僅可以有效的確保燃料的及時供給，而且還可能確保生物質設備燃料的高效性和充分性。

　　1.2生物質燃料的燃燒階段。在生物質燃料燃燒過程中，主要是通過劇烈的放熱和吸熱的理化反應，使燃料與空氣發(fā)生傳質和傳熱的過程中，利用燃料燃燒過程中產生的熱量從而使環(huán)境溫度升高，在升高的環(huán)境溫度基礎上又進一步加快推動傳質過程的進行。所以在生物質燃料燃燒過程中，不僅需要具有足夠的燃料，而且還需要具有充足的空氣供給和足夠的熱量供給。在生物質燃料燃燒過程中主要可分為燃料預熱、干燥、揮發(fā)分析出燃燒及焦炭燃燒等四個階段，這四個階段在燃燒過程中大多情況下都是串行的，也有部分是重疊進行的，單每一個階段并沒有嚴格的區(qū)分線，而且每一個階段所需要的時間也與燃料的種類、成分及燃燒方式具有直接的關系。以下以秸稈為例對生物質燃料的燃燒階段進行具體的分析：

　　1.2.1預熱階段。將生物質燃料送入到燃燒設備后，需要采取特定的點火方式來引燃秸稈表面的可燃物，從而逐漸使環(huán)境溫度得以升高。

　　1.2.2干燥階段。生物質燃料在爐膛中燃燒過程中，在溫度逐漸升高時，燃料中的水分會不斷的蒸發(fā)，從而使燃料具有較好的干燥性，有效的確保了生物質燃料燃燒的充分性，有利于吸熱增溫。

　　1.2.3揮發(fā)分析出燃燒階段。在爐膛內溫度達到106~110℃時，生物質燃料表面的揮發(fā)分則會以氣體的形式被析出，而且生物質燃料的結構也會變得蓬松，當溫度進一步升高時，揮發(fā)分則會著火燃燒。所以揮發(fā)分燃燒需要具備溫度和濃度這兩個前提條件。當生物質燃燒表面揮發(fā)分開始燃燒時，則會逐漸積累所放出的熱能，并進一步向生物質燃料內部進行傳遞和擴散，進下析出生物質內層的揮發(fā)分，并使其與氧氣充分混合后繼續(xù)燃燒，釋放出大量的熱量。在揮發(fā)分燃燒過程中，由于爐膛內部的氧氣很難接觸到焦炭的表面，所以焦炭不易燃燒，但揮發(fā)分的燃燒為其后的焦炭燃燒準備了熱能條件。

　　1.2.4焦炭燃燒階段。在揮發(fā)火燃燒過程中，隨著其數量的不斷減少，焦炭則會與氧氣進行充分接觸，從而開始燃燒，焦炭在燃燒過程中會有大量的灰分產生，這些灰分會對焦炭的燃燒產生一定的阻礙作用，所以在焦炭燃燒時需要加強攪動和確保爐膛中充足的供風，從而有效的加快焦炭燃燒的充分性。

　　2影響生物質燃料燃燒的因素

　　2.1爐膛溫度。爐膛溫度是影響生物質燃料燃燒最直接的因素，在充分考慮焦炭結渣問題的前提下，必須最大程度的提高爐膛的溫度，才能促進生物質燃料燃燒的反應速率。

　　2.2空氣量。燃燒反應的進程取決于燃料與空氣的供給。燃燒反應會由于空氣量供給太少，而使燃料燃燒不完全，進而造成燃料浪費；但空氣供給太多，過量的空氣將所吸收的熱量白白帶走，致使燃燒溫度降低，燃燒也會相應的變?yōu)椴环€(wěn)定。所以，空氣量需有個最佳范圍，故空氣過量系數的穩(wěn)定性是保障燃燒過程穩(wěn)定的前提條件。

　　2.3生物質燃料顆粒尺寸。生物質燃料顆粒表面積越大，其燃燒反應效率則越低，二者之間呈反比的關系，所以為了更好的確保燃燒反應的效率，則需要對生物質燃料顆粒的尺寸進行有效的控制，盡量確保燃料顆粒尺寸的最小化。

　　2.4反應時間。生物質燃燒也屬于化學反應范疇，所以在燃燒過程中需要經過一定的時間才能結束，這樣導致生物質燃料燃燒過程中需要充足的反應時間，從而確保燃料燃燒的充分性。

　　2.5水分、灰分含量。燃燒反應屬于放熱反應，而水分蒸發(fā)恰好會強烈的吸收熱量，生物質燃料的燃燒過程屬于自維持型燃燒，所以其水分含量不應超過百分之七十，如果超過這個標準，則需借助輔助燃料助燃。因燃料中的灰分不可燃，因此生物質燃料灰分含量越高，其熱值和染好溫度越低。在燃燒過程中內層未燃燒的燃料可能會被灰分包裹，進而使燃料燃燒速度降低，同時灶膛溫度達到一定高度時，高灰分含量定會增加熔化量，所以應采取合理的措施，使燃料完全燃燒，同時減少對燃料爐灶的腐蝕。

　　2.6氣固混合比，在生物質燃燒過程中，由于氧氣會擴散到燃料顆粒的表面，這樣處于燃燒中的燃料內層的灰分會逐漸顯露出來，并對沒有完全燃燒的炭形成包裹，不利于炭的完全燃燒。這種情況下，則需要通過攪動來確保氣固混合化，從而將包裹的沒有完全燃燒的炭玻璃出來，確保其充分的燃燒。

　　結束語

　　生物質燃料要想實現充分燃燒，則需要確保其溫度。空氣量和固體混合，反應時間和空間等幾個要素的有效配合。在生物質燃料燃燒過程中，由于吸熱只能從灶膛內壁及火焰的輻射中獲得，這就需要根據生物質燃料水分含量來采取不同的燃燒設備，從而有效的確保爐膛內壁的溫度保持在穩(wěn)定的水平，減少爐膛內結渣。在生物質燃料在鍋爐中進行應用時，需要根據不同生物質燃料的燃燒機理，探索不同類型的燃燒就似乎并研發(fā)相應的燃燒設備，以便于提高生物質燃料的燃燒效率。這樣才能有效的確保燃燒設備具有高效性和經濟性，充分的發(fā)揮出生物質燃料的特性。