刘晓 路蕾
泰山集团股份有限公司
摘要：生物质是一种清洁、可再生能源，随着环境污染的日益严重及化石能源的逐渐枯竭，它在社会工、农业生产中扮演重要角色。生物质能是指把光能以化学能形式储存起来的有机物质，是一种可再生、环境友好、可持续发展的清洁能源。生物质颗粒燃料的主要特性是高挥发份、低灰分、低硫、热值一般，容易着火，燃点低，燃烧温度低，但其草木灰中含碱金属较大，容易结焦和发生碱腐蚀，直接燃烧时容易产生黑烟及在受热面上沉积焦油，燃烧快速难以合理配风，燃烧温度较难控制，且需要的炉膛容积较大，容易结焦，不易压火，因此采用层燃燃烧方式难以组织稳定燃烧，而且燃烧效率和锅炉热效率较低，不能实现生物质颗粒燃料的高效利用。对生物质气化及燃烧成套技术的研发和应用，保证气化过程的无焦油、能量的高转化率、运行的高安全性、自动进料和方便作业，是进一步推广技术应用的关键。
关键词：生物质气化；燃烧技术；工业锅炉
引言
生化煤气炉(煤气炉)是一种新型的能源装置，它生产生物质气体，不充分燃烧生物燃料，生产气体，不充分燃烧生物燃料、灰、灰和气体，最后通过烟道换热器，考虑到设计规则，有效处理现场直接燃烧造成的污染和资源浪费问题。
1工业锅炉行业、企业发展现状及创新能力评价
我国工业锅炉行业原属机械工业部归口，1980年统领行业，战绩非凡。但自机械工业部改弦后，命运多舛，未及更张新的部门。工业锅炉行业失去国家和部委层面的支持后基本上处于较为松散状态，后经调整后隶属于中国电器工业协会，性质不同，始终缺乏独立性。近20年来行业在国家和各部委层面没有建立相对应的话语权，导致行业缺乏国家级重点项目带动和企业发展的关键技术研发平台———国家级工业锅炉研究院和工程技术研发中心;失却国家和部委的强有力支持，虽经浴血奋战、闪转腾挪，然重聚辉煌力不从心。工业锅炉行业中的企业也因缺少国家部委级项目聚拢人气，各自为政，致使连续“造血”功能紊乱，心有余而力有不逮。从世界大势看，总体呈变而不乱，但局部有变乱发生。为此可能会影响我国企业对外投资和现场服务，但并不影响我国企业对外销售产品，而将技术服务委托当地代理完成。我国锅炉企业目前以销售产品为主，较难实现技术输出。国内锅炉企业产能严重过剩，扩大外部市场愿望极为迫切。立足于进军电站锅炉市场的国内头部工业锅炉企业在与高等院校和研究院所进行技术转移的过程中显著提升了其技术消化和市场竞争能力，也具备了一些再创新能力，但离形成各企业的内源性创新能力还有遥望夜空般的差距。然而我国中等水平的工业锅炉企业仍旧依赖于逆向工程进行消化吸收，但难以企及创新的门槛，多数企业还是按部就班地等待别人研发出来后再进行转让、转化及逆向工程，但这种转化模式往后的难度越来越大。
2生物质气化炉及生物质气化反应机理
生物质气化是以生物质颗粒为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作为气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过热化学反映将生物质中可燃的部分转化为可燃气的过程。生物质气化时产生的气体，主要有效成分为CO、H2和CH4等，称为生物质燃气。气化和燃烧过程是密不可分的，燃烧是气化的基础，气化是部分燃烧或缺氧燃烧。实际上，气化是为了增加可燃气的产量而在高温状态下发生的热解过程。生物质气化反应过程包含有燃料的干燥、裂解反应、氧化反应和还原反应。
3生物质气化
当今的生物转化技术包括生物化学缩放、液化、稳定和直接燃烧。高扩散率、碳密集度、硫和灰含量相对较低，具有优良的气体特征。生物气化是指在某些水动力条件下属于一氧化碳、氢和低分子量气体(包括热处理、燃烧和还原)的生物的转化。化学气体通过使用化学气体分为温湿度，化学成分通过使用化学气体、气体、氢、水蒸气和合成气体进行分离。被称为煤气炉或煤气炉的煤气装置，按机器操作可分为三个主要接头:床网的安装、静化和床的国有化。气体系统主要包括进料系统、气体反应系统、气体净化系统和气体使用系统。生物气化目前主要用于供热、窑炉、能源和合成燃料。
4生物质燃料气化炉及锅炉系统的改造设计
生物质燃料汽化炉及锅炉系统包括生物质颗粒燃料的制气、输送和燃烧使用的整个系统。主要设备有：生物质颗粒燃料气化炉、自动上料设备、气化炉变频鼓风机、气化炉到燃烧器之间的输送管道、锅炉燃烧器及其点火器和火焰检测器、燃烧器变频鼓风机、燃气管路上的水封、CO检测仪和燃气放散管路、点火和小枪管路、现场控制柜等，（1）系统运行过程：生物质颗粒燃料通过自动上料进入气化炉，气化炉点火，开动鼓风机，生物质燃气产生，鼓风机变频调速控制产气量。产生的燃气经CO分析仪检测，成分比例符合要求后沿管道进入燃烧器燃烧，成分不符合比例要求则打开放散阀排空。燃气经过水封控制阀后进入燃烧器。燃烧器点火前，先用点火器点燃小枪，小枪点燃后点燃主燃烧器，小枪与主燃烧器双火焰自动监测，鼓风机变频调速供风。（2）气化炉改造设计：生物质气化炉采用独特的圆形炉体、复合式内部结构，复合式的内部结构主要包括：三段式、双炉篦、下出气结构。炉体顶部安装有密封上钟罩式双重锁气加料装置。炉体中部设有密封点火门，点火后关严。炉体下部设有除灰设施，用于排出气化反应后落到炉底的灰渣。炉壁上部设有数个进气管，在炉壁的中部设有气化介质进气管，燃烧所需要的空气由此被吹入炉内，采用鼓风机送风。气化炉到燃烧器之间的主燃气管道上设有水封，水封内设有旋风除尘结构，可使烟气中大颗粒的烟尘和焦油在旋封除尘器的作用下掉落，具有燃气除尘和部分防爆、防回火的作用。主燃气管道上设有气动快速切断阀门、温度和压力检测仪表。燃气管道边设有可燃气体检测器，在线检测，防止燃气泄露。气化炉管道上设有CO检测及放散管，在放散管上设有快速切断阀，燃烧器意外停止工作的时候，自动打开放散管道阀门，燃气自动放空。燃烧器由含点火小枪的生物质低热值气化气燃烧器、点火器、火焰检测器、燃烧安全控制设备、鼓风机、锅炉炉膛等设备组成。气化气燃烧器具备自动点火程序控制、火焰检测及熄火连锁保护功能。
结束语
面对百年未有之大变局，工业锅炉行业、企业的从业者需要加强学习、思维和实践，在看似不确定性的体系当中找到前所未有的确定性的发展机会，把低碳能源革命作为企业未来发展的核心领域创新行业和企业未来发展的关键技术。行业和企业从业者不仅要学习热能工程的专业知识，学习市场、经营和管理知识，还要学习其他相关学科的知识，如数字化、信息化、绿色发展等，通过学习、思维和实践，转识成智，变危为机、变不确定为确定，最终在变局中求胜。
参考文献
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