1、前言
生物質(zhì)能，是指利用自然界的植物、糞便以及城鄉(xiāng)有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化成的能源。生物質(zhì)能是一種可再生能源，是植物通過光合作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能而儲(chǔ)存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。與煤相比較，生物質(zhì)燃料具有C、N、S、Cl含量低，0含量高，揮發(fā)份含量高，熱值低，易著火，燃燒生成C02、SOx、燃料型NOx低等特性。燃燒生物質(zhì)燃料所釋放的C02可在植物進(jìn)行光合作用時(shí)被吸收，如果適當(dāng)利用生物質(zhì)能則可以構(gòu)成一個(gè)封閉的C02循環(huán)，因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，燃用生物質(zhì)燃料可以實(shí)現(xiàn)C02凈排放為零。利用生物質(zhì)能符合實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求，許多國(guó)家加大了生物質(zhì)能研究與開發(fā)力度，我國(guó)于2006年實(shí)施《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，將生物質(zhì)能等可再生能源的科學(xué)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展列為國(guó)家科技發(fā)展與高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域。
我國(guó)生物質(zhì)資源量巨大，據(jù)預(yù)測(cè)到2010年我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的廢料約合12×l015kj，相當(dāng)于4.09 Xl08 t標(biāo)準(zhǔn)煤。盡管生物質(zhì)資源量非常大，但由于生物質(zhì)資源供應(yīng)具有季節(jié)性，分散分布，能量密度小，運(yùn)輸、儲(chǔ)存成本較高，從而限制了生物質(zhì)能在大型電站的利用規(guī)模。在燃煤鍋爐上采用生物質(zhì)燃料再燃方式，一方面能控制生物質(zhì)能利用規(guī)模，另一方面能降低燃煤鍋爐C02、SO \NOx等污染物排放，是具有優(yōu)勢(shì)的生物質(zhì)能利用方式，富通新能源生產(chǎn)銷售的
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)成型燃料，生物質(zhì)成型燃料主要供生物質(zhì)鍋爐燃燒使用。
2、再燃概念
“再燃”概念最初由John Zne公司和Wendt等人提出和發(fā)展，是在爐膛內(nèi)采用二次燃料（又稱再燃燃料）作為還原劑，減少NOx排放的技術(shù)。再燃過程分3步，爐膛相應(yīng)地被分為3個(gè)區(qū)域。主燃區(qū)在爐膛下部，約80%～90%的鍋爐燃料在此區(qū)域內(nèi)燃燒，過量空氣系數(shù)SRi >1，生成NOx等產(chǎn)物；在主燃區(qū)下游的再燃區(qū)內(nèi)，再燃燃料被噴入爐膛，再燃燃料約占鍋爐燃料的10%～20%，過量空氣系數(shù)SR2<1，形成具有很強(qiáng)還原性的富燃料氣氛，在初級(jí)燃區(qū)內(nèi)生成的部分NOx被還原為N2及其它含氮分子，如HCN、NH3；燃盡風(fēng)(OFA)在燃盡區(qū)被噴入，該區(qū)域過量空氣系數(shù)SR3 >1，形成貧燃料氣氛，氧化剩余可燃物，剩余的含氮分子(NO、HCN、NH3)被轉(zhuǎn)化為NO或（和）N2。
3、生物質(zhì)燃料再燃
3.1生物質(zhì)燃料直接再燃
生物質(zhì)直接再燃是指將未經(jīng)熱化學(xué)處理（熱解、氣化）的生物質(zhì)燃料作為二次燃料的再燃方式。
生物質(zhì)燃料再燃能降低NOx排放。生物質(zhì)、細(xì)煤粉、水煤漿、碳化廢物衍生燃料(CRDF)和瀝青乳液等再燃實(shí)驗(yàn)表明，這些再燃燃料都能有效減少N0x排放，其中高揮發(fā)份、高堿金屬、低氮的生物質(zhì)燃料和CRDF再燃能減少NOx排放50%。在較短的停留時(shí)間內(nèi)，天然氣再燃效果較好，因?yàn)樘烊粴鉄o須再析出揮發(fā)份，但停留時(shí)間超過0.5 s后，所有燃料再燃效果相同。
在小型滴管爐進(jìn)行的再燃還原模擬煙氣中NO的熱態(tài)實(shí)驗(yàn)表明，采用木屑、橘皮和稻殼等3種再燃燃料可減少NO排放50%～70%，由于3種生物質(zhì)燃料中木屑中揮發(fā)份含量最高，其還原NO的效果最好。
無煙煤、秸稈、象草、木柴、天然氣再燃實(shí)驗(yàn)表明，無煙煤再燃最低NOx排放濃度為500mg/m3(6%02)，生物質(zhì)燃料再燃最低NOx排放濃度在250～300mg/m3(6%02)以內(nèi)，天然氣再燃最低N0x排放濃度為260mg/m3(6%02)。Rudiger等人指出影響最低NOx排放量的最重要因素是燃料揮發(fā)份含量，其次是氮含量。高揮發(fā)份可有效降低NOx排放；再燃過程中，生物質(zhì)燃料氮以NHi的形式大量釋放，將N0x直接還原為N2。實(shí)驗(yàn)表明，各種燃料再燃方式都存在與之對(duì)應(yīng)的SR2范圍，如天然氣再燃時(shí)為0.65～0.9，生物質(zhì)燃料再燃時(shí)為0.75～0. 85。實(shí)驗(yàn)還研究了再燃時(shí)生物質(zhì)燃料顆粒尺寸對(duì)燃盡的影響，表明增大象草顆粒尺寸后，燃燒燃盡率降低，雖然木柴顆粒尺寸更小，但其燃燒燃盡率比象草顆粒低，這可能與燃料結(jié)構(gòu)不同有關(guān)，因此燃盡率是對(duì)固體生物質(zhì)燃料再燃的一個(gè)限制，值得進(jìn)一步加以研究。
多種生物質(zhì)燃料都可用于再燃，其中采用木柴作為再燃燃料的研究較多。木柴中氮含量低，不含硫，木片向爐膛內(nèi)噴射時(shí)具有彈道特性，可與煙氣較好混合。Harding等人的研究表明，木柴顆粒尺寸對(duì)再燃效果幾乎沒有影響，實(shí)驗(yàn)對(duì)比了3種再燃燃料攜帶氣對(duì)再燃的影響，3種攜帶氣分別是空氣、氮?dú)夂湍M煙氣（含3 %02、97 %N2）。當(dāng)SR2<0. 97時(shí)，3種攜帶氣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎相同；SR2>0.97時(shí)，攜帶氣為空氣時(shí)減少NO。排放效果最好。還對(duì)發(fā)電功率為265 MW旋風(fēng)爐采用木柴顆粒再燃進(jìn)行了全尺度數(shù)值模擬，研究了影響再燃過程混合的多種因素，認(rèn)為再燃燃料噴嘴要盡量接近旋風(fēng)燃燒器，才能獲得充分的混合及燃燒時(shí)間：采用木柴顆粒與主燃區(qū)煙氣逆向噴入方式，可以獲得二者較好的混合：OFA高速噴入能產(chǎn)生更好的混合，從而降低CO，在過熱器管屏入口處形成均勻的過量空氣系數(shù)分布。對(duì)比空氣和煙氣作為攜帶氣的再燃效果表明，采用空氣作為再燃燃料攜帶氣時(shí)可減少NOx排放45%～48%，采用煙氣時(shí)為55%。另夕I、，SR2在0.8～0.93范圍內(nèi)每降低0.02可減少NOx排放5%，這可通過增加再燃燃料木柴量實(shí)現(xiàn)。
Adams等人采用數(shù)值模擬研究了旋風(fēng)爐木柴再燃過程，其中木柴顆粒的反應(yīng)包括3個(gè)過程，即水分蒸發(fā)、析出揮發(fā)性輕質(zhì)氣體和木炭燃燒。得到了與文獻(xiàn)一致的結(jié)論，并進(jìn)一步研究了再燃燃料噴嘴布置、再燃燃料攜帶氣的作用和OFA噴入的影響。文獻(xiàn)指出將再燃燃料噴嘴都設(shè)計(jì)在爐內(nèi)同一面墻上所形成的混合效果比在相對(duì)的兩面墻上的混合效果差；再燃噴嘴在旋風(fēng)燃燒器上方約2.4 m處時(shí)，至少能減少NOx排放40%。利用煙氣代替空氣作為木柴顆粒攜帶氣，富燃料氣氛更強(qiáng)，再燃效果更好，但混合不好將形成局部貧燃料氣氛，降低再燃效果。OFA高速噴入能改善混合，但高速射流將產(chǎn)生較高壓降。
生物質(zhì)燃料，尤其是農(nóng)業(yè)廢棄物及木柴中鈉、鉀等堿金屬含量高，容易導(dǎo)致灰熔點(diǎn)降低。采用生物質(zhì)燃料直接再燃，將導(dǎo)致受熱面積灰、沾污等問題，尤其是安裝了高溫過熱器的鍋爐內(nèi)受熱面積灰、沾污十分嚴(yán)重。此外，生物質(zhì)灰和煤灰的摻混不可避免，導(dǎo)致飛灰很難再加以利用，降低了鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。采取將生物質(zhì)氣化再燃的方式則可將生物質(zhì)灰和煤灰分離，從而可以解決直接再燃給燃煤鍋爐運(yùn)行造成的飛灰難以再利用、受熱面積灰、沾污和腐蝕等問題。
