[科普中国]-生物质锅炉

生物质锅炉是锅炉的一个种类，以生物质能源做为燃料的锅炉叫生物质锅炉，分为生物质蒸汽锅炉、生物质热水锅炉、生物质热风炉、生物质导热油炉、立式生物质锅炉、卧式生物质锅炉等。

生物质锅炉的分类：卧式生物质锅炉，立式生物质锅炉。生物质燃气导热油炉，生物质蒸汽锅炉，生物质热水锅炉，生物质导热油炉。

锅炉特点锅炉采用最适合生物质燃料燃烧的燃烧设备----往复炉排。锅炉在结构设计上，相对传统锅炉炉膛空间较大，同时布置非常合理的二次风，有利于生物质燃料燃烧时瞬间析出的大量挥发分充分燃烧。

锅炉可配有燃油（燃气）点火燃烧器，实现点火自动化。锅炉的给料、燃烧、除渣、给水、点火都可采用自动控制，操作非常方便。锅炉配有自动清灰装置，能及时清除锅炉受热面的积灰，保证锅炉高效稳定运行。锅炉尾部布置有省煤器、也可根据用户需要布置空气预热器。相对传统的锅炉，锅炉效率更高，排烟温度低。

采用高效保温材料，锅炉表面温度低，散热损失可以忽略不计。严格按中国国家规范和标准生产，所有受压部件均采用优质锅炉钢材。每台锅炉出厂前都要经过严格的检验和测试，包括水压试验和X射线检测。设置有人孔、检查门、观火孔等，维护保养十分方便。生物质锅炉的最大特点是：节能、环保，且安装使用方便。

燃料供应

锅炉的燃料是BMF燃料，燃料由输料机送入炉顶料仓，然后由螺旋给料机送入炉膛，均匀散落在炉排上。

燃烧过程

燃料被螺旋给料机送入炉膛，在此处由于高温烟气和一次风的作用逐步预热，干燥、着火、燃烧，此过程中析出大量挥发分，燃烧剧烈。产生的高温烟气冲刷锅炉的主要受热面后，进入锅炉尾部受热面省煤器和空气预热器，再进除尘器，最后经烟囱排入大气。未气化的燃料边向炉排后部运动，直至燃尽，最后剩下的少量灰渣落入炉排后面的除渣口。

环保排放

BMF燃烧产生的灰份约占燃料的1.5%左右，为方便排灰，锅炉的后部布置有螺旋出渣机，实现连续清灰。锅炉尾部烟道布置有除尘器，保证烟尘排放符合环保要求。

锅炉效率

生物质锅炉的效率一般都在80%以上，锅炉型号大，燃烧的更充分，锅炉的效率也就更高。最高的达到了88.3%，比燃煤锅炉平均效率水平高15%1。

定压方式范围：供热系统中生物质锅炉供热系统中的定压方式：在高温热水供给系统中，由于水温高于常压下水的饱和温度，因而，系统中压力应当坚持高于相应供水温度的饱和压力，这样才能够避免热水汽化和发作水冲击。水是不可紧缩的流体，一旦走漏就会降压;相反，水加热又 会体积收缩，假如不能稳定压力，也会毁坏供热系统中的设备。由此，为了避免降压汽化和收缩升压，高温热水系统必需稳定系统内的压力，这就是定压。热水供热系统的定压方式有以下几种：

1）采用高架水箱定压方式

这种方式的定压点设在热水循环泵入口或回水主干线上，安装仅仅为一只高架水箱，其构造简单，工作稳定牢靠，能稳定系统压力，并能满足系统网络的溢水和补水请求。在这种系统中，水箱装置高度必需满足使系统中最高点不汽化的请求。因而，装置位置较高。这种定压方式适用与供热范围不大的低温水供热系统中。

2）采用补给水泵定压方式

供热系统压力较高时，采用高级水箱不能保证系统所需的压力，此时，应当采用补给水泵定压方式。这种定压方式在苏联热水锅炉供热系统中被普遍应用。补给水泵定压有连续补水定压和连续补水定压两种方式。 此生物质锅炉定压方式的安装由补给水箱，补给水泵，压力调理器等组成。当系统运转正常时，经过压力调理器调理使补给水泵连续补水并使之与系统的走漏量相顺应，从而维持系统压力的稳定。当循环水泵停运时，能够关闭压力调理器前的截止阀。补给水泵仍连续补水以维持系统所需的静压。这种定压方式无需收缩水箱，因此设备费用低廉，此外，补给水泵又补水又定压，水泵功率不大，运转费用也很小。因而，这种方式在我国热水供热系统中应用相当普遍。 这种定压方式最大的缺陷是假如系统忽然停电时，补给水泵将失去定压作用。为避免此时锅炉缺水汽化，系统中采用了压力上水辅助型安装，当循环水泵运转时，由于上水辅助安装，循环水不会倒灌到压力上升系统中去。当忽然停电而使循环水泵，补给水泵停运时，压力上水系统立刻投入运转，止回阀被自动翻开，压力水将流经热水锅炉并从集气罐排出，从而防止了炉室余热惹起锅水汽化。与此同时的操作是应该关闭供，回热水管总阀，使得热源和热网隔绝开来。 生物质锅炉补给水泵连续补水定压由电接点压力表控制来完成，循环水泵入口压力能够维持在一定范围内，当压力低于这个范围时，电接点压力表动作并接通补给水泵电动机电路，补给水泵运转，补水，热水循环泵入口压力升高并超越一定范围时，热水锅炉的压力表就是切断补给水泵电源，是补给水泵停运。如此往复动作，补给水泵连续补水，并维持系统压力在一定范围内动摇，这样系统定压方式，由于连续补水，就比连续补水俭省电能，但是其调理和定压质量比连续补水方式要差，还有压力动摇大，压力表触点动作频繁易于损坏等缺陷1。

锅炉环保我国有工业锅炉约50多万台，每年耗煤量约为全国煤耗总量的1/3，由燃煤工业锅炉造成的环境污染非常严重，大量的工业锅炉必须换用洁净能源。根据我国的生物质资源条件，利用农林剩余物作为锅炉燃料使用则具有环境友好、可以再生的特点，研究工业锅炉生物质燃烧技术，开发生物质燃料锅炉，对节约常规能源、优化我国能源结构，减轻环境污染有着积极意义。

由于电力、天然气供应和燃气管道的限制，无法将我国的燃煤锅炉全部改为电锅炉或燃气锅炉，而生物质锅炉的价格低及运行成本低更容易使用户接受并得以推广，正好填补了这项空白。生物质能颗粒燃料是利用秸秆、水稻秆、薪材、木屑、花生壳、瓜子壳、甜菜粕、树皮等所有废弃的农作物，经粉碎混合挤压烘干等工艺，最后制成颗粒状燃料。在我国它的原材料分布广泛，加工工艺先进，生物质能颗粒料以绿色煤炭著称，是一种洁净能源。作为锅炉的燃料，它的燃烧时间长，强化燃烧炉膛温度高，而且经济实惠，同时对环境无任何污染，CO零排放，SO零排放，属再生能源，可循环利用，可代替木材、煤、天然气。而运行成本仅是燃气的一半。我国大量的农业产生的原料给生物质锅炉的推广提供了坚强的物质保障。不仅能够解决农民进行秸秆焚烧问题，同时将资源充分利用，燃烧过的灰渣是非常好的肥料，实是一举多得之举。衡阳大成认为，生物质锅炉将减低PM2.5的排放，有力的推进了环保事业的发展，是中国新能源战略的重要部分。

生物质锅炉大气排放标准严格执行国家环保部门制定的《锅炉大气污染物排放标准》。

种类生物质锅炉按其用途大概分为两类：一种是生物质热能锅炉，另一种是生物质电能锅炉。

其实，二者的原理基本相同，都是通过燃烧生物质燃料获取能量，只是第一种直接获取热能，第二种将热能又转化成电能。在这两种锅炉中，第一种又是应用最广泛，技术比较成熟的。

如果继续细分的话，第一种锅炉——生物质热能锅炉，还可以分为三类：

第一类：小型生物质热能锅炉。此种锅炉使用固化或气化的生物质燃料，提供热水形式的热能，它的优点是体积小，结构简单，价格低；缺点是，能量损耗大，燃料消耗量大，热能供给量低，无法满足热能需求量大的用户，该种锅炉目标为单户农村家庭的取暖和生活热水的供给。

第二类：中型生物质热能锅炉。此类锅炉主要使用固化生物质燃料，提供热水或蒸汽。它的优点是技术比较成熟，能量损耗小，热能供给能力较强；缺点是部分锅炉燃料结焦，配套设计不合理。

第三类：大型生物质热能锅炉。此类锅炉并没有实际产品，主要原因是现有的技术并不完善，且对于生物质替代燃煤的国家政策不健全，因此，只停留在概念上。它所强调的是一种集中管理、集中控制的热能工程，锅炉仅作为其中的一个设备，来保证整个生物质热能工程的正常运行，因此，它对燃料、燃烧技术、配套技术、相关政策要求很高1。

设备系统组成给料系统给料系统由料仓、振动给料器、螺旋给料机、螺旋给料管等部件组成。在工厂中加工成型的BMF燃料通过皮带运输机转存到料仓中，然后再通过螺旋给料机把料仓中的BMF燃料供给燃烧器进行燃烧。为保证连续下料及物料输送的稳定性，在料仓和螺旋给料机之间连接一台振动给料器。

燃烧系统燃烧系统由燃烧器、风机、点火器等部件组成。生物质燃料在燃烧器中首先有一个预热过程，然后通过风机把燃料输送到炉膛进行燃烧。BMF燃料含有很高的挥发份，当炉膛内温度达到其挥发分的析出温度时，在给风的条件下启动点火器燃料就能够迅速着火燃烧。燃烧器温度控制是以炉膛内部温度为准，其温度与燃料气化时空气供给的量有关。锅炉负荷的调整通过给料量的调整来进行控制。燃烧后的烟气通过炉膛进入对流烟道进行换热，然后进入除尘器进行净化处理，最后排出完成整个燃烧和传热过程。

吹灰系统锅炉配有全自动吹灰装置，可以定时对炉膛和烟管进行吹扫，保证烟管表面不出现积灰，从而实现锅炉的安全高效运行。

烟风系统送风系统：锅炉送风系统与燃烧器一体化布置，空气经鼓风机通过燃烧器送至炉膛，来达到输送燃料及助燃的作用。

引风除尘系统：在引风机作用下，燃烧完成后产生的高温烟气经过在烟管中的对流换热进入除尘器净化，最后经引风机由烟囱排出。

自控系统控制系统采用高亮度、全中文显示，以名牌PLC控制系统为中央控制单元；以人机对话方式与锅炉用户交换信息，实现BMF锅炉全自动操作运行1。

燃料分析1，生物质燃料含硫量大多小于0.2%，熄灭时不用设置气体脱硫安装，降低了本钱，又利于环境的维护；

2，采用生物质锅炉熄灭设备能够最快速度的完成各种生物质资源的大范围减量化，无害化，资源化应用，而且本钱较低，因此生物质直接熄灭技术具有良好的经济性和开发潜力。

3，生物质熄灭所释放的二氧化碳大致相当于其生长时经过光协作用所吸收的二氧化碳，因而能够以为是二氧化碳的零排放，有助于缓解温室效应；

4，生物质的熄灭产物用处普遍，灰渣可加以综合应用；

优势生物质锅炉需要绿色新能源，相比其它锅炉，生物质锅炉主要有以下四大优势:

1。一炉多用, 在供暖同时可做饭,烧水,沐浴。

2。超强转化系统,启动传热温度低,传热速度快。

3。安装成本低，供暖安全：设备通用，不改变原有的取暖设备，管道、暖气片通用，利用水循环来达到供暖料来源广泛，永不枯竭，随处可取(如：谷壳、玉米秆、稻秆、麦）

4。安全环保：工作压力小，炒菜、烧水、洗浴、取暖等，同时也适合烧锅炉、大棚加温、大面积供暖、中小饭店使用，不受季节限制，一年四季均可使用。

熄灭过程由于生物质锅炉燃料特性与化石燃料不同，从而招致了生物质燃料在熄灭过程中的熄灭机理，反响速度以及熄灭产物的成分与化石燃料相比也都存在较大差异，表现出不同于化石燃料的熄灭特性。如上图所示，生物质燃料的熄灭过程主要分为挥发分的析出和熄灭，焦炭的熄灭和燃尽两个独立阶段，前者约占熄灭时间的10%，后者则占90%，详细熄灭过程如下：燃料送入熄灭室后，在高温热量作用下，燃料被加热和析出水分。随后，燃料由于温度的继续增高，约250摄氏度左右，热合成开端，析出挥发分，并构成焦炭。气态的挥发分和四周高温空气掺混首先被引燃而熄灭。普通状况下，焦炭被挥发分包围着，熄灭室中氧气不易浸透到焦炭外表，只要当挥发分的熄灭快要终了时，焦炭及其四周温度已很高，空气中的氧气也有可能接触到焦炭外表，焦炭开端熄灭，并不时产生灰烬1。

保养方法为了使生物质锅炉能够持久的安全经济运行，必须在日常使用中，加强对生物质锅炉的维护保养。

及时消除跑、冒、滴、漏现象。

定期对裸露在外的阀门、锁紧螺栓等可活动部位加油，防止咬位。

脱落的保温层要及时进行修补。

每年对生物质锅炉进行一次内外部检验。

安全常识锅炉是具有高温、高压的热能设备，是特种设备之一，在机关、事业企业及各行各业广泛使用，是危险而又特殊的设备。一旦发生事故，涉及公共安全，将会给国家和人民生命财产造成巨大损失。为了公共安全、人民生命和财产安全，依据国务院《特种设备安全监察条例》，使用锅炉应注意以下全事项：

注意事项1、锅炉出厂时应当附有“安全技术规范要求的设计文件、产品质量合格证明、安全及使用维修说明、监督检验证明（安全性能监督检验证书）”。

2、锅炉的安装、维修、改造。从事锅炉的安装、维修、改造的单位应当取得省级质量技术监督局颁发的特种设备安装维修资格证书，方可从事锅炉的安装、维修、改造。施工单位在施工前将拟进行安装、维修、改造情况书面告知直辖市或者辖区的特种设备安全监督管理部门，并将开工告知送当地县级质量技术监督局备案，告知后即可施工。

3、锅炉安装、维修、改造的验收。施工完毕后施工单位要向质量技术监督局特种设备检验所申报锅炉的水压试验和安装监检。合格后由质量技术监督局、特种设备检验所、县质量技术监督局参与整体验收。

4、锅炉的注册登记。锅炉验收后，使用单位必须按照《特种设备注册登记与使用管理规则》的规定，填写《锅炉（普查）注册登记表》，到质量技术监督局注册，并申领《特种设备安全使用登记证》。

5、锅炉的运行。锅炉运行必须由经培训合格，取得《特种设备作业人员证》的持证人员操作，使用中必须严格遵守操作规程和八项制度、六项记录。

6、锅炉的检验。锅炉每年进行一次定期检验，未经安全定期检验的锅炉不得使用。锅炉的安全附件安全阀每年定期检验一次，压力表每半年检定一次，未经定期检验的安全附件不得使用。

7、严禁将常压锅炉安装为承压锅炉使用。严禁使用水位计、安全阀、压力表三大安全附件不全的锅炉1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学