烧生物质的锅炉可以烧煤吗

1生物质混燃发电与直燃发电、气化发电的对比

常见的生物质发电技术有直燃发电、沼气发电、甲醇发电、生物质燃气发电技术等。目前，国内研究较多的是生物质直燃发电和生物质气化发电技术，对生物质混燃发电技术的应用研究有限。基于我国小火电数量多而污染重的特点，以及农村生物质本身来源广且数量大的特殊国情，本文先从技术和政策角度对生物质混燃发电技术进行讨论，然后分析生物质混燃发电的经济效益、环保效益和社会效益，后者更为重要。

1.1生物质直燃发电现状

生物质发电主要是利用农业、林业废弃物为原料，也可以将城市垃圾作为原料，采取直接燃烧的发电方式。如英国ELY秸秆直燃电站是目前世界上较大的秸秆直燃电厂，装机容量为3.8万kW，年耗秸秆约20万t。古巴政府与联合国发展组织等机构合作，预计投资1亿美元兴建以甘蔗渣为原料的环保电厂。我国直燃发电方面在南方地区有一定的规模。两广省份共有小型发电机组300余台，总装机容量800MW。生物质直接燃烧发电技术已比较成熟，由于生物质能源需要在大规模利用下才具有明显的经济效益，因而要求生物质资源集中、数量巨大、具有生产经济性。

1.2生物质气化发电现状

生物质气化发电是指生物质经热化学转化在气化炉中气化生成可燃气体，经过净化后驱动内燃机或小型燃气轮机发电。小型气化发电采用气化-内燃机(或燃气轮机)发电工艺，大规模的气化-燃气轮机联合循环发电系统作为先进的生物质气化发电技术，能耗比常规系统低，总体效率高于40％，但关键技术仍未成熟，尚处在示范和研究阶段。在气化发电技术方面，广州能源研究所在江苏镇江市丹徒经济技术开发区进行了4MW级生物质气化燃气-蒸汽整体联合循环发电示范项目的设计研究，并取得了一定成果。

1.3生物质混燃发电现状

生物质混燃发电技术在挪威、瑞典、芬兰和美国已得到应用。早在2003年美国生物质发电装机容量约达970万kW，占可再生能源发电装机容量的10%，发电量约占全国总发电量的1%。其中生物质混燃发电在美国生物质发电中的比重较大，混烧生物质燃料的份额大多占到3%～12%，预计还有更多的发电厂将可能采用此项技术。英国Fiddlersferry电厂的4台500MW机组，直接混燃压制的废木颗粒燃料、橄榄核等生物质，混燃比例为锅炉总输入热量的20%，每天消耗生物质约1500t，可使SO2排量下降10%，CO2排放量每年减少100万t。在我国生物质混燃发电技术应用不多，与发达国家相比还相距较远。但是该项技术可以减少CO2的净排放量，符合低碳经济的发展要求、符合削减温室气体的需要，具有很大的发展潜力。

在我国农村，农户土地分散导致秸秆收集难度较大，收集运输成本限制着秸秆的收集半径，加上秸秆种类复杂，若建立纯燃烧秸秆的电厂，难以保证原料的经济供应。掺烧生物质不失为一种更现实的解决方案，即把部分生物质和煤混燃，减少一部分耗煤。与生物质直燃发电相比，生物质混燃发电具有投资小、建设周期短、对原料价格易于控制等优势。从技术上看，混烧比纯烧具有更多的优越性：可以用秸秆等生物质替代一部分煤来发电，不必新建单位投资大、发电效率低的纯“秸秆”电厂。何张陈将混燃案例与气化案例作了比较，发现气化案例的发电成本要比混燃案例高，而且对生物质价格变化更敏感。兴化中科估计的单位装机容量投资约为丰县鑫源投资的11.3倍，约为宝应协鑫的1.4倍。混燃还可以提高秸秆等生物质的利用效率、缓解腐蚀问题、减少污染、简化基础设施。

2生物质混燃发电技术解析

由于我国小火电厂数量多并且污染大，与其废弃关闭，不如因地制宜的对一些小型燃煤电厂设备略加改造，利用生物质能发电。典型的生物质能发电厂设备规模小，装机容量<30MW；但是利用生物质混燃发电既可发挥现有煤粉燃烧发电的高效率，实现生物质的大量高效利用，而且对现役小型火电厂改造无需大量资金投资，凸显出生物质混燃发电的优越性，特别是生物质气化混烧发电通用性较强，对原有电站的影响比直接混烧发电对原有电站的影响小些。生物质锅炉按燃烧方式有层燃炉、流化床锅炉、悬浮燃烧锅炉等方案可供选择，对现役火电厂实施混燃技术改造，锅炉本体结构不需大的变化（主要改造锅炉燃烧设备）。改造主要涉及在已有燃料系统中进行生物质掺混，有以下3方式。

（1）在给煤机上游与煤混合，再一起制粉后喷入炉膛燃烧。

（2）采用专门的破碎装置进行生物质的切割或粉碎，然后在燃烧器上游混入煤粉气流中，或通过专设的生物质燃烧器喷入炉膛燃烧。

（3）将生物质在生物质气化炉中气化，产生的燃气直接通到锅炉中与煤混合燃烧。本文主要以第2种和第3种为研究对象。

技术上，生物质和煤混燃关键是生物质燃料的选择和积灰问题。燃料的选择可以通过管理手段并辅以掺混设备加以解决。下面主要讨论积灰问题。

生物质和煤混燃的可行性，在一定程度上受积灰的影响很大。不同燃料的积灰特性与多种因素相关，如灰的含量、飞灰的粒径分布、灰的组成和灰的流动性。积灰是必须考虑的重要因素，因为积灰对锅炉运行、锅炉效率、换热器表面的腐蚀和灰的最终利用都有重要影响。与煤相比，生物质（如秸秆）和煤混燃时，两种原料之间的相互作用会改变积灰的组成、降低颗粒的收集效率和灰的沉降速率。生物质灰中碱性成分（特别是碱金属K）含量也比较高，且主要以活性成分存在，从火焰中易挥发出来凝结在受热面上形成结渣和积灰，实际商业应用中生物质掺混比*高为15%，当掺比较小时，一般不会发生受热面灰污问题。国际和国内的经验均表明，生物质混燃发电在技术上没有大的障碍，技术上是完全可行的。

1、炉灶燃烧一般适用于农村或山区的家庭用的炉子，炉灶投资最省，但是效率最低，燃烧效率在11-21%左右。  

2、锅炉燃烧是生物质直接在锅炉内燃烧，锅炉燃烧适用于大规模的利用生物质，锅炉燃烧主要优点是效率高，并且可实现工业化生产。锅炉燃烧缺点是投资高，而且不适于分散的小规模利用，生物质必须相对比较集中才能采用本技术。

3、垃圾焚烧也是采用锅炉技术处理垃圾，但由于垃圾的热值低，腐蚀性强，所以它要求技术更高，投资更大，从能量利用的角度，它也必须规模较大规模才能比较合理。

生物质利用生物质燃烧机特点：

特点1、使用成本省钱：特点2、内胆特质坚固：特点3、特点4、燃料来源方便：特点5、绿色能源环保：特点6、自动化程度高；特点7、机体结构紧凑；特点8、适用行业广泛

有区别，

1.首先什么是生物质锅炉

生物质锅炉是锅炉的一个种类，就是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。

2.其次什么燃煤锅炉

燃煤锅炉是指燃料燃烧的煤，煤炭热量经转化后，产生蒸汽或者变成热水，但并不是所有的热量全部有效转化，有一部分无功消耗，这样就存在效率问题，一般大些的锅炉效率高些，60% ~ 80%之间。

3.最后他们的区别在于

锅炉结构，烧煤锅炉分为链条炉排燃煤锅炉和流化床燃煤锅炉两种，而生物质颗粒锅炉分为生物质链条炉排锅炉和生物质循环流化床锅炉两种。

燃料区别，生物质燃料锅炉既可以燃煤，也可以燃生物质能，而燃煤锅炉则是只可以燃煤的锅炉。

生物颗粒燃烧锅炉从诞生之初就被认为是可以大力推广的环保节能锅炉，而10吨及以下燃煤锅炉则是处在被治理的大环境下遭到封杀。

生物质燃料和煤炭的区别分析：

含碳量比较。生物质锅炉燃料颗粒含碳量较少，其中含碳量最高的也仅50%左右，相比燃煤锅炉热值较低。

含氢量比较。生物质锅炉燃料颗粒含氢量稍多，挥发性明显较多，生物质中的碳多数和氢结合成低分子的碳氢化合物，到一定的温度后热分解而析出挥发分，所以生物质燃料易引燃。

含氧量比较。生物质锅炉燃料颗粒含氧量多，其含氧量明显地多于煤炭，它使得生物质燃料热值低。

密度比较。生物质燃料的密度小，明显的较煤炭低，质地比较疏松，易于燃尽，灰炭中残留的碳量比煤灰中的碳含量少。

含硫琏比较。生物质燃料含硫墩低，大多小于0.12%，锅炉不必设置脱硫装置。

生物质释放出的CO2很低，相比燃煤锅炉可以认为是CO2零排放。

生物质燃烧后的灰渣可以制造化肥，废物可以循环利用，矿物燃料煤则难以做到。

生物质可以与煤混合燃烧，提高燃烧效率。

采用生物质燃烧可以实现生物质废物减量化、无害化、资源化利用。

生物质锅炉与燃煤锅炉最大的区别就是燃料的不同

生物质属于可再生资源，而煤是属于不可再生资源。

即使煤炭资源再丰富，也终会有枯竭的一天，所以如果单单从选择锅炉的角度来说，更建议选择生物质锅炉。

生物质燃料也分为很多种，如生物质成型燃料（生物质压块、生物质颗粒），秸秆打捆直燃燃料。

如下图：

生物质颗粒（秸秆颗粒）

生物质压块（秸秆压块）

秸秆圆包

秸秆方包

选择烧什么燃料的生物质锅炉，就看你们当地什么资源比较丰富了。

比如东北、山东、河南、安徽来说，秸秆资源比较丰富。可以考虑秸秆捆烧直燃锅炉，燃料成本非常低，直接从田地里将秸秆打捆成包，不需要像生物质成型燃料那样二次加工，燃料费用比燃煤要节省60%左右，在黑龙江这个技术已经比较成熟了，而且环保是达标的。

对于秸秆资源比较匮乏但林木资源比较富裕，而且当地又有生物质成型燃料加工厂的地方，也可以选择生物质成型燃料，优点是干净方便，缺点是成本比较高，毕竟需要很多的加工步骤（原材料破碎、粉碎、烘干、成型、冷却打包等）。

生物能具备下列优点:

(1)提供低硫燃料，

(2)提供廉价能源(于某些条件下)，

(3)将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)，

(4)与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。

至于其缺点有:

(1)植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物，

(2)单位土地面的有机物能量偏低，

(3)缺乏适合栽种植物的土地，

(4)有机物的水分偏多(50%～95%)

煤的优缺点

1 优点

1.1煤炭地下气化技术具有较好的环境效益

煤炭地下气化燃烧后的灰渣留在地下，采用充填技术，大大减少了地表下沉，无固体物质排放，因此煤炭地下气化减少了废物和粉煤灰堆放面积及对地面环境的破坏，这是其他洁净煤技术无法比拟的。地下气化煤气可以集中净化，脱除焦油、硫和粉尘等其他有害物质，可以消除SOx和NOx污染，汞、颗粒物和含硫物质等其他污染物也大大减少。

UCG与传统采煤加地面燃烧相比，可减少二氧化碳排放，并有利于进行碳捕捉和储存。CO经地面变换后，采用分离技术将CO2分离出来储存或作其他用途，从而得到洁净煤气，因此，地下气化技术有利于解决大气污染问题。

地下气化煤气中H2含量在40%以上，分离后得到各种纯度的H2。H2是当今人类最理想的洁净能源，H2可储、可输性好，不仅是高能燃料，又可作为中间载能体使用，它转变灵活、使用方便、清洁卫生，在自然界中形成水-氢-水自然循环，所以氢能是一种可再生能源，符合人类可持续发展的需要。

1.2煤炭地下气化技术提高了煤炭资源的利用率

煤炭地下气化技术可大大提高资源回收率。在抽采煤层气之前进行地下煤气化可回收煤炭热值75%以上，在抽采煤层气之后进行地下煤气化也可回收煤炭热值的70%。此外，还使传统工艺难以开采埋藏太深的煤、边角煤、“三下”（河下、桥下、建筑物下）压煤、己经或即将报废矿井遗留的保护性煤柱和按国家环保规定不准开采的高硫高灰劣质煤得到开采。

煤炭是我国国民经济发展的基础产业，但受传统井工开采技术水平的限制，随着开采强度的逐渐增大，大量的矿井报废或行将报废。据统计1953～1989年有报废矿井297处，1990年～2020年还有244处将报废，遗弃资源储量到目前为止已有300亿吨以上，一般为井工开采（由工人下入井内进行资源开采，与露天开采相对应，井工可采煤炭量仅占煤炭资源储量的11.43%）遗留的煤柱、薄煤层、劣质煤层、高瓦斯煤层等。煤炭地下气化技术的发展应用，为这些资源的有效动用提供了途径。利用煤炭地下气化技术，可使我国遗弃煤炭资源50%左右得到利用。煤炭地下气化技术还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层、深部煤层、“三下”压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层、浅海海底煤层。因此，地下气化可大大提高了煤炭资源的利用率。

1.3安全性好

煤炭地下气化技术由于实现了井下无人无设备生产煤气，因此具有较好的安全性，可避免传统采煤的煤矿塌陷、透水、瓦斯突出等事故。

1.4投资少、经济效益好

与矿井和矿场建设相比，建设地下煤气化站的投资低2.5倍。与地面气化相比投资显著降低。

1.5劳动生产率高

劳动生产率与露天采煤同样高，为矿井采煤的4倍，产品成本与露天采煤相当，比矿井挖煤大幅下降。

1.6省去了煤的运输和装卸

由此没有运输过程中的燃料损失和煤尘等污染物排放，并减少相应的费用。

2 存在的不足

地下煤气化广泛工业化推广之路仍然有很多需要大量研发投入来克服的挑战。尽管地下煤气化有很多优点，但技术仍不完善，有多种局限：

①有可能导致重大的环境影响：地下蓄水层污染和地表塌陷。根据目前的知识可以建造一种结构，避免或降低这一风险。

②对很多煤资源来说地下煤气化可能技术上是可行的，但是适合地下煤气化的矿藏可能有多得多的限制，因为一些矿藏可能有增加环境风险至不可接受水平的地址和水文特点。

③对地下煤气化的控制不能达到像地面煤气化的程度。很多的过程变量，诸如水注入速度、气化区中反应物分布、孔穴增长速度，只能通过测量温度和产品气的质量和数量进行估计。

④经济性有很大的不确定性，直至有适当数量的基于地下煤气化的电厂被建设和运行。

⑤地下煤气化本质上是一个非稳态过程，因此产品气的流速和热值会随时间变化，产品气成分不稳定。

因为传统锅炉是烧煤的，有些生物质的颗粒燃料虽然发热值能和煤相媲美，但是生物质的颗粒燃料比重较低，燃烧时在受热风引导，容易造成飞灰，导致效率低下。

生物质颗粒燃料，要发挥最大的效率，需要改进炉膛结构。

生物质颗粒锅炉好处:

符合国家环保政策，而且燃料的含硫量含氮量也都很低，对环境有很大好处.

生物质锅炉可以自动调节下料，操作简便，燃烧后无烟，灰分少，一般只有2%左右.

锅炉热效率高一般在85%(煤在70-75%），实际燃烧效果比燃油、燃气省钱，燃烧后，不结焦，锅炉使用年限长，处理灰分简单(可直接做肥料还田）干净。

生物质锅炉是生物质锅炉的一个种类，就是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。

近年来，欧美一些国家研制了多种生物质压块燃料，有的是全用生物质挤压成型，有的还掺进低热值化石燃料，如泥炭、褐煤等，以增加密度，提高热效。由于一般生物质原料比较松散，直接燃烧效率低，储运也不方便。有一种添加化石燃料的生物质压块，经过适当的物理化学处理，热压成型，热值可达30000千焦/公斤，燃烧时灰渣也少，烟尘不多，可以用于火电厂代替煤炭，经济效益明显。据国外报道，这样处理生物质过程，在轻度碳化时，还能副产煤气，除补偿生产过程的能耗外，原料本身的热损失约为15%左右，但提高了燃料的档次，总体上是合算的。

纯生物质压块，主要是通过挤压生成的。因为植物细胞中含有大量的本质素，它的结构为苯丙烷型的产体结构，这是一种高分子化合物，在一定的压力的温度下能软化，可把相邻的纤维素等粘结在一起，冷却后就成块状固体燃料。这种纯生物质压块燃料密度大，使挥发物的逸出受到限制，燃烧时间可以较长，氧化过程比较平稳，即俗话说的禁烧，特别适合于作家庭炉灶的燃料，也可供采暖和发电用。

制造生物质压块燃料的关键设备是压制成型机，目前主要有螺旋挤压式、活塞冲压式和环模滚压式等几种类型，国内外较常用的螺旋挤压机，这种挤压机耗电多，每千瓦小时的电约能生产10公斤压块燃料。另外，螺杆的材质非常关键，现有国产螺杆的使用寿命均较短，约100小时左右。因此，严重地影响了国内生物质压块燃料的发展。若依靠进口设备，则会加大生产成本。国际上使用压块燃料最多的是美国、德国、意大利和比利时。国内正在试验的有湖南、四川和辽宁等地。

分散的生物质收集和储运都比较困难，所以多半只能就地利用，能源利用效率低，浪费大。近年来，国外已开始发展能源农场，专门从事生物质的培育、种植、采集和加工，把生物质能作为一种商品能源来经营。有的还直接与用户挂勾，例如供给发电厂燃料或自建生物质能发电厂，以供电为最终目的。