作者：李建锋
0、引言
我国每年大约生产6.5亿～7亿t秸秆，折合标准煤3.0亿～3.5亿t，目前，对秸秆大规模能源化利用的主要途径是建设小型生物质直燃电站。据统计，全国大概有170多个生物质直燃发电项目获得核准，已经有超过50个项目投入运行。大规模的生物质直燃电站的建设投运，替代了化石（煤炭、石油）燃料、减少了二氧化碳和其他有害气体排放、改善大气生态环境、降低了秸秆露天焚烧，更积极的作用是惠及三农，改善农村环境，支援新农村建设，具有明显的社会、环境和经济效益。
目前小型生物质直燃电站建设投资成本高，而且运行中还面临着秸秆热量利用效率低、燃料供应困难等问题。因此，小型的生物质直燃电站需要国家每年投入大量的补贴。除了直燃发电，农作物秸秆沼气化发电可能是更好的方式，也是更加生态化的技术发展路线．但是面临着单位投资巨大的问题。因此，为了更好地开发利用生物质资源，尤其是秸秆资源．利用现有的火电厂进行混烧是更为现实的选择。
利用现有的火力发电厂，特别是循环流化床锅炉机组进行生物质一燃煤混烧发电具有以下几个主要特点：(1)改造投资小，基本不需对锅炉本身进行改造；(2)混烧比例灵活，从原理上来看在流化床锅炉机组上生物质可以与煤以任何比例进行混烧：(3)对生物质的种类几乎没有任何限制；(4)入炉方式灵活，既可以粒化后与燃煤直接混合后入炉，也可以切成小段用二次风或者返料风单独吹入炉膛：(5)因为流化床锅炉的燃烧温度较低，所以即使不加装脱硝装置，混烧中NO。排放浓度也很低；(6)热利用效率较高，与大机组相同；(7)因为我国流化床锅炉机组数量较多，分布区域较广，所以在流化床锅炉机组上开展混烧具有更大的覆盖范围；(8)随着煤炭价格日益增高．混烧秸秆能够直接降低燃料成本，同时如果做成CDM项目，就可以进一步增加电厂收益。不过，由于生物质秸秆的碱金属含量较高，灰熔点较低，在与燃煤混烧时，对于锅炉的运行参数有何影响需要认真的研究。
但是，目前我国除十里泉电厂开展了煤粉锅炉混烧之外，生物质与燃煤的混烧更多的是处在实验研究阶段。在现有的大中型流化床锅炉机组上还没有开展长期混烧的报告。因此，为了充分研究秸秆燃煤混烧对流化床锅炉机组的燃料输送、燃烧过程、返料器运行以及污染物排放等因素综合影响，全国电力行业CFB机组技术交流服务协作网、清华大学以及洛阳龙羽宜电有限公司联合在260 t/h循环流化床锅炉机组上开展了混烧工业试验研究。
1、混烧电厂情况介绍
1.1 混烧机组参数
混烧锅炉的型号为DG-260/9.81-2型循环流化床锅炉，单汽包、自然循环、循环流化床燃烧方式，半露天布置，机组部分参数如表1所示。
1.2电厂周围环境
该电厂位于河南省洛阳市，地处农业区，周围秸秆资源丰富。电厂周围30 km范围内年产秸秆量在40万t以上。主要作物种类及产量如表2所示。由于玉米秸秆产量最多．本次试验以玉米秸秆和燃煤混烧为研究对象。
2、试验过程
锅炉负荷稳定在85%时．分3个时间段测试了玉米秸秆质量比在10%、20%、30%条件下混烧对锅炉运行各项参数的影响，为了保让测试精度，每个测试时间段为4h。
在混烧实验过程中．采取生物质颗粒化后与燃煤直接混合的人炉方式．即生物质通过专门的皮带计量后直接输送到给煤皮带上。然后通过皮带之间的接力与混合．最终将生物质与燃煤送人锅炉煤仓。
测试各取样点如表3所示．主要测试仪器及其性能如表4所示。
3、测试结果与分析
3.1燃料成分
试验过程中所用燃料成分分析如表5所示，由于秸秆的含水量较大、堆放时间较长，在堆放过程中产生了发酵现象．损失了一些热量．秸秆的低位热值仅有10.280 MJ/kg。
3.2 混烧对锅炉运行的影响
在测试过程中．在不I—j比例的混烧量情况下，加入了秸秆以后．随着秸秆加入量的增加，给煤量有增加的趋势，这是因为随着秸秆比例的增加，混合燃料的热值降低的缘故．此外，因为生物质的挥发分较高，所以随混烧比例增加，炉膛下部温度有所降低，主要是底部燃烧放热量降低导致的。这有利于床温的控制．不过会导致底渣含碳量有所提高。此外，锅炉的旋风分离器出口温度要高于炉膛出口烟气温度．这说明在锅炉的旋风分离器中存在着后燃现象，不过，这并不表明后燃现象与混烧相关。
3.3混烧对锅炉效率的影响
在混烧过程中，因为加入了挥发分很高的生物质．所以燃料的燃烧特性得到了较大的改善．锅炉的飞灰中碳质量分数降低，如图1所示。随着生物质混烧比例的加大，炉床平均温度略有降低．导致了锅炉底渣中碳质量分数的略微增加，使得锅炉效率有轻微下降，如图2所示。这说明，在混烧生物质的过程中，锅炉的一次风配风量要随着生物质含量的增加而适当减少．在保证安全的情况下以维持床温，以尽可能保持底渣古碳量不变．同时增加二次风的风量，增加炉膛上部挥发分的燃尽率。
3.4混烧对污染物排放的影响
图3给出了不同工况下，炉膛出口处的so，浓度。生物质中的含硫量远低于给煤，因此，随着生物质混烧比的增加．s0，的浓度是降低的，符合理论的预期。但降低的幅度高于混烧比例对应的理论值，可能是生物质灰中某些成分促进了S02脱除，需要更深入地研究。因为该锅炉机组没有采用石灰石炉内脱硫的方式，所以炉膛出口的S02浓度很大。
表6中给出了锅炉炉膛出口烟气中NO和co的浓度，从表6中可以看出．随着秸秆混烧比例的增加,NO的浓度变化没有表现出明显的升高或者降低，但是c0浓度的趋势是降低的。从甲乙两侧co浓度的差异可以看出，该锅炉在运行过程中，存在着燃烧不平衡的现象，在所有工况下，乙侧CO含量都明显高于甲侧．氧气浓度也较低，表明炉膛乙侧缺氧比较严重．可能是锅炉两侧二次风配风偏差导致。
3.5对机组运行可靠性的影响
在掺烧试验过程中．秸秆已经采取了粒化处理，并没有发生堵煤或者搭桥的现象。同时试验的时间较短．还没有观察到积灰或者碱金属腐蚀现象。
另外．由于该锅炉在运行过程中．床温一直处于较高的水平，最高处超过了1080℃，但在添加秸秆以后，随着秸秆混烧量的增加，床温降低，在掺烧30%的比例下，床温降低到平均1000℃左右。因此，在整个试验期间没有发现结焦现象。如果通过进一步合理的分配一次风和二次风，控制床温在合理的范围内．保证锅炉机组长期安全稳定的运行应该是能够实现的。
4、结语
根据在某260 t/h循环流化床锅炉上的混烧试验结果．可以得出如下主要结论：
(1)在260th循环流化床锅炉秸秆混烧试验表明，在10%～30%的混烧比例范围内，锅炉可以达到85%负荷的稳定运行，锅炉效率以及各项运行参数基本不变，飞厌中碳质量分数降低，但锅炉效率也略有降低。
(2)由于秸秆中硫含量较低，S02排放明显降低。同时炉膛出口CO的排放浓度随着混烧比例的增加呈现降低的趋势．说明混烧生物质有利于提高锅炉的燃烧效率。
(3)由于生物质灰熔点低，运行中床温较高时，运行结焦风险加大．混烧生物质对于锅炉运行中可靠性的影响还需要长期观察和研究。
三门峡富通新能源销售生物质锅炉、家庭用炊事锅炉以及生产锅炉燃烧使用的生物质颗粒燃料。
