我国是一个农业大国，农村的秸秆资源相当丰富，主要的农作物种类有稻谷、小麦、玉米、豆类等。每年农作物秸秆产量6亿t以上。大量的秸秆资源将是新能源中最具开发性的一种绿色可再生能源。秸秆为低碳燃料，而且硫、灰的含量均比目前大量使用的煤炭低。目前秸秆的过剩焚烧和日趋严重的环境保护问题已经为全社会所关注，因此，加大开发秸秆发电的力度，不但能有效利用秸秆这类优质过剩资源，同时也会大大地改善环境质量，对环境保护非常有利。在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要的意义。
国外发达国家自20世纪70年代末期已经开始生物质能技术的开发，到目前秸秆直接燃烧发电的主要设备已经投放市场并运行。秸秆直燃发电可以采用锅炉一蒸汽一蒸汽轮机一发电机的工艺方式，还可以采用热电联供的方式提高系统效率。通常秸秆直接燃烧发电的过程为：秸秆与过量空气在特定的锅炉中燃烧，产生的热烟气和锅炉的热交换部件换热，产生高温高压蒸气在蒸汽轮机中膨胀做功发出电能。电经配电装置由输电线路送出。锅炉烟气经省煤器、空气预热器和布袋除尘器经烟囱排放。与其他生物质发电技术相比，秸秆直接燃烧系统技术特点是秸秆处理利用量大、热能利用率高。
秸秆颗粒机、木屑颗粒机专业压制生物质颗粒燃料。
1、秸秆燃料使用的主要特点
与煤炭等化石燃料能源相比，秸秆类生物质能具有其独特的优点。
a．固定碳的含量明显比煤少。含碳量最高的也仅为50%左右。相当于年轻褐煤的含碳量。
b．燃料的挥发分高，含氢、含氧量高，易被引燃。燃烧时需要的空气量相应要少。
c．秸秆燃料的密度明显比煤炭低，而且质地疏松。在炉内易于燃烧和燃尽，灰中的含碳量很低。
d．秸秆燃料的水分变化很大，一般在5%～60%之间。也是燃烧情况变化大的原因。
e．灰份低(0.1%～3%)，含硫量低（含硫量为0.1%～1.5%，木材一般低于0.05%）。燃烧过程中产生的S02较少，有利于环境保护。
f．由于含氧量高，燃料热值较低，而且燃烧过程中有C02排放的特点。
表1为我国华北某地区的秸秆成分检验报告。
由于秸秆燃料的特殊性其燃烧过程也与煤精等不同。秸秆燃料的燃烧过程是混合很剧烈的化学反应过程，燃料在燃烧时必须有足够温度的热量和足够的理论空气量。其燃料燃烧主要过程为预热、干燥、挥发分析出和焦碳燃烧。燃料送入燃烧室后，在高温热量作用下，燃料被加热和析出水分。当温度继续增高，约为250℃，开始析出挥发分，并形成焦碳。当温度继续升高到350℃时大量焦碳开始燃烧，并不断产生灰烬，最后燃烧完产生烟气。
2、秸秆直燃发电的主要工艺流程
秸秆燃料的直接燃烧和煤炭的直接燃烧工艺有所不同，目前国外的秸秆直燃锅炉和燃烧前处理设备比较成熟。尤其在锅炉形式、给料方式、燃烧方式、空气的配给等方面有显著的优势。
2.1燃料的收购
秸秆燃料是季节性产品，只有每年的秋季有一次收购期。秸秆秋季收割时一般水分都在30%左右，而作为燃料使用时尽量要求其降低水分。新收购的秸秆必须要经过1个月的自然风干后，其水分低于25%左右才可以储存。并要求有充足的储存量来满足锅炉的正常运行。
2.2燃料的储存
收集到的秸秆需要由打包机打成秸秆包，称重后存放于位于炉前的秸秆储库中。一般来讲单台机组电厂内至少要设置2座秸秆储存库，储存量可供全厂锅炉燃用一周左右。秸秆储存库需要严格密闭干燥，并且库内设有堆跺机、叉车等来完成存料、上料、整备等功能。
2.3燃料输送和入炉前的预处理
入炉前的秸秆必须要经过水分测定。可以用红外线测试或探测器接触测定含水量。含水量合格的秸秆包从储库通过密封防火的链式输送带一捆接一捆地送往紧邻的封闭型切割装置立式螺杆机上，秸秆通过螺杆的旋转被扯碎、切割成一段不规则的短秆，通过给料机将秸秆压入密封的进料通道，然后到达炉内进行燃烧。
2.4秸秆的燃烧系统
秸秆发电与煤炭发电最主要的区别就是燃烧设备的不同。目前秸秆直燃发电采用比较多的燃烧设备是炉排燃烧（层燃炉）和流化床燃烧（流化炉）。
丹麦BWE生物质能发电公司的锅炉技术在国际上具有成熟的优势。该公司的130t/h的高温高压、自然循环全封闭结构的汽包炉已经大量投入运行。设备的耐腐蚀寿命、运行效率具有明显的领先优势，燃烧方式采用水冷振动炉排设备。图1为该炉型的系统简易流程图。
流化床燃烧方式与层燃方式相比有效率高、调节控制更灵活等优点。秸秆燃料被送入炉内与床料、空气迅速剧烈混合着火燃烧。国内的流化床燃烧技术已经很成熟，但是燃烧生物质类的流化床锅炉与普通燃煤的流化床锅炉还有很多不同之处，因此在研究开发中应当结合实际情况进行设计。炉膛设计要保证燃烧和燃尽，并尽可能提高效率。炉膛内要布置合适受热面，使烟气达到炉膛出口时尽可能地降低温度，防止水平烟道结焦。
2.5秸秆发电的除尘控制
尾部烟气的除尘多采用布袋除尘器，将其安装在旋风除尘之后更有效地收集烟气中的飞灰。布袋除尘的效率为99.6%以上，采用脉动喷射式产生的烟气经除尘后由烟囱排放。
锅炉底部的炉渣多采用干式除渣系统。炉渣从锅炉排渣管落入冷渣器冷却至100℃以下后，采用正压气力输送系统将其输送至灰渣仓。尾部烟气的布袋除尘器下的干灰也同时采用正压气力除灰系统集中至灰渣仓，灰与渣可以共用一座干灰渣仓。
秸秆燃烧后锅炉底部排出的渣和除尘器捕集的灰分别经输送系统输送至灰渣仓暂存，这种灰分含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料。干灰渣可经干灰卸料器装入密封罐车送至综合利用用户，也可经湿式搅拌机将干灰渣加湿搅拌后装入自卸汽车送至综合利用用户。
3、秸秆直燃发电几个主要问题
由于秸秆燃料的特殊性，其锅炉等主要设备的制造是发展秸秆发电技术的主要难点。目前国内的一些示范发电项目采用的都是国内自主设计的65t/h的秸秆直燃锅炉。国产设备不但可以节省大量成本，还能有力带动相关产业的迅速发展。
3.1燃料输送
因为秸秆燃料的比重很低，捆包后的密度有200kg／m3左右，因此达到锅炉出力需要的燃料体积量比较大。大量的秸秆燃料连续不断、没有堵塞地由加料口进入炉内燃烧，需要可靠稳定的上料系统。给料机的密封及传动系统尤为重要。
3.2受热面腐蚀
由于秸秆灰中碱金属及氯的含量高，燃烧会产生大量的碱性物质，具有较高的腐蚀性。由于飞灰的熔点低，因此受热面又很易结渣。有关资料表明，生物质锅炉受热面的腐蚀主要是由于沾在表面的碱金属氯化物引起。其化学反应为
碱金属氯化物的腐蚀都伴有气体氯的产生，在此过程中氯不断地将受热面管道中的铁从内层到外层置换，加速腐蚀的过程。炉内受热面的设计要充分考虑防腐蚀、防结渣。运行中可以考虑投入添加剂与碱金属化合物反应，减少碱金属带来的腐蚀。
3.3炉内燃烧配风
由于秸秆燃料容易引燃，在350℃时挥发分就能析出80%，挥发分析出时间较短，在初期燃烧空气量和温度不高的情况下有大量烟气析出，因此在锅炉的设计时，必须保证有足够的炉膛容积来保证挥发分燃烧时有足够稳定的燃烧空间。
当挥发分逐渐析出和烧完后．剩余物为受到灰烬包裹的焦碳。由于空气渗透较难，造成在焦炭中残留的余碳不能迅速燃尽，只有当空气和温度达到一定量时，焦碳才开始燃烧，并不断产生灰烬。产生火焰的燃烧过程可为，挥发分析出燃烧和焦碳燃烧两个阶段。其中焦碳燃烧占燃烧时间的80%以上。
在锅炉的通风量设计时必须保证有适合的空气量供给。足够的后续空气量加入，保证有足够的燃烧时间使燃料充分燃烧。通风量也不能过大，过多的空气供给会吸收燃烧产生的热量，降低燃烧温度，影响燃烧效率。
3.4污染物排放
从环境效益的角度考虑，生物质直接燃烧会放出一定的NO。，但其他有害气体比燃煤要少得多。可以采用低氮燃烧的方式减少排放。另外生物质在燃烧过程中有C02，但排放出的C02与其生长过程中所吸收的量相等，最后C02的净排放可以认为是零。同时由于燃烧生物质剩余物减少了其自然腐烂所产生的CH4，进一步减少了温室气体的排放，通常认为CH4气体的温室效应为C02的21倍。直燃生物质发电是目前电力发展中最经济可行的减排C02手段之一。秸秆锅炉排放的炉渣和飞灰可作为农家肥再次利用。生物质的底灰再次返田有利于保持土壤内无机物质平衡。
4、结束语
生物质（秸秆）直接燃烧发电的技术已基本成熟（已进入推广应用阶段），美国大部分生物质采用这种方法利用，10年来已建成生物质燃烧发电站约6 000MW。国内的首个拥有自主知识产权的秸秆直燃发电示范项目已在江苏宿迁点火运行。每年可燃烧秸秆17～20万t，节约标准煤9.8万t，对外增加供电1.32亿kW-h，而且可为当地的农民增加收5000多万元。目前，国家对秸秆发电还实行优惠电价的政策，上网电价比燃煤电价高0.25元/kW-h。从中央到地方政府都制定了一系列补贴政策支持生物质能技术的发展，并加快了技术商业化的进程。随着我国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高，秸秆发电技术的利用前景将会越来越广阔。
富通新能源销售生物质锅炉，同时也销售木屑颗粒机、秸秆颗粒机等生物质颗粒燃料成型机械设备。
