在國外,生物質直接燃燒技術得到了很大的發展和應用,燃燒裝置以流化床和層燃鍋爐為主,兩種燃燒技術各有特點,并行存在和發展。流化床鍋爐對生物質燃料種類的適應性較好,負荷調節范圍較大。床內工質顆粒擾動劇烈,傳熱和傳質工況十分優越,有利于高溫煙氣、空氣與燃料的充分混合,為高水分、低熱值的生物質燃料提供了極佳的著火條件,同時由于燃料在床內停留的時間較長,可以確保生物質燃料地完全燃燒,從而提高燃燒效率。另外,流化床鍋爐能夠較好地維持生物質在850℃左右的穩定燃燒,所以燃料燃盡后不易結渣。但是,流化床對入爐的燃料顆粒尺寸要求嚴格,因此需對生物質進行篩選、干燥、粉碎等一系列預處理,使其尺寸、狀況均一化,以保證生物質燃料的正常流化。對于生物質顆粒機、木屑顆粒機、秸稈顆粒機生產的類似稻殼、木屑顆粒等比重較小、結構松散、蓄熱能力較差的生物質,就必須不斷地添加石英砂等以維持正常燃燒所需的蓄熱床料,燃燒后產生的生物質飛灰較硬,容易磨損鍋爐受熱面,并且灰渣混入了石英砂等床料很難加以綜合利用。此外,為了維持一定的流化床床溫,鍋爐的耗電量較大,運行費用也相對較高。
采用層燃技術開發生物質能,鍋爐結構簡單、操作方便、投資與運行費用都相對較低。由于鍋爐的爐排面積較大,爐排速度可以調整,并且爐膛容積有足夠的懸浮空間,能延長生物質在爐內燃燒的停留時間,有利于生物質燃料的充分完全燃燒。但生物質燃料的揮發分析出速度很快,燃燒時需要補充大量的空氣,如不及時將燃料與空氣充分混合,會造成空氣供給量不足,難以保證生物質燃料地充分燃燒,從而影響鍋爐的燃燒效率。
在國內,生物質的流化床燃燒技術得到廣泛的研究應用,而生物質層燃燃燒技術的研究并不多。國家發改委作出了關閉小機組燃煤電廠的決定,但同時鼓勵對小機組燃煤電廠進行技術改造,改用燃生物質鍋爐以發展可再生能源,上海交通大學與上海四方鍋爐廠聯合研究開發了生物質層燃鍋爐,以解決小機組燃煤電廠問題。同時,由于我國擁有大量的工業鏈條爐,而煤價上漲迅速,導致一系列經濟問題和環境問題,在生物質資源豐富的區域,每年有大量的農作物秸稈被白白燒掉,造成資源浪費,也污染了環境,將生物質燃料用于鏈條爐燃燒不僅能夠降低生產成本,實現C02零排放,還能節約能源。由于生物質燃料本身的物理化學特性,其層燃燃燒特性需要進行詳細研究,本文將總結國內外的最新研究進展,對生物質燃料的層燃燃燒特性進行分析研究。