抗結(jié)渣生物質(zhì)燃料研究進(jìn)展

劉宏宇，張守玉，宋曉冰，胡 南，孫夢圓，常 明

(1. 上海理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院 熱能工程研究所，上海 200093；2. 長春工程學(xué)院，吉林 長春 130012)

0 引 言

面對(duì)能源與環(huán)境的雙重挑戰(zhàn)，可再生生物質(zhì)資源因其來源廣泛、產(chǎn)業(yè)涉及面廣、儲(chǔ)量豐富而越來越受到重視[1]。目前，生物質(zhì)能源正向清潔高效利用的方向發(fā)展，可將生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為其他可直接利用的優(yōu)質(zhì)能源[2-3]，如固體成型燃料、水煤氣、氫氣及甲醇等清潔能源，從而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)廢棄物的有效利用。雖然生物質(zhì)作為價(jià)格低廉、來源廣泛的綠色能源應(yīng)用于電廠中[4]，但其利用過程存在堿結(jié)渣[5-10]、硅酸鹽熔體結(jié)渣(灰分融合)[11-13]、團(tuán)聚[14-17]、腐蝕[18-21]、灰分利用[22-23]等問題。

結(jié)渣問題存在于生物質(zhì)燃料整個(gè)燃燒過程，形成的結(jié)塊與沉淀物極難處理，且對(duì)鍋爐本身及其運(yùn)行造成極大危害[3]。結(jié)渣會(huì)降低爐內(nèi)受熱面的傳熱能力，水冷壁的傳熱能力在結(jié)渣2 h后降低50%左右[24]。結(jié)渣增加了熱損，張善軍等[25]通過對(duì)余熱鍋爐結(jié)渣進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)結(jié)渣前有效利用熱占全部熱量的56.2%，而結(jié)渣穩(wěn)定后有效利用熱僅占全部熱量 1.3%。結(jié)渣還會(huì)降低爐內(nèi)燃燒效率，甚至造成“煙道再燃燒”[26]。

影響結(jié)渣的元素K、Cl、S、Si 以鹽的形式存在于生物質(zhì)中，其中鉀元素是引起生物質(zhì)結(jié)渣的主要元素[27-29]。在生物質(zhì)燃燒期間，鉀元素以氣態(tài)揮發(fā)出，然后以氯化物或硫酸鹽的形式凝結(jié)在飛灰顆粒上，降低了飛灰顆粒的熔點(diǎn)，使其黏性增加，進(jìn)而在爐膛氣流的作用下，黏結(jié)在受熱面上形成結(jié)渣[30]。……