1、前言
生物質能，是指利用自然界的植物、糞便以及城鄉(xiāng)有機廢物轉化成的能源。生物質能是一種可再生能源，是植物通過光合作用將太陽能轉變?yōu)榛瘜W能而儲存在生物質內部的能量。與煤相比較，生物質燃料具有C、N、S、Cl含量低，0含量高，揮發(fā)份含量高，熱值低，易著火，燃燒生成C02、SOx、燃料型NOx低等特性。燃燒生物質燃料所釋放的C02可在植物進行光合作用時被吸收，如果適當利用生物質能則可以構成一個封閉的C02循環(huán)，因此從長遠來看，燃用生物質燃料可以實現(xiàn)C02凈排放為零。利用生物質能符合實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求，許多國家加大了生物質能研究與開發(fā)力度，我國于2006年實施《中華人民共和國可再生能源法》，將生物質能等可再生能源的科學技術研究和產業(yè)化發(fā)展列為國家科技發(fā)展與高技術產業(yè)發(fā)展的優(yōu)先領域。
我國生物質資源量巨大，據(jù)預測到2010年我國農業(yè)產生的廢料約合12×l015kj，相當于4.09 Xl08 t標準煤。盡管生物質資源量非常大，但由于生物質資源供應具有季節(jié)性，分散分布，能量密度小，運輸、儲存成本較高，從而限制了生物質能在大型電站的利用規(guī)模。在燃煤鍋爐上采用生物質燃料再燃方式，一方面能控制生物質能利用規(guī)模，另一方面能降低燃煤鍋爐C02、SO \NOx等污染物排放，是具有優(yōu)勢的生物質能利用方式，富通新能源生產銷售的
顆粒機、
木屑顆粒機專業(yè)壓制生物質成型燃料，生物質成型燃料主要供生物質鍋爐燃燒使用。
2、再燃概念
“再燃”概念最初由John Zne公司和Wendt等人提出和發(fā)展，是在爐膛內采用二次燃料（又稱再燃燃料）作為還原劑，減少NOx排放的技術。再燃過程分3步，爐膛相應地被分為3個區(qū)域。主燃區(qū)在爐膛下部，約80%～90%的鍋爐燃料在此區(qū)域內燃燒，過量空氣系數(shù)SRi >1，生成NOx等產物；在主燃區(qū)下游的再燃區(qū)內，再燃燃料被噴入爐膛，再燃燃料約占鍋爐燃料的10%～20%，過量空氣系數(shù)SR2<1，形成具有很強還原性的富燃料氣氛，在初級燃區(qū)內生成的部分NOx被還原為N2及其它含氮分子，如HCN、NH3；燃盡風(OFA)在燃盡區(qū)被噴入，該區(qū)域過量空氣系數(shù)SR3 >1，形成貧燃料氣氛，氧化剩余可燃物，剩余的含氮分子(NO、HCN、NH3)被轉化為NO或（和）N2。
3、生物質燃料再燃
3.1生物質燃料直接再燃
生物質直接再燃是指將未經熱化學處理（熱解、氣化）的生物質燃料作為二次燃料的再燃方式。
生物質燃料再燃能降低NOx排放。生物質、細煤粉、水煤漿、碳化廢物衍生燃料(CRDF)和瀝青乳液等再燃實驗表明，這些再燃燃料都能有效減少N0x排放，其中高揮發(fā)份、高堿金屬、低氮的生物質燃料和CRDF再燃能減少NOx排放50%。在較短的停留時間內，天然氣再燃效果較好，因為天然氣無須再析出揮發(fā)份，但停留時間超過0.5 s后，所有燃料再燃效果相同。
在小型滴管爐進行的再燃還原模擬煙氣中NO的熱態(tài)實驗表明，采用木屑、橘皮和稻殼等3種再燃燃料可減少NO排放50%～70%，由于3種生物質燃料中木屑中揮發(fā)份含量最高，其還原NO的效果最好。
無煙煤、秸稈、象草、木柴、天然氣再燃實驗表明，無煙煤再燃最低NOx排放濃度為500mg/m3(6%02)，生物質燃料再燃最低NOx排放濃度在250～300mg/m3(6%02)以內，天然氣再燃最低N0x排放濃度為260mg/m3(6%02)。Rudiger等人指出影響最低NOx排放量的最重要因素是燃料揮發(fā)份含量，其次是氮含量。高揮發(fā)份可有效降低NOx排放；再燃過程中，生物質燃料氮以NHi的形式大量釋放，將N0x直接還原為N2。實驗表明，各種燃料再燃方式都存在與之對應的SR2范圍，如天然氣再燃時為0.65～0.9，生物質燃料再燃時為0.75～0. 85。實驗還研究了再燃時生物質燃料顆粒尺寸對燃盡的影響，表明增大象草顆粒尺寸后，燃燒燃盡率降低，雖然木柴顆粒尺寸更小，但其燃燒燃盡率比象草顆粒低，這可能與燃料結構不同有關，因此燃盡率是對固體生物質燃料再燃的一個限制，值得進一步加以研究。
多種生物質燃料都可用于再燃，其中采用木柴作為再燃燃料的研究較多。木柴中氮含量低，不含硫，木片向爐膛內噴射時具有彈道特性，可與煙氣較好混合。Harding等人的研究表明，木柴顆粒尺寸對再燃效果幾乎沒有影響，實驗對比了3種再燃燃料攜帶氣對再燃的影響，3種攜帶氣分別是空氣、氮氣和模擬煙氣（含3 %02、97 %N2）。當SR2<0. 97時，3種攜帶氣的實驗結果幾乎相同；SR2>0.97時，攜帶氣為空氣時減少NO。排放效果最好。還對發(fā)電功率為265 MW旋風爐采用木柴顆粒再燃進行了全尺度數(shù)值模擬，研究了影響再燃過程混合的多種因素，認為再燃燃料噴嘴要盡量接近旋風燃燒器，才能獲得充分的混合及燃燒時間：采用木柴顆粒與主燃區(qū)煙氣逆向噴入方式，可以獲得二者較好的混合：OFA高速噴入能產生更好的混合，從而降低CO，在過熱器管屏入口處形成均勻的過量空氣系數(shù)分布。對比空氣和煙氣作為攜帶氣的再燃效果表明，采用空氣作為再燃燃料攜帶氣時可減少NOx排放45%～48%，采用煙氣時為55%。另夕I、，SR2在0.8～0.93范圍內每降低0.02可減少NOx排放5%，這可通過增加再燃燃料木柴量實現(xiàn)。
Adams等人采用數(shù)值模擬研究了旋風爐木柴再燃過程，其中木柴顆粒的反應包括3個過程，即水分蒸發(fā)、析出揮發(fā)性輕質氣體和木炭燃燒。得到了與文獻一致的結論，并進一步研究了再燃燃料噴嘴布置、再燃燃料攜帶氣的作用和OFA噴入的影響。文獻指出將再燃燃料噴嘴都設計在爐內同一面墻上所形成的混合效果比在相對的兩面墻上的混合效果差；再燃噴嘴在旋風燃燒器上方約2.4 m處時，至少能減少NOx排放40%。利用煙氣代替空氣作為木柴顆粒攜帶氣，富燃料氣氛更強，再燃效果更好，但混合不好將形成局部貧燃料氣氛，降低再燃效果。OFA高速噴入能改善混合，但高速射流將產生較高壓降。
生物質燃料，尤其是農業(yè)廢棄物及木柴中鈉、鉀等堿金屬含量高，容易導致灰熔點降低。采用生物質燃料直接再燃，將導致受熱面積灰、沾污等問題，尤其是安裝了高溫過熱器的鍋爐內受熱面積灰、沾污十分嚴重。此外，生物質灰和煤灰的摻混不可避免，導致飛灰很難再加以利用，降低了鍋爐運行經濟性。采取將生物質氣化再燃的方式則可將生物質灰和煤灰分離，從而可以解決直接再燃給燃煤鍋爐運行造成的飛灰難以再利用、受熱面積灰、沾污和腐蝕等問題。
