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循环流化床燃稻壳技术

一、引言

随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料却迅速地减少。因此，寻找一种可再

生的替代能源，成为社会普遍关注的焦点。生物质能是一种理想的可再生能源，它来源广泛，每年都有大量

的工业，农业及森林废弃物产出。在目前世界的能源消耗中，生物质能消耗占世界总能耗的14%，仅次于石

油、煤炭和天然气，位居第四位。而在发展中国家，生物质能(主要是玉米、小麦水稻秸秆、稻壳、稻草、木

质类等)占较大的比重，达到50%以上。据统计全球生物质能占可再生能源资源35%,在可再生资源中位居首位。

1996年的我国生物质产量(主要是农作物秸杆)7.05亿吨,而当年利用量不足30%，这说明我国生物质能的利

用潜力还很大。

利用生物质能发电是生物质利用的一种重要方式之一。瑞典和丹麦的大城市都是利用生物质，通过热

电联产的方式进行区域集中供热的。生物质与化石燃料相比，具有以下优点：1、可再生性；2、低污染性：SOx、

NOx排放浓度低；3、生物质作为燃料时，在生长周期内，对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减

轻温室效应。

循环流化床锅炉燃料适应性广，可同时燃用多种燃料；环保特性优越，排放满足国家标准；炉内换热

均匀，热回收效率高，运行稳定；灰渣利用性高。基于循环流化床锅炉所具有的上述优点，人们自然将目光

转向采用循环流化床技术来利用生物质能源。稻壳是一种轻质、多灰、灰熔点较高、中等热值、天然粒度均

一的燃料，适合采用循环流化床燃烧方式进行热能综合利用。

二、稻壳的基本燃烧特性

从稻壳的外观来看，稻壳的表面有毛刺，极不光滑，稻壳之间容易搭桥，流动性差，稻壳比较坚硬。

稻壳的着火燃烧温度在300-400℃左右，挥发分含量高，挥发分析出和着火迅速，燃烧主要集中在挥发分的

气相燃烧，固定碳的燃尽性能较差，这一点可以从稻壳的热重曲线上可以看出，见图1。稻壳的灰成分主要

以二氧化硅为主，灰中的二氧化硅含量可以达到90%以上，所形成的灰粒较硬，因此，稻壳输送过程中以及

燃烧后的灰输送时，对管壁的磨损强烈，在炉膛内和尾部烟道中的受热面要着重考虑防磨问题。图1稻壳燃

烧的热重曲线

图2表示稻壳在马弗炉不同温度下燃烧后形成灰的状态。在低温状态下，稻壳灰成白色，温度高于

800℃以上，稻壳灰成黑色，这是因为在不同的温度下，稻壳灰的成分发生了变化。表1为某地稻壳的基本物

性参数和元素分析，从表中成份和物理特性可以看出，稻壳属于轻质、多灰和中等热值、天然粒度均一的燃

料，为了使得其燃烬需要较长时间，同时燃烧温度应控制在850℃左右。

表1稻壳基本物性参数

名称

单位

数值

粒径范围

mm

0-10

当量平均粒径

mm

1.6

自然堆积密度kg/m3123

真实密度kg/m3500

表2稻壳元素分析

收到基

单位

数值

Car

%

36.6

Har

%

4.59

Oar

%

31.92

Nar

%

1.88

Sar

%

0.09

Mar

%

8

Aar

%

16.92

Vdaf

%

51.98

Qnet,ar

kcal/kg

3200

三、稻壳在循环流化床中的燃烧特性

对于100%燃烧稻壳，由于其成灰特性限制，需要定期添加少量流化床料，通常选取沙子作为循环床

料。稻壳进入炉膛后，在循环物料和烟气的作用下，稻壳在循环流化床中，表现出非常好地流化特性，首先

稻壳会迅速向上移动和翻滚，在这个过程中，稻壳完成挥发分的析出和快速燃烧，同时，固定碳开始燃烧。

因此，稻壳在炉膛中的燃烧主要集中在给料点的上部，大部分热量在炉膛的中上部区域释放，通过循环物料

的作用，可以使炉膛的温度分布趋于均匀，这样，形成一个炉内均匀分布的温度环境，同时高温旋风