生物質是清潔的可再生能源,這是生物質鍋爐發展的主要優勢之一。然而由于秸稈生物質自身的燃料特性,以及堿金屬和氯的存在,使得生物質直燃鍋爐比燃煤鍋爐更容易產生積灰、結渣和腐蝕等問題.目前生物質利用中普遍存在的堿金屬問題,直接制約了生物質鍋爐的發展,這已引起國內外學者的廣泛關注。

1、主要堿金屬對結渣的影響

結渣是個復雜的物理化學過程,其主要形態是以黏稠或熔融的沉淀物形式出現,而造成結渣的一個重要原因是燃料層的溫度高于灰的軟化溫度.在燃煤鍋爐的燃燒過程中,過量空氣系數、爐膛溫度等參數對結渣率有重要影響,而生物質具有區別于煤炭的燃料特性,除了以上參數的影響外,堿金屬特別是K,Cl,S元素對積灰結渣和腐蝕有重要影響.

K元素在秸稈生物質中含量較高,主要形成氧化物、氯化物和硫酸鹽,這些化合物都表現為低熔點.當K及其化合物凝結在飛灰顆粒上時具有黏性和低熔點,K的凝結速度和擴散速率對灰粒熔點和黏性有著決定性作用。

Cl元素在生物質燃燒中起著傳輸作用,有助于堿金屬元素從燃料顆粒內部遷移到顆粒表面與秸稈生物質燃料燃燒特性分析其他物質發生化學反應,而且Cl元素有助于堿金屬元素的氣化,與堿金屬物質反應生成相對穩定且

易揮發的堿金屬氯化物.另外,Cl元素,特別是K元素的化合物,還有助于增加無機化合物的流動性.堿金屬,S,Cl元素揮發出來,相互之間發生化學反應,然后以硫酸鹽或氯化物的形式凝結在飛灰顆粒和受熱面壁面上,多數硫酸鹽呈熔融狀態,增加了沉積層表面的黏性,加劇結渣程度.隨著堿金屬元素氣化程度增加,沉積物數量及黏性也不斷增加.同時,還會發生氣體和沉積物灰渣本身的反應,使結渣層更厚.

我國常見的3種秸稈生物質(稻草、麥秸和玉米秸)的灰分,稻草的堿金屬氧化物(K2O+SiO2+SO3)含量約為88.2%,麥秸約為85.3%,玉米稈約為76.7%。通過以上堿金屬對結渣影響的分析可以看出,稻草的結渣性大于其他兩種秸稈。

2、氯對腐蝕的影響

生物質燃料的Cl含量比煤炭高,Cl元素可以 將K從穩定的硅酸鹽中吸收出來,形成低熔點腐蝕性強的硫酸鹽，一方面,這些硫酸鹽在管壁上結成釉瓷狀的渣膜,該渣層在表面溫度升高融化時放出SO3并向內外擴散,使管壁氧化層破壞;另一方面,這些硫酸鹽再吸收SO3并與Fe2O3,Al2O3生成焦硫酸鹽,該鹽通常在管壁溫度下呈熔融狀態,對管壁的氧化膜造成腐蝕.

另外,HCl也是Cl析出的一種重要形式,它對于金屬的高溫腐蝕有重要影響，玉米稈的燃燒過程中Cl對腐蝕的影響會更加嚴重。我國的生物質直燃技術主要以燃燒農作物秸稈為主,而秸稈生物質的燃料特性和煤炭有很大差距,這些燃料特性導致不同生物質結渣特性的差異.

在我國具有代表性的3類生物質秸稈中,稻草的結渣性遠高于玉米秸,生物質中堿金屬和Cl的含量會加劇結渣和腐蝕的可能.因此,研究生物質燃料特性有利于減輕燃燒中存在的結渣腐蝕等問題,并可促進生物質燃燒技術的發展，提高生物質鍋爐的使用。我國在這方面需要加強向生物質燃料利用很成熟的。

3、生物質木質顆粒

根據以上兩點可以看出來，秸稈類生物質燃料不適合鍋爐內燃燒，生物質木質顆粒，應用于大部分工業鍋爐及浴室鍋爐，效果良好，滿足用戶用熱需求，有效減少燃煤鍋爐的污染，降低改造燃氣鍋爐的運行成本和投資成本。