現(xiàn)代工業(yè)中所用的生物質(zhì)鍋爐，不僅解決了傳統(tǒng)鍋爐所產(chǎn)生的環(huán)境污染的問題，而且還減少了煤炭等資源的使用。不過在生物質(zhì)鍋爐的燃燒產(chǎn)物中，我們有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)含有大量的可燃物，且灰渣發(fā)黑，以及燃燒氣體里含有大量的一氧化碳可燃成分。這類現(xiàn)象就是典型的不完全燃燒問題。
  目前，導(dǎo)致生物質(zhì)鍋爐中的燃料不完全燃燒的因素主要有：爐膛的溫度不夠，通常情況下低于600℃時(shí)，就不能建立良好的燃燒結(jié)構(gòu)；所供給的空氣量不能滿足燃料中可燃成分完全燃燒的需要；所供給的空氣量足夠，但是由于混合接觸做的不好，引發(fā)燃燒紊亂；鍋爐所用的基燃料水分太大，當(dāng)燃料中的水分超過45%以上時(shí)，很難保證燃燒能正常燃燒；燃料顆粒太大，不利于燃燒反應(yīng)的進(jìn)行；燃燒的反應(yīng)時(shí)間不夠或爐排振動(dòng)幅度過大、間隔過短，燃燒時(shí)間不充分；灰分太大，以及包裹了焦炭顆粒，使燃燒速度減慢；進(jìn)料太多，爐排上的面料層太厚，氣固不能良性混合；進(jìn)料少或者爐排料層薄蓄熱能力不足。

一、生物質(zhì)鍋爐燃料不完全燃燒的原因

生物質(zhì)鍋爐燃燒產(chǎn)物中，含有大量的可燃物，灰渣發(fā)黑，有時(shí)可見生料排出。燃燒氣體里含有大量的一氧化碳可燃成分。

引起鍋爐燃料不完全燃燒的因素如下：

(1)爐膛溫度不夠，一般情況下低于600℃時(shí)，就不能建立良好的燃燒結(jié)構(gòu)。

(2)所供給的空氣量不能滿足燃料中可燃成分完全燃燒的需要。

(3)所供給的空氣量足夠，由于混合接觸不好，燃燒紊亂。

(4)出現(xiàn)異常事故。

(5)收到基燃料水分太大，水分超過45%以上的燃料很難保證燃燒正常。

(6)燃料顆粒太大，不利于燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。

(7)燃燒的反應(yīng)時(shí)間不夠，爐排振動(dòng)幅度過大、間隔過短，燃燒時(shí)間短。

(8)灰分太大，灰分包裹焦炭顆粒，使燃燒速度緩慢，

(9)進(jìn)料太多，爐排上面料層太厚，氣一固不能良性混合。

(10)進(jìn)料少或者爐排料層薄蓄熱能力不強(qiáng)。

二、影響生物質(zhì)鍋爐燃料燃燒過程的變量

1、含水量

    不同種類燃料的含水量區(qū)別很大，取決于燃料種類和儲(chǔ)存方式。為了保持生物質(zhì)鍋爐燃料燃燒穩(wěn)定性，在使用之前需要晾曬（有條件時(shí)要增設(shè)干料棚）。含水量增加會(huì)降低爐膛蓄熱溫度，增加燃料在燃燒室的不完全燃燒。含水量過大是國能生物質(zhì)電廠帶不上負(fù)荷的主要原因。含水多的燃料著火困難，影響燃燒速度，使?fàn)t內(nèi)溫度降低，使機(jī)械和化學(xué)不完全燃燒熱損失增加，當(dāng)燃料水分大于45%時(shí)，燃燒就非常困難。在燃燒過程中，水分因蒸發(fā)、汽化要消耗大量的汽化熱。水分含量大的燃料其燃燒后的煙氣體積較大（水變?yōu)檎羝润w積增加了1200倍），由于出口煙氣有130℃左右溫度，因此隨煙氣帶走的熱量損失較多（此現(xiàn)象可以通過煙囪的排煙，觀測(cè)到呈現(xiàn)大量乳白氣體），鍋爐的熱效率就較低。此外，煙氣體積增加，引風(fēng)機(jī)消耗的電能也隨之增加，引風(fēng)機(jī)功率增加了，使得煙氣流速加快，燃燒上移，很難構(gòu)建合理的燃燒工況，保障爐排燃燒動(dòng)力平衡（養(yǎng)不住底火）。

煙氣流速加快使得煙氣攜灰量也增加，加速了對(duì)爐膛尾部受熱面的磨損。

2、發(fā)熱量

1.概念

(1)高位發(fā)熱量（濕基）。指lkg燃料在單位時(shí)間里完全燃燒所放出全部的熱量，單位MJ／kg。

(2)低位發(fā)熱量（干基）。是燃燒熱量中，去掉燃燒時(shí)生成的汽化潛熱（水蒸氣）所釋放的熱量，單位MJ/kg。

2.影響發(fā)熱量的因素

影響發(fā)熱量的一般因素是燃料中的水分、灰分和雜質(zhì)，這也是國內(nèi)生物質(zhì)電廠共同存在的問題（燃料水分和灰分過大的問題不解決，生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)是很難發(fā)展的）。過濕、過長(zhǎng)的燃料在取料機(jī)、給料機(jī)里堵塞，在爐排上燒不透，增加了不完全燃燒損失（某電廠由于入爐燃料灰分通常大于40%，所以長(zhǎng)期帶不上高負(fù)荷）。

3、過量空氣系數(shù)

理論空氣量與實(shí)際空氣量的比值叫做過量空氣系數(shù)。

生物質(zhì)鍋爐的燃燒過量空氣系數(shù)要大于1，通常大于1. 25，以保證助燃空氣與可燃物的充分混合。

過量空氣系數(shù)沿用了煤粉鍋爐的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在無權(quán)威論證。實(shí)際的鍋爐燃燒因生物質(zhì)揮發(fā)分高、燃燒速度快，應(yīng)該是富氧燃燒。

過量空氣系數(shù)主要是通過二次風(fēng)來提供，實(shí)踐證明，上層二次風(fēng)要盡量大，以過熱器不超溫為原則，以利于燃燒工況的構(gòu)建和燃料的燃盡。試驗(yàn)證明：生物質(zhì)鍋爐燃燒氧量任何時(shí)候都要大于3%，當(dāng)爐膛溫度能夠保持較高時(shí)，氧量保持在3%～5%才能夠燃燒完全。因?yàn)樯镔|(zhì)顆粒不均、燃燒區(qū)域不同，富氧燃燒就成了生物質(zhì)鍋爐區(qū)別于煤粉鍋爐的一個(gè)顯著特點(diǎn)（國內(nèi)某電廠的前、后上二次風(fēng)開到40%以上、氧量為5%，燃燒工況良好，過熱器區(qū)域的灰為灰白色，可以認(rèn)為是國內(nèi)生物質(zhì)鍋爐燃燒的樣板；丹麥生物質(zhì)鍋爐一、二次風(fēng)率比例：黃稈鍋爐為3:7，灰稈鍋爐為4:6）?？墒乾F(xiàn)在國內(nèi)生物質(zhì)鍋爐大多沒有照此辦理，主要原因足國內(nèi)燃料質(zhì)量太差，水分、灰分的含量太高。許多生物質(zhì)鍋爐風(fēng)率比例變成了5:5或者8:2。尤其是黃稈鍋爐一次風(fēng)用少了就不能浮動(dòng)厚料層、減少料層厚度，爐膛蓄熱就不能滿足高負(fù)荷。

4、空氣溫度

生物質(zhì)電廠鍋爐的熱風(fēng)，采用的是除氧器來水加熱空氣的方法，因此，需要盡量提高風(fēng)溫，促成爐排高端著火。

5、燃料種類      

    不同種類燃料的不同特性影響著燃燒過程，其中主要影響因素為燃料組分、揮發(fā)分和固定碳含量、熱性能、密度、孔隙率、尺寸和活性表面等。燃料組分隨燃盡程度不同而發(fā)生持續(xù)變化。與煤相比，生物質(zhì)鍋爐燃料通常揮發(fā)分含量較高，固定碳含量較低，屬于高活性燃料。但不同生物質(zhì)燃料的揮發(fā)分含量不同，影響燃料的熱性能。各種生物質(zhì)燃料的小劂化學(xué)結(jié)構(gòu)和結(jié)合鍵也影響燃料的熱性能。表現(xiàn)出揮發(fā)分析出規(guī)律明顯不同。不同生物質(zhì)燃料的密度也有較大的不同，例如，樹皮和稻殼的密度相差很大。燃料密度大，影響了單位燃燒室容積，同時(shí)也影響燃料燃燒特性?？紫堵视绊懭剂系姆磻?yīng)性（單位時(shí)間質(zhì)量損失），影響揮發(fā)分析出速  率。尤其當(dāng)粉狀燃料燃燒時(shí)，煙氣中攜帶大量的顆粒物，小顆粒在燃燒室中停留時(shí)間短，如不能壓制火焰，勢(shì)必造成火焰上升，化學(xué)不完全燃燒熱損失增加，引風(fēng)機(jī)葉輪磨損。某生物質(zhì)電廠調(diào)試期間，燃燒稻殼，鍋爐引風(fēng)機(jī)葉輪一個(gè)月之內(nèi)就磨透了。     

6、燃燒溫度      

燃燒溫度是生物質(zhì)鍋爐燃燒的基礎(chǔ)，燃燒溫度不夠就不能形成燃燒的優(yōu)化，就無法保障燃燒的完全。強(qiáng)化鍋爐燃燒的三強(qiáng)理論如下：     

(1)強(qiáng)化燃燒的初始階段。      

(2)強(qiáng)化高溫?zé)煔夂腿剂系膶?duì)流換熱。      

(3)強(qiáng)化燃料燃燒時(shí)還原氣氛的高濃度聚集。      

不管燒什么燃料，一定要想辦法保持爐膛溫度，爐膛溫度低于850℃就不能形成強(qiáng)化燃燒。      

試驗(yàn)證明，爐膛溫度在400℃以上鍋爐點(diǎn)火成功，爐膛溫度在600℃以上鍋爐可以形成連續(xù)燃燒，爐膛溫度在850'C以上才可能形成強(qiáng)化燃燒。     

7、配風(fēng)      

     有效的配風(fēng)是生物質(zhì)鍋爐燃燒的關(guān)鍵，一次風(fēng)能夠吹動(dòng)燃料，增加空隙著火面；二次風(fēng)壓制火焰，形成強(qiáng)化燃燒。以增加燃燒時(shí)間、保持爐膛溫度、減少不完全燃燒熱損失（推薦某生物質(zhì)電廠配風(fēng)參數(shù)，以30MW負(fù)荷為例，鍋爐總風(fēng)量為7.5kPa，一次風(fēng)高端5o%、中端60%、低端30%，前、后墻二次風(fēng)50%，燃盡風(fēng)20%)。

    現(xiàn)在大氣污染逐漸嚴(yán)重，煤炭等資源的日以匱乏，工業(yè)和生活中普遍使用的燃煤鍋爐正在被生物質(zhì)鍋爐所替代，生物質(zhì)燃料鍋爐不僅可以解決傳統(tǒng)的燃煤鍋爐造成的大氣污染，還能節(jié)約煤炭等能源的消耗。在與蒸汽供應(yīng)承包等合同能源管理項(xiàng)目中，為了提升節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益最大化，項(xiàng)目全部采用的生物質(zhì)燃料鍋爐。在以往鍋爐項(xiàng)目運(yùn)行管理發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)鍋爐里排除的燃燒產(chǎn)物里，會(huì)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)里面有很多的可燃物，而且燃燒后的渣子發(fā)黑，在燃燒的氣體中有一定量的一氧化碳成分，這些都是不完全燃燒的典型現(xiàn)象。燃料燃料完全燃燒是實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益最大化的前提，所以首先要找出燃料不完全燃燒的原因。通過多年生物質(zhì)鍋爐運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，造成生物質(zhì)鍋爐里的生物質(zhì)不完全燃燒的原因有以下幾方面：

　　1、鍋爐內(nèi)的溫度不夠高，在正常情況下，爐膛的溫度達(dá)不到600攝氏度，無法構(gòu)成良好的燃燒結(jié)構(gòu)。

　　2、提供的空氣量不夠，燃料無法完成充分燃燒，或者是空氣量供給的足夠，但是混合接觸不充分，造成燃燒紊亂。

　　3、燃料中的水分太大，不能進(jìn)行正常的燃燒，另外燃料顆粒的大小要均勻，過大不能進(jìn)行燃燒反應(yīng)。反應(yīng)的時(shí)間達(dá)不到要求，燃燒的時(shí)間不夠，都會(huì)造成不完全燃燒。

　　4、一次性給料過多，會(huì)造成爐排上的料層過厚，氣體和燃料達(dá)不到良性混合，蓄熱能力達(dá)不到充分燃燒的要求。

　　生物質(zhì)燃料不完全燃燒的因素找到了，便好針對(duì)原因?qū)﹀仩t進(jìn)行整改，具體整改措施如：

　　1.改善爐排結(jié)構(gòu)，以提升膛內(nèi)溫度，為燃料充分燃燒提供燃燒基礎(chǔ);

　　2.增加二次進(jìn)風(fēng)口，補(bǔ)充膛內(nèi)燃料燃燒所需氧氣;

　　3.從顆粒燃料生產(chǎn)源頭抓起，保證燃料低水分，控制顆粒機(jī)出粒大小均勻;

　　4.結(jié)合爐排實(shí)際燃燒狀況，合理設(shè)置上料機(jī)上料速度、投料量。

　　從以上四個(gè)方面加強(qiáng)控制便能保證生物質(zhì)燃料在鍋爐中完全燃燒，燃料充分完全燃燒才能提升鍋爐熱效率，保證生物質(zhì)鍋爐的節(jié)能效益最大化。

三、秸稈鍋爐燃料不完全燃燒的原因：

    秸稈鍋爐也是生物質(zhì)鍋爐的一種，秸稈鍋爐的燃料是生物質(zhì)顆粒燃料，燃燒時(shí)不產(chǎn)生污染性氣體以及粉塵，不僅解決了傳統(tǒng)鍋爐所產(chǎn)生的環(huán)境污染的問題，而且還減少了煤炭等資源的使用，然而，在秸稈鍋爐運(yùn)行中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)燃料不完全燃燒的現(xiàn)象，本文就分析一下導(dǎo)致其不完全燃燒的原因有哪些。

1.爐膛的溫度不夠，通常情況下低于600℃時(shí)，就不能建立良好的燃燒結(jié)構(gòu);所供給的空氣量不能滿足燃料中可燃成分完全燃燒的需要;

2.空氣量足夠：但是由于混合接觸做的不好，引發(fā)燃燒紊亂;鍋爐所用的基燃料水分太大，當(dāng)燃料中的水分超過45%以上時(shí)，很難保證燃燒能正常燃燒;

3.燃料顆粒太大：不利于燃燒反應(yīng)的進(jìn)行;燃燒的反應(yīng)時(shí)間不夠或爐排振動(dòng)幅度過大、間隔過短，燃燒時(shí)間不充分;

4.灰分太大，以及包裹了焦炭顆粒，使燃燒速度減慢或者進(jìn)料太多，爐排上的面料層太厚，氣固不能良性混合;進(jìn)料少或者爐排料層薄蓄熱能力不足。