生物質能是一種可再生能源。自然界中的生物質能取之不盡，用之不竭。生物質能具有環境友好性，生物質燃料的CO：凈排放量近似為零；NO,，SO：排放量較低。利用生物質固體成型燃料替代化石燃料，對保護生態環境，發展社會經濟，實施能源可持續發展戰略有著重大的現實意義。
秸稈在生長過程中會吸收一定量的堿金屬元素(如K，Na，Cl，S，Ca，Si，P等)，這些元素以鹽或氧化物等形式存在于生物質機體內，這些物質的熔點相對較低，大部分在700—900℃。當秸稈類生物質固體成型燃料在鍋爐內燃燒時．爐內溫度遠高于堿金屬化合物的熔點．導致爐排上的秸稈灰在800～900 oC時就開始發生軟化．溫度過高時灰分會全部或者部分發生熔化。形成玻璃狀堅硬爐渣，難以清除。另外。煙氣中夾帶著熔化或半溶化的堿金屬硅酸鹽．在接觸到鍋爐內壁面時凝結，不斷積聚，最終產生嚴重的積灰、結渣等問題，富通新能源生產銷售的
木屑顆粒機、
秸稈顆粒機專業壓制生物質成型顆粒燃料。
結渣現象不僅會影響燃燒設備的熱性能，而且會危及燃燒設備的安全性．影響生物質同體成型燃料的推廣應用。本文分析了國內外生物質抗結渣特性的研究現狀，并提出了下一步的研究方向。
生物質固體成型燃料結渣機理
1.1秸稈類生物質的結渣特性
堿金屬與二氧化硅反應生成低熔點的共晶體，共晶體的存在降低了秸稈灰分的熔點，使秸稈灰極易結渣。大多數秸稈灰中堿金屬氧化物(K20，Na20)的含量遠高于煤灰中堿金屬氧化物含量的平均值，這是造成生物質灰熔點比煤灰熔點低且生物質易結渣的主要原因。不同種類的秸稈和不同種植生長環境的秸稈，秸稈灰的結渣特性也不相同。表1列出了幾種生物質灰的組分、堿性指數和發熱量。
幾種生物質灰的組分、堿性指數和發熱量。
1.2不同元素對生物質灰結渣特性的影響
1.2.1K
K元素在秸稈類生物質中以有機物的形式存在，在秸稈燃燒過程中發生氧化和分解反應．形成各種氧化物、氯化物和硅酸鹽等，其最終生成化合物的種類取決于秸稈的種類、燃料組分和燃燒產物在燃燒室內的停留時間。燃燒產物均為低熔點化合物，凝結在飛灰顆粒和受熱面的壁面上，形成初始結渣物，因此飛灰顆粒表面富含K及其化合物，從而使飛灰顆粒更具有粘性，飛灰熔點更低．加速了飛灰結渣及在換熱器表面上的沉積結渣。
1.2.2C1
在燃料燃燒過程中Cl幾乎完全蒸發，生成HCI，C1：和堿金屬氯化物。隨著鍋爐中煙氣溫度的降低。堿和堿金屬氯化物冷凝在飛灰顆粒或換熱器表面上。氯化物具有催化作用，使換熱器管材具有活躍的氧化能力．甚至在管壁溫度很低時也能發生氧化反應。經驗表明，決定生成堿金屬蒸氣總量的因素不是堿金屬元素，而是Cl元素。實際運行經驗也表明．堿金屬含量高而Cl含量低的燃料。其結渣程度要比兩者含量都較高的燃料低一些。
1.2.3si
堿金屬在秸稈類生物質中無論以何種形態存在，在燃燒過程當中．都將與二氧化硅結合生成低熔點的共晶體．生物質灰的主要成分是二氧化硅和堿金屬氧化物。生物質灰在700℃便聚團結渣，就是因為生物質中堿金屬元素的化合物與SiO：發生反應，生成了低熔點的共晶體。二次沉積則是煙氣中的灰顆粒或其它成分通過慣性撞擊、熱轉移、擴散凝結和化學反應與初始沉積層作用而形成的。
1.2.4S
S元素在燃燒過程中生成氣態的SO：，S03和堿性硫酸鹽，大部分S最終轉變為氣態產物。當煙氣急劇冷卻時，硫酸鹽便冷凝在飛灰顆粒或換熱管表面。此外，通過硫酸化反應，S0：被束縛在飛灰中，物料平衡測定和估算表明。生物質燃料中40％～90％的S留存在灰分中，其余部分以S02及SO，的形式隨煙氣排放。灰分固硫率取決于灰分中堿金屬(尤其是Ca)的含量以及除塵效率和技術。實踐表明，當燃燒Ca，S含量低，K含量高的木柴時，燃料的積灰、結渣程度低，與S含量較高的稻草一起燃燒時，則燃料積灰現象很嚴重。
2、國內外生物質固體成型燃料抗結渣特性研究現狀
2.1結渣性能的判別
由于生物質與煤在成灰特性上相近。只是成分含量差異較大。因此．可以利用已有的煤結渣特性研究成果，對生物質結渣性能進行判別．但須要深入研究生物質的物理化學以及燃燒等特性，分析生物質灰分特征等。
閻維平研究表明．由于生物質灰成分中某些成分含量與煤灰差異較大。因此用于判別煤結渣的ST，Rs和FeE03／CaO等方法不適合作為生物質結渣的判別方法，他推薦了B／A．Si02／A1203和G判別方法，這3種生物質結渣判別方法具有較高的可靠性[51，這3種判別方法的界限值對以秸稈為主的生物質燃料具有一定的適用性．但在用于判別木質生物質結渣性能時。須重新確定合理的結渣判別界限值。比較而言．采用堿性氧化物指數來判別生物質結渣特性具有相對較高的可靠性．可以在判別不同產地生物質的結渣特性或不同生物質混合燃料的結渣特性時作為重要的參考依據。
2.2抗結渣方法研究進展
目前．國內外研究人員主要采用以下幾種方法來解決生物質固體成型燃料的結渣問題。
2.2.1原料預處理
研究表明．如果將收割后的秸稈放置在農田內。其含有的大部分K元素就會被雨水沖洗掉。由于堿金屬被脫出。使用經過雨水沖洗的秸稈。結渣問題會大大減輕。試驗表明，使用60～70℃的水對秸稈進行洗濾。可脫出秸稈中95％的K和Cl元素。另外，在秸稈的收集運輸過程中，應避免混入含有SiO：的泥沙，防止K和Na等元素的化合物與SiO：發生反應，從而生成低熔點的共晶體。
2.2.2添加劑
S．P．Bhattacharya研究表明。使用添加劑(如石英砂、氫氧化鋁、氧化鋁或粉煤灰等)能有效阻止生物質灰結渣。當混有大顆粒石英砂的生物質燃料在流化床中燃燒時。石英砂可提供大量表面積來捕捉精細的飛灰聚集物，使之離床，從而防止結渣。丹麥的研究人員對添加劑(包括石英砂、磷酸氫鈣、石膏、膨潤土)進行了研究，每種添加劑的用量為秸稈質量的5％。試驗結果表明，石膏和磷酸氫鈣的抗結渣特性較差。膨潤土的抗結渣特性較好，但是價格較為昂貴。Shaojun Xiong在玉米秸稈中添加高嶺土和方解石進行試驗．結果表明．采用添加劑可使玉米秸稈灰熔點升高100～200 oC。燃料的結渣傾向大大降低，當添加3％的添加劑時，秸稈灰渣量(干重)減少113-112，方解石抗結渣的效果比高嶺土要好，渣塊直徑較小且易碎。
馬孝琴在小型燃燒裝置上對秸稈、秸稈與添加劑混合物進行了燃燒試驗，并對燃燒過程中凝結在金屬管道表面的沉積物和旋風分離器分離出的灰進行了分析。使用的添加劑有高嶺土、硅藻土、氫氧化鋁、碳酸鈣、燃煤飛灰等。試驗結果表明．采用高嶺土、燃煤飛灰和硅藻土等添加劑可以減少沉積物中水溶性K和Cl的含量．進而減輕秸稈燃燒過程中的結渣腐蝕。
2.2.3燃料顆粒密度
樊峰鳴研究發現，固體成型燃料顆粒密度小于1．05 g／cm3時，燃料燃燒結渣率小于1．2％，成型燃料顆粒密度大于1．05 g／cm時．燃料燃燒持續時間長．造成爐膛中心溫度過高。提高了燃料的結渣率。
2.2.4確定適宜的燃燒溫度和進行合理的鍋爐結構設計
采用各種措施(如水冷震動爐排等)將鍋爐燃燒溫度控制在900 oC以下。對鍋爐內部結構進行精心設計。避免攜帶低熔點顆粒的熱氣體與換熱面接觸等，也是抗結渣的有效措施之一。
3、存在的主要問題
目前。關于生物質結渣特性的研究還存在如下問題。
①對生物質的物理化學性質及燃燒過程的研究分析還比較少，灰渣塊的化學成分還不確定，積灰結渣的原因還有待于進一步的分析。
②不同用量、不同種類的添加劑．2種或2種以上混合添加劑，添加劑的不同添加方式的抗結渣效果尚不明確。
③對摻有添加劑的生物質固體成型燃料進行了結渣特性研究，而對其燃燒特性還缺乏深入的研究。實際上，燃燒特性是衡量生物質固體成型燃料的重要指標之一。不能因為使用添加劑而影響燃料的燃燒性能。
4、結束語
秸稈類生物質本身固有的特性導致了生物質固體成型燃料在使用過程中產生不同程度的結渣現象。阻礙了生物質固體成型燃料的推廣利用。通過分析。筆者認為應在燃料顆粒密度、燃料燃燒特性、添加劑種類和用量、添加劑添加方式等方面開展研究。以解決燃料結渣問題。
①生物質固體成型燃料的結渣性能除受秸稈生長的土質影響外。還受燃料顆粒密度的影響。因此．應綜合考慮生物質燃料成型壓力、燃燒狀況等因素，尋求適宜的顆粒密度，最大限度地降低生物質固體成型燃料的結渣性。
②多數生物質原料中無機元素的含量較高，這是導致生物質燃料結渣的主要原因。通過加入適量添加劑(如A1203，CaO，MgO，白云石，高嶺土，硅藻土，燃煤飛灰等)可以提高灰的軟化溫度，減少燃料積灰結渣。添加劑的種類和用量是未來研究的重點。
③對秸稈類顆粒燃料的燃燒特性進行研究，以提高其燃燒性能。并為燃燒器的結構設計提供參考數據。
