生物质锅炉与传统燃煤锅炉工作原理差异
生物质锅炉与传统燃煤锅炉工作原理差异
燃料特性差异奠定不同基础
生物质锅炉燃料为农作物秸秆、林业废弃物、木屑、稻壳等生物质。这些燃料富含纤维素、半纤维素和木质素等有机物质，具有挥发分高、固定碳含量相对较低、含氧量高、水分含量波动大（通常在 10% - 20%）等特点。例如秸秆，其挥发分含量可达 70% 左右。而传统燃煤锅炉使用煤炭，煤炭含碳量高，固定碳一般占 50% - 90%，挥发分含量因煤种而异，从 10% - 50% 不等，且水分含量相对较低，优质煤种水分含量多在 10% 以下。燃料特性的不同，直接影响后续燃烧过程及锅炉设计。
燃烧过程大相径庭
生物质锅炉燃烧过程
预热干燥阶段：生物质燃料进入燃烧室，受高温辐射和热烟气加热，在 80℃ - 120℃区间，燃料中水分迅速蒸发，为后续燃烧做准备，如秸秆燃料在此阶段水分大量脱离。
挥发分析出与燃烧阶段：温度升至 200℃ - 350℃，生物质有机成分分解，挥发分大量析出，主要含一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体，随即与氧气混合燃烧，使燃烧室温度短时间内可达 800℃ - 1000℃，像生物质颗粒燃料燃烧时此阶段表现明显。
焦炭燃烧阶段：挥发分燃尽后剩余焦炭，通过合理配风，让空气均匀进入焦炭层缓慢燃烧，为锅炉持续供热。
传统燃煤锅炉燃烧过程
预热干燥：煤炭进入炉膛后，也需预热干燥水分，但因煤炭水分含量低，此阶段耗时相对短，且所需热量相对少。
挥发分析出与燃烧：煤炭挥发分析出温度因煤种不同在 300℃ - 600℃，且挥发分燃烧速度较慢，需更精准控制配风，以保证充分燃烧。
焦炭燃烧：煤炭固定碳含量高，焦炭燃烧阶段是主要放热阶段，持续时间长，对炉膛温度维持至关重要，需较高温度和充足氧气保证燃烧完全，燃烧温度通常在 1000℃ - 1500℃。
热量传递细节有别
生物质锅炉热量传递
辐射传热：燃烧室高温火焰和燃烧产物向炉膛水冷壁管辐射热量，使管内水升温汽化。
对流传热：高温烟气在烟道内与对流受热面（过热器、省煤器等）换热，提高工质温度。
导热：受热面内部通过导热将热量从高温侧传至低温侧，如从水冷壁管外壁传至内壁再到管内水。
传统燃煤锅炉热量传递
辐射传热：炉膛高温火焰向水冷壁辐射热量，但因燃烧温度高，辐射强度更大，对水冷壁材料耐高温性能要求更高。
对流传热：高温烟气在烟道与对流受热面换热，由于烟气量及温度波动与生物质锅炉不同，对流受热面设计及布置需适配煤炭燃烧特性。
导热：与生物质锅炉类似，但因燃煤锅炉受热面承受更高温度和压力，对材料导热性能和强度要求更严苛。
总体而言，生物质锅炉和传统燃煤锅炉工作原理虽有相似环节，但因燃料特性不同，在燃烧和热量传递等关键过程存在诸多差异，这些差异也决定了二者在实际应用场景和环保性能等方面的不同表现。