生物质高效供热方式

生物质作为一种高品位的低碳能源，直接燃烧供热的方式存在很多弊端。采用梯级利用的方式，能够大幅度提高生物质能量利用效率，降低供热成本和碳排放。

生物质作为一种低碳能源，应用日渐广泛。但是，直接使用生物质锅炉对外供蒸汽或供暖，并不是最优方案，还能够优化。

生物质燃料本身含有水分，储存的过程也容易受潮，总含水量较高，达到30%以上。这些水分对锅炉效率影响较高。燃烧过程中，燃料热量会有一部分将水加热成水蒸气，水蒸气随烟气排出，这部分热量被浪费了。

蒸汽锅炉无法通过余热回收的方式将烟气中的水蒸气热量回收，热水锅炉则可以利用热泵回收这些热量。烟气中的水蒸气热量有多少呢？除了水分汽化外，生物质中氢元素燃烧产生的水蒸气也包含在内，烟气中水蒸气含量可达20%，将排烟温度降低到25℃以下，可以提高燃料利用效率30%左右。

但是，为什么很多生物质锅炉的设计效率在90%左右呢？原因在于，计算标准采用了生物质的低位热值，并没有把水蒸气的热量算在里面。在这个计算标准下，如果进行烟气深度余热回收，燃料利用效率可达120%。

另外，生物质燃烧产生很高的温度，但是在供暖中加热热网水，传热温差很大，能量品位损失严重。这种损失可以用来驱动热泵回收低温余热。

由此可见，生物质锅炉存在三个问题：

第一，生物质燃料含水量高，降低了产热的效率；第二，生物质锅炉排烟热损失很高，余热回收潜力巨大（仅适用供热水的锅炉，供蒸汽锅炉不易回收）；第三，生物质锅炉内部传热温差很大，具有驱动热泵回收余热的能力（也只适用供热水的锅炉）。

可以看到，上述问题中，第一个问题是普遍现象，第二个、第三个问题是供热水锅炉的情况。因此，改进的生物质高效供热技术也分为两类：

生物质锅炉供蒸汽提效技术

由于蒸汽温度较高，蒸汽锅炉的排烟温度也很高。这部分热量可以预热锅炉补水，但回收量有限。针对生物质燃料含水率高的问题，可以利用高温烟气干燥燃料。

该技术在生物质蒸汽锅炉前设置了干燥机。生物质燃料在进入锅炉前，先在干燥机中去掉一部分水分。这样，更多的燃料热值就可以在锅炉中用于生产蒸汽。烘干机的热量来自高温烟气，可以用过热烟气直接烘干，也可以与空气换热后，用热空气烘干。

生物质锅炉供热水提效技术

为了提高生物质供热水的效率，除了炉前烘干外，还需要使用热泵技术。热泵有吸收式和压缩式两种常见的类型，吸收式热泵可以用蒸汽、高温热水驱动，COP较低，仅为1.7左右；压缩式热泵用机械能驱动，最常见的是用电动机提供机械能，COP较高，能够达到5以上。

为了尽可能提高锅炉供热水的效率，可将生物质能量梯级利用。生物质高温段热量用于发电，驱动高效的压缩式热泵回收余热；低温段热量用于驱动吸收式热泵回收余热，以及直接加热热水。复合的综合余热回收COP可达2.5以上。为了达到上述目标，需要使用蒸汽锅炉，产生的高压蒸气发电驱动压缩式热泵，发电后的低压蒸汽驱动吸收式热泵。

此时，生物质产生的余热回收能力很大，除了深度回收自身排烟余热外，还可以回收其他余热，包括土壤热量、水源热量、空气热量等。这样，生物质供热水能力大幅提高。

生物质是宝贵的低碳能源，既可以发电，又可以供蒸汽、供热。无论哪种方式，都应进行生物质能量梯级利用，在满足要求的情况下，降低燃料消耗，达到更好的节能减排效果。