循环流化床秸秆锅炉项目
基于循环流化床气化的间接耦合生物质发电技术应用现状
基于循环流化床气化的间接耦合生物质发电技术应用现状摘要：基于循环流化床（CFB）气化的间接耦合发电目前是我国燃煤电厂利用生物质的主导技术。
本文介绍了基于CFB气化的间接耦合生物质发电技术在国内外的应用，比较了欧洲和我国燃煤电厂应用生物质气化耦合发电系统的主要技术特点，深入分析和评价了燃煤间接耦合生物质发电系统运行及设计的经验、关键技术问题及经济性。
结果表明：生物质特性对燃气系统的配置、设计及运行影响显著，而低热值燃气的高共燃率掺烧则对锅炉燃气燃烧系统设计和燃烧运行提出了较高的控制要求；针对我国燃煤电厂主要使用秸秆类燃料、负荷率低和锅炉深度低氮燃烧的特殊性，在燃料特性和高共燃率影响等值得关注的重要方面提出了建议。
发电是我国生物质能利用的最主要方式[1]。
目前，我国生物质发电主要是通过直接燃烧，但直燃发电因机组容量小、参数低，故经济性不高，显著制约了生物质的利用量。
生物质发电也可通过现役燃煤电厂共燃（称燃煤耦合生物质发电）的方式，借助大型燃煤发电机组高效、低污染的技术优势，显著提高发电效率。
燃煤耦合生物质发电又分为直接共燃、间接和并联耦合3种技术途径[2]。
直接共燃是将生物质与煤掺混后共同制粉和混烧，或对生物质进行单独处理粉碎后送入燃煤锅炉与煤混烧；间接耦合是利用专设气化炉将生物质气化，燃气进入锅炉与煤混烧；并联耦合则利用单独锅炉进行生物质燃烧，产生的蒸汽进入燃煤机组的蒸汽系统发电。
直接共燃技术在我国已有一定的示范应用[3-4]，但主要因生物质电量计量困难而难以获得政策激励，极少进入商业化运行[5]。
而间接耦合发电技术克服了电量计量的问题，近年已成功实现商业应用[6]，并受到政府和业界的关注和重视。
目前，我国正在推行燃煤耦合生物质发电技术的应用，在2018年推出的58个技改试点项目中，55项采用间接耦合发电技术[7]。
相对于直接共燃技术，燃煤间接耦合生物质（简称间接耦合）发电技术在国外应用很少，我国刚开始推广商业应用，针对间接耦合发电技术应用和运行经验的公开报道不多，因此本文主要综合和比较国内外间接耦合发电技术的应用，分析主要的设计和运行经验，以期为该技术在国内的应用提供参考。
安徽某130Th生物质循环流化床锅炉给料系统提升改造
Mechanical & Chemical Engineering256《华东科技》安徽某130T/h 生物质循环流化床锅炉给料系统提升改造方旭东1.2，聂晓蜜1.2，宋菲菲1.2，于 翔2（1.杭州锦江集团有限公司，浙江 杭州 315000；2.浙江锦鑫建设工程有限公司，浙江 杭州 315000）摘要：安徽某生物质电厂因炉前给料系统给料不均，造成锅炉经常正压烟气反窜、频繁堵料，通过对该电厂炉前给料系统的改造，解决了堵料，实现了机组稳定满负荷运行、环保排放稳定达标，可作为生物电厂炉前给料系统设计的参考。
关键词：循环流化床锅炉；生物质燃料；炉前给料系统；氮氧化物因地区差异大，生物质燃料种类多且杂，生物质锅炉燃料特性差别较大[1]，如何做到均匀连续给料运行成为了生物质锅炉相关的一个行业难题。
安徽某生物质电厂设计一台130T/h 高温高压生物质能循环流化床锅炉，配设1×30MW 高温高压凝气式汽轮发电机组（9.81MPa、540℃），于2019年3月完成机组72+24小时试运转后正式投产，自投产以来因为给料系统存在问题导致焚烧发电系统运行不稳定，高频次堵料、烟气反窜回火；严重时甚至造成锅炉系统解列，生产运营存在较大挑战。
为解决此问题，决定对炉前给料系统进行完善改造。
1 生物质给料系统现状 目前生物质电厂给料系统主要有“活底料仓”、“炉前缓存仓+二级给料螺旋”、“裤叉分料器+一级给料螺旋”及“打包上料+炉前破碎”等几种[2]。
“活底料仓”主要包括投料料仓、进料槽、给料螺旋、给料阀门等组成，能减少输送过程中出现死区，出料相对平缓；但系统较复杂、对燃料的适应性较差，对燃料的种类有要求，易造成过载、跳机，下料口易堵；“裤叉分料器+一级给料螺旋”主要由裤杈分料器和给料螺旋组成，系统简单，给料分配不均匀，密封性和连续性相对较差，本文所述生物质发电厂改造前采用的是此型式的给料系统；“打包上料+炉前破碎”主要由料仓、破碎机、给料螺旋等组成，本套系统组成较全面，且经过破碎的燃料更均匀，也不容易堵塞，但运行较繁杂且投资成本相对高；“炉前缓存仓+二级给料螺旋”主要由炉前给料仓、给料螺旋等组成，但燃料对设备的磨损程度相对较大，据分析，此给料系统具有相对成熟、燃料适应性强，应用业绩多，建议优先采用[2]；本文所述的安徽某生物质电厂改造方案就是在“炉前缓存仓+二级给料螺旋”形式的给料基础上设计的。
130 th 生物质循环流化床锅炉的设计与运行
第36卷第5期2021年10月Vol.36No.5Oct.2021电力学报JOURNAL OF ELECTRIC POWER文章编号：1005-6548（2021）05-0404-07中图分类号：TK6文献标识码：B学科分类号：47040DOI：10.13357/j.dlxb.2021.049开放科学（资源服务）标识码（OSID）：130t/h生物质循环流化床锅炉的设计与运行任高飞1，王军2，王君峰3，龚迎莉1，王瑀3，杨海瑞1，张缦1（1.清华大学能源与动力工程系，北京100084；2.中国舰船研究院，北京100101；3.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，哈尔滨150046）摘要：生物质能是我国颇具发展潜力的可再生能源，也是实现生物固碳、绿色碳减排的载体。
生物质发电有迫切的社会需求，其中，直燃发电技术在实现生物质大规模的资源化、减量化和无害化利用方面更具优势。
循环流化床由于具有燃料适应性广、污染物控制成本低的优点，在生物质直燃发电领域得到广泛应用。
分析了生物质燃料的金属含量、挥发分、热值、灰分、硫分等方面的特殊性，针对生物质燃料的特殊性，开发了一台燃用生物质混料的130t/h高温高压生物质循环流化床锅炉，锅炉设计针对生物质燃料的特性，通过综合考虑燃料成分配比、床温的选取、风量的分配、燃料停留时间的控制，解决了床温控制、高炉膛结渣、回料阀聚团、尾部对流、受热面的积灰、锅炉受热面的腐蚀，以及分离器后燃现象等问题，在解决燃尽、污染物排放以及炉膛结渣等方面，锅炉的效能明显优化。
在投运6个月后，对该机组进行了运行评估，数据表明，设计值与运行值吻合良好，未出现由于积灰、结渣、腐蚀等问题而造成停炉，达到了设计要求。
关键词：生物质直燃发电；循环流化床锅炉；高温高压；设计；床温控制；高炉膛结渣；回料阀聚团；尾部对流；受热面的积灰；锅炉受热面的腐蚀；分离器后燃Design and Operation of130t/h Biomass Circulating Fluidized Bed Boiler REN Gao-fei1，WANG Jun2，WANG Jun-feng3，GONG Ying-li1，WANG Yu3，YANG Hai-rui1，ZHANG Man1（1.Department of Energy and Power Engineering，Tsinghua University，Beijing100084，China；2.China Ship Research and Development Academy，Beijing100101，China；3.Harbin Boiler Company Limited，Harbin150046，China）Abstract：Biomass energy is the most potential renewable energy in China,and it is also the carrier to realize bio⁃logical carbon sequestration and green carbon emission reduction.Biomass power generation has urgent social needs.Among them,direct combustion power generation technology has more advantages in realizing large-scale resource utilization,reduction and harmless utilization of biomass.Circulating fluidized bed（CFB）is wide⁃ly used in biomass direct combustion power generation due to its advantages of wide fuel adaptability and low ＊收稿日期：2021-08-05作者简介：任高飞（2000—），男，本科生，主要进行生物质循环流化床锅炉等方向的学习，rgf18@；王军（1971—），男，工程师，主要从事能源利用方面的研究；王君峰（1982—），男，高级工程师，主要研究方向为循环流化床锅炉，186****5537@；龚迎莉（1976—），女，硕士，工程师，主要研究方向为能源化工的测试技术，ylgong@；王瑀（1991—），男，工程师，主要研究方向为CFB锅炉，dao_3@；杨海瑞（1972—），男，博士，教授，主要研究方向为气固流态化理论与技术；张缦（1971—），女，博士，副教授，主要研究方向为循环流化床燃烧与技术等。
流化床垃圾焚烧锅炉的现状与前景
流化床垃圾焚烧锅炉的现状与前景【摘要】流化床垃圾焚烧锅炉是一种重要的垃圾处理设备，能有效将垃圾进行焚烧，减少垃圾的体积和污染排放。
本文从现状、优势、发展趋势、环保领域应用和资源化利用作用等方面探讨了流化床垃圾焚烧锅炉的重要性。
通过展望未来发展、总结意义和提出建议，希望能够推动流化床垃圾焚烧锅炉在环保领域的进一步发展，实现资源的有效利用和减少环境污染。
流化床垃圾焚烧锅炉在实践中已经取得了一定的成就和应用效果，在未来有望在垃圾处理领域发挥更大的作用，提升城市垃圾处理效率和环境保护水平。
【关键词】流化床垃圾焚烧锅炉、环保、资源化利用、发展趋势、优势、应用、未来、意义、建议。
1. 引言1.1 介绍流化床垃圾焚烧锅炉的背景流化床垃圾焚烧锅炉利用了流化床技术的优势，通过使固体颗粒在气流中呈现流动状态，使得燃烧更加充分、热效率更高，同时排放的废气中的有害物质也得到有效控制。
这种技术不仅可以有效处理垃圾，同时还能够产生热能或发电，实现资源的再利用，具有很高的环保和经济效益。
在当前环境保护意识不断增强的背景下，流化床垃圾焚烧锅炉的应用前景十分广阔。
它不仅可以有效减少垃圾对环境的污染，还可以促进能源的可持续利用，为城市环境和经济发展带来新的机遇和挑战。
加强对流化床垃圾焚烧锅炉技术的研究和推广具有重要的现实意义和战略意义。
1.2 探讨流化床垃圾焚烧锅炉的重要性流化床垃圾焚烧锅炉是一种环保、高效的垃圾处理技术，其重要性不言而喻。
流化床垃圾焚烧锅炉可以有效减少垃圾对环境造成的污染。
传统的焚烧方式会产生大量有毒气体和灰渣，对大气和土壤造成严重的污染，而流化床垃圾焚烧锅炉采用了先进的燃烧技术，可以高效清洁地处理垃圾，减少对环境的危害。
流化床垃圾焚烧锅炉还可以实现垃圾资源化利用，减少对原生资源的消耗。
通过垃圾焚烧，可以回收利用垃圾中的有机物和能量，生产出热能和电能，减少对传统能源的依赖，节约能源资源。
流化床垃圾焚烧锅炉还可以有效缓解城市垃圾处理的压力，解决垃圾处理难题。
循环流化床与炉排炉的比较因素
纯烧秸秆的锅炉主要有机械炉排炉和循环流化床秸秆锅炉,现将它们的部分性能对比如下：（1）应用情况：机械炉排炉在国外有成熟的长期运行经验，使用数量最多，已有许多定型产品，近来国内也有较多使用。
从目前使用情况来看，国外炉排炉目前普遍认可的是丹麦BWE公司的振动水冷炉排炉；而循环流化床秸秆燃烧炉以德国KARLBAY公司的差速床技术为代表。
近段时间，循环流化床秸秆燃烧炉在国内使用较广泛（2）炉型尺寸：由于燃料在炉排炉内的搅拌程度、气体分布、整体反应速度不及流化床炉速度，使得秸秆在炉排炉内的停留时间比流化床焚烧炉长，断面热负荷小于流化床，造成炉排炉占地面积大，而流化床瘦而高。
（3）用燃料对象：炉排炉要求燃料热值保持相对稳定；而流化床密相区有大量的高温物料，床层的热容量大，燃料适应性强。
（4）二次污染控制：由于循环流化床采用低温（850~950℃）、分级燃烧，限制了热力型氮氧化物的形成，同时床中加入合适的吸附剂（如石灰石粉），可以大大降低SO2和HCl的排放。
而炉排炉燃烧温度高，烟气中污染物浓度高。
因此，从燃烧过程控制二次污染来看，流化床炉要优于炉排炉。
（5）燃料预处理：炉排炉一般只设简单的预处理系统；上料系统复杂。
而循环流化床燃烧炉对燃料预处理要求较高，对燃料粒径具有较严格要求，需要将秸秆进行一系列破碎、筛分等处理，使其尺寸、状况均一化，入炉秸秆尺寸一般要求为150~200mm，该部分投资费用较高，但上料系统简单。
（6）高温腐蚀情况：秸秆燃烧中含有较高的氯和钾，燃烧过程中会形成HCl和碱金属低共融化合物，会发生高温腐蚀。
炉排炉通常靠采用高温耐腐蚀材料做过热器，价格较高，而循环流化床锅炉通过炉内脱氯和设置外置式换热器，可有效减轻高温腐蚀。
（7）磨损情况：炉排炉中由于秸秆燃烧过程均发生在炉排表面上，炉排相对较长，炉型较大，磨损相对较轻；循环流化床炉的布风板、周围水冷壁及后面尾部受热面和炉墙的磨损均比炉排炉明显。
110t／h高温高压燃生物质循环流化床锅炉设计介绍
５ ． １ ４ ８ １ ． ３ ７ ８ ｌ ０ Ｏ
２ ） 灰熔 融 性
生物质 灰熔 融性见 表 ２。
表 ２灰熔融性表 （ ℃）
样 品名称
ＤＴ Ｓ Ｔ Ｆ Ｔ
棉秆
９ ３ ０ ， １ ２１ ０ １ ４ ５ ０
稻秆
８ ４ ８ ９ ５ ６ １ ２ ４ １
公 司开 发 、 设 计及 制造 。
活垃 圾污 水 中 的有机 物约 ０ ． ５ ６亿 吨 ， 我 国生 物质 能 资源 潜 力 折合 ７亿 吨标 煤左 右 ， 而目 前 年 实 际使 用 量 为 ２ ． ２亿 吨 标 煤 左 右 。 生 物 质 是一 种清 洁 的低 碳 燃 料 ， 其含 硫 和含 氮 量
２ ８
余 热 锅 炉
２ Ｏ １ ４ ． ３
ｌ ｌ ０ ｔ ／ ｈ 高温高压燃 生物质循环流化床锅炉 设 计介绍
１ ） ． 中建电力建设有限公司 王 自强 胡建文 黄聪乐 ２ ） ． 杭州锅炉集团股份有限公司 任旭峰
摘
要
针对 生物质燃料特 点， 简单介绍 生物质锅 炉的结构 及设计特点。
给水 温度 （ Ｂ ． ＭＣ Ｒ）
１ ）锅炉 燃料
２ １ ５ ℃
多， 是一种清洁燃 料， 生 物 质 对 生 态 环 境 的 最 大贡 献还 在 于其 具 有 Ｃ Ｏ， 零排 放 的特 点 。
该 工 程燃 料 为 １ ０ ０ ％ 生物 质 ， 燃 料 由多
种生物质 组成， 包括黄秆 （ 稻杆、 麦秆 ） 、 灰
均较低， 同 时灰 分 份 额 也 很 小 ， 所 以燃 烧 后 Ｓ Ｏ， 、ＮＯｘ和灰 尘 排放 量 比化石 燃 料要 小得
２ ．锅炉 基本 数据
循环流化床锅炉焚烧生物质燃料的研究进展
循环流化床锅炉焚烧生物质燃料的研究进展摘要：生物质废弃物产量的与日俱增及环保要求的不断提高使循环流化床燃烧技术逐渐在生物质废弃物的处理和利用方面扮演越来越重要的角色。
该文综述了采用循环流化床锅炉用生物质废弃物(林业废弃物、农业废弃物)作为燃料进行焚烧处理的国内外现状，详细介绍了废弃木材、秸秆、稻壳、果核、橄榄饼、甘蔗渣和向日葵茎干这些生物质废弃物在循环流化床锅炉里燃烧的研究和应用现状，指出了目前存在的问题及努力的方向。
0引言煤、石油、天然气等化石燃料从20世纪70年代就开始大规模的开采，其存储量急剧减少。
据预测，地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在200年和30～40年以内耗竭，而天然气按储采比也只能用60年。
目前，寻找替代能源已经引起全社会的广泛关注[1，2]。
生物质能是一种可再生能源，来源十分丰富。
它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。
当前，生物质燃料的消耗已占世界总能源消耗的14%，在发展中国家这一比例达到38%。
据世界粮农组织(FAO)预测，到2050年,以生物质能源为主的可再生能源将提供全世界60%的电力和40%的燃料，其价格低于化石燃料。
生物质燃料的开发利用已经成为世界的共识[3-5]。
在众多的生物质能源转换技术中，直接燃烧是高效利用生物质资源最为切实可行的方式之一[6]。
循环流化床CFB(Circulating Fluidized Bed)燃烧技术由于在替代燃料、处理各种废弃物和保护环境三方面具有其它燃烧技术无可比拟的独特优势而逐渐受到各国的关注[7，8]。
利用该技术处理生物质是20世纪80年代末开始的，国外已具有相当的规模和一定的运行经验，而在中国的应用刚刚起步[9，10]。
了解生物质废弃物在CFB锅炉里燃烧的研究与应用现状对生物质废弃物进一步的回收利用以及解决能源问题都将具有非常重要的指导意义。
以此为出发点，本文对国内外采用循环流化床燃烧装置焚烧生物质废弃物燃料的现状进行介绍，并对未来进行了展望。
燃煤矸石的循环流化床锅炉
220t/h燃煤矸石循环流化床锅炉的设计摘要：本论文介绍的是一台220t/h燃用煤矸石循环流化床锅炉的设计。
由于煤矸石自身具有硬度大、热值低的特点，本设计首先在分析燃料的基础上，结合国内外循环流化床锅炉的设计经验，选择了合适的锅炉结构，并选择与燃料合适的运行参数，通过进行热力计算和强度计算，确定锅炉各部分结构尺寸。
热力计算是循环流化床锅炉设计、改造所必须的计算，根据热力计算可确定锅炉的燃料消耗量、锅炉效率及各受热面大小等设计参数，是锅炉强度计算、水动力计算、烟风阻力计算的基础。
计算过程中需要参考许多与燃煤矸石相适应的热力计算参数。
强度计算是确定锅炉汽水系统壁厚的主要依据，保证所设计锅炉的安全性。
在此基础上绘制了锅炉结构总图及零件图。
关键词：循环流化床；锅炉设计；煤矸石；热力计算；强度计算Abstract：Described in this paper is a 220t/h circulating fluidized bed combustion boiler’s design with coal gangue combustion. As a result of coal gangue its own features ofhardness and low calorific value, the design is based on the analysis of fuel thentake the circulating fluidized bed boiler at home and abroad and the experience ofthe design for reference ,I select the appropriate boiler structure, and select theappropriate operation parameters for the fuel,determine the structure of the variousparts of the boiler size through the thermal and intensity calculation.Thermalcalculation is the necessary calculation of circulating fluidized bed boiler designor modifying, which can determine the design parameters such as fuelconsumption, the size of heating surface and efficiency of the boiler.it is the basisof the strength calculation, water power calculation and the smoke wind resistancecaculation.and it need a number of reference parameters of the thermodynamiccalculation adaptitng to the burning coal gangue. Strength calculation is todetermine the wall thickness of boiler’s steam and water system ,and it ensures thesafety of the designed boiler.And I make the boiler’s structure CAD drawings andcomponents drawings on the basis of above.Key words：circulating fluidized bed; boiler design; coal gangue; heat calculation; intensity calculation引言我国循环流化床燃烧基本成熟，制造和运行成本都较低，在保证高效燃烧的基础上能显著降低废弃物排放，可以满足目前世界上最严格的环保标准。
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循环流化床秸秆生物质燃烧发电锅炉项目
中国科学院工程热物理研究所
一、项目的背景意义
随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料却迅速地减少。
因此，寻找一种可再生的替代能源，成为社会普遍关注的焦点。
生物质能是一种理想的可再生能源，它来源广泛，每年都有大量的工业，农业及森林废弃物产出。
在目前世界的能源消耗中，生物质能消耗占世界总能耗的14%，仅次于石油、煤炭和天然气，位居第四位。
而在发展中国家，生物质能占较大的比重，达到50%以上。
据统计全球生物质能占可再生能源资源35%,在可再生资源中位居首位。
1996年的我国生物质产量(主要是农作物秸杆)7.05亿吨,而当年利用量不足30%，这说明我国生物质能的利用潜力还很大。
利用生物质能发电是生物质利用的一种重要方式之一。
瑞典和丹麦的大城市都是利用生物质，通过热电联产的方式进行区域集中供热的。
生物质与化石燃料相比，具有以下优点：1、可再生性；2、低污染性：SOx、NOx排放浓度低；3、生物质作为燃料时，在生长周期内，对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应。
我国对燃烧生物质发电的上网电价给予了充分的优惠，目前，燃烧生物质发电的上网电价为当地燃煤发电上网电价的基础之上增加0.25元/KWh，这项政策的出台，必将推动生物质燃烧发电成套技术及设备在我国的空前发展。
河北是一个农业大省，每年秸秆的产量巨大。
目前，一部分生物质燃料分散燃烧利用，大部分就地焚烧。
如何避免直接就地焚烧带来的污染，同时利用生物质的热能，这是值得我们深入研究课题，同时急需相关技术和装备。
循环流化床锅炉燃料适应性广，可同时燃用多种燃料；环保特性优越，排放满足国家标准；炉内换热均匀，热回收效率高，运行稳定；灰渣利用性高。
基于循环流化床锅炉所具有的上述优点，人们自然将目光转向采用循环流化床技术来利用生物质能源，日本、美国和欧洲各国都在研究开发燃用生物质的循环流化床锅炉技术和产品。
二、秸秆类生物质燃烧与采用循环流化床所遇到的问题
1、秸秆类生物质的燃烧特性表现为：挥发分析出、着火迅速，燃烧主要集中在挥发分的气相燃烧，固定碳所占的燃烧份额很小，但是固定碳的燃尽性能较差，如何实现挥发份有效的快速燃烧和固定碳的燃尽；
2、秸秆类生物质中含有较多的碱金属元素(主要是指钾和钠)，在生物质燃烧过程中，主要表现为灰的粘结性较强，在炉膛内容易发生结渣、堵塞，在尾部受热面上发生积灰，影响循环流化床锅炉安全、稳定的运行。
3、秸秆类生物质中含有少量的硫和氯，燃烧过程中会产生一定量的SO2和HCl，对尾部受热面形成腐蚀，如何有效地避免受热面管壁的腐蚀；如何有效的去除尾部受热面管壁上的积灰。
4、如何有效的收集烟气中的飞灰，以及飞灰的再利用。
5、如何增强对秸秆类生物质成分变化的适应性，秸秆类生物质水分的波动性会影响运行工况。
6、针对中国实际情况，如何实现不同秸秆混烧的前处理和加料问题。
针对以上问题，中国科学院工程热物理研究所采取了一系列应对措施，基本上解决了掺烧或纯烧生物质循环流化床锅炉中存在的一系列问题。
通过对秸秆类生物质燃烧特性、成灰特性以及排放特性的研究，在中试试验装臵中完成了生物质燃烧、热解等一系列的试验，形成了能够进行工程应用的生物质循环流化床锅炉燃烧技术。
三、工程热物理研究所（IET）循环流化床燃烧技术
中国科学院工程热物理研究所长期致力于发展循环流化床燃烧技术。
从1984年建成国内第一台2.8MWt循环流化床燃烧工业化装臵至今，与国内多家锅炉厂合作，开发成功了10t/h、35t/h、75t/h、130t/h、220t/h、410t/h、480t/h、670t/h蒸发量等系列容量的循环流化床锅炉。
采用该所技术所生产的循环流化床燃煤锅炉，已达到1500多台，在国内占据70％以上市场份额。
近年来，中国科学院工程热物理研究所不断扩展新的研究领域，包括生物质焚烧技术、煤泥、造纸污泥、生活污泥焚烧技术、煤热解和气化技术等。
在中试焚烧试验装臵上，完成了生物质、污泥、垃圾燃烧特性和排放特性的中试试验，试验结果表明：采用循环流化床燃烧技术，飞灰含碳量较低、燃烧充
分、烟气和飞灰排放均满足国家相关的环保标准，可直接进行工程应用。
中国科学院工程热物理研究所生物质循环流化床燃烧技术特点是：秉承循环流化床锅炉的优点，并对生物质进行针对性研究开发，特别关注生物质燃烧过程中的结团和结渣、高低温受热面腐蚀、生物质的加料、尾部受热面的吹灰技术等问题。
针对开封锅炉厂提出的12t/h蒸发量，蒸汽温度：400℃，燃烧玉米秸秆生物质发电项目(生物质秸秆的分析资料如表1至表4所示)，中国科学院工程热物理研究开发的循环流化床生物质锅炉主要特性表现在如下几个方面。
1、生物质循环流化床锅炉设计
(1) 炉膛的设计
同常规的燃煤循环流化床锅炉相比，为了适应秸秆类生物质燃烧的需要，锅炉炉膛发生了变化，主要表现在炉膛结构设计，炉膛底部采用带有专利技术的布风板，包括进料位臵和返料位臵和方式，来实现秸秆类生物质在床层内的强烈掺混、干燥和低温燃烧，可以实现秸秆类生物质的良好流化，避免了生物质的结团；床料只参与循环，不易磨损，秸秆类生物质中易燃部分一次性燃烧完毕，并为固定碳部分留有充分的燃烬时间和条件。
通过合理布臵炉膛的受热面，降低了炉膛出口的温度水平，保证进入返料器循环灰的温度低于850℃，这对于分离、返料回路的畅通以及降低后面过热器表面的积灰是至关重要的。
(2) 物料分离及循环
采用专利的分离器技术和返料器技术，使得床料进行循环，未燃烬的可燃部分在此被分离并携带回炉膛继续燃烧，控制合适的进出口温度，避免循环物料在循环回路中搭桥和堵塞。
2、操作参数的选择
实际上，秸秆类生物质燃烧的最主要问题就是结团、积灰和结渣。
除了燃料本身的特性(主要指灰分的组成)，合理的锅炉结构设计之外，锅炉运行中操作参数选择也至关重要。
例如烟气温度，管子受热壁面的温度、材料以及所在的位臵，燃烧的环境，烟气中氧含量等。
通过严格控制床层和炉膛出口的燃烧温度、分离性能、过量空气系数、尾部烟道的烟气流速，能够避免和解决燃烧秸秆类生物质出现的积灰、结渣问题。
由于过热的蒸汽温度只有400℃，氯的高温腐蚀可以大大降低；同时，由于管壁温度不高，灰的粘性大大削弱；采用纵臵式的过热器，选取较高的烟气流速，可以避免生物质燃烧灰在过热器管壁上的积灰，保证了锅炉的蒸汽参数以及维持锅炉的整体出力。
3、尾部烟道设计、吹灰技术及除尘方式的选择
秸秆类生物质燃烧形成灰主要以飞灰的形式离开分离器进入尾部烟道，根据灰的成分分析，灰中硅、钾、钠、钙的含量较多，灰在受热面管壁的粘结相比磨损要严重许多，因此，尾部受热面的烟气流速选择非常重要，合理选择流速，可以避免受热面的积灰，同时配备专有的吹灰系统以及布袋除尘器来有效的收集烟气中飞灰。
4、环保性能的保证
循环流化床燃烧技术的温度水平和物料循环方式有助于秸秆类生物
质中钙、镁及钾对S和Cl的反应和自脱除，避免了尾部受热面的酸性腐蚀，使烟气排放符合国家环保标准。
由于采用单一秸秆类生物质燃烧，灰渣中营养成份很高，可以直接施用于农田。
中国科学院工程热物理研究所通过对秸秆类生物质燃烧特性、成灰特性以及排放特性的研究，在中试试验装臵中完成了生物质燃烧、热解等一系列的试验，形成了能够进行工程应用的生物质循环流化床锅炉燃烧技术。
四、基本方案
针对秸秆类生物质的特点，中国科学院工程热物理研究所在已有的循环流化床锅炉技术基础上，开发出了适应秸秆类生物质的循环流化床锅炉，避免或解决了生物质燃烧及换热过程中的积灰和结渣问题，并且能够长期稳定运行。
烟气的排放满足国家相关的环保标准，灰渣含碳量低，可以实现飞灰的综合利用。
针对生物质分类，对于玉米秸秆，可以纯烧和混烧；对于麦杆和稻秆需要混烧，生物质混烧重量比率达到80％左右。
锅炉容量可以含盖75t/h及以下容量；生物质循环流化床锅炉可以应用于新建项目，也可以在已有电厂和供热系统中，对原有锅炉实行技改来实现。
表1 河北省某地生物质元素分析
项目Car Har Oar Nar Sar
玉米秸杆44.87 4.00 32.78 1.01 0.20
小麦秸杆43.56 4.12 33.54 0.85 0.21 烟煤66.87 3.66 7.62 0.68 1.22
表2 河北省某地生物质工业分析
项目Aar % Mar % Vdaf % Qnet,ar kcal/kg 玉米秸杆7.34 9.80 68.06 3751 小麦秸杆7.98 9.74 72.04 3748 烟煤15.10 4.54 24.60 6180
表3 河北省某地生物质灰熔点温度
项目DT℃ST℃FT℃
玉米秸杆1080 1130 1160
小麦秸杆760 780 790
烟煤1150 1300 1350
表4 河北省某地生物质灰成分分析
灰成分单位玉米秸
秆
小麦秸
杆
烟煤
SiO2% 56.68 52.87 58.72 Al2O3% 7.4 3.53 21.26 Fe2O3% 2.65 1.41 11.22 CaO % 8.1 6.55 2.70 MgO % 5.41 3.61 0.54
Na2O % 2.27 2.44 0.12 K2O % 13.84 26.05 2.05 TiO2% 0.44 0.22 0.84 P2O5% 1.3 1.3 0.22。