選擇生物質(zhì)來產(chǎn)生熱量是小型農(nóng)場經(jīng)營的一個選擇，目的是降低化石燃料熱水供暖系統(tǒng)的高成本。使用當?shù)厣a(chǎn)的生物量可大大節(jié)省成本并支持當?shù)亟?jīng)濟。由于燃燒控制的新進展和加熱網(wǎng)絡(luò)效率的提高，300千瓦(1 MBTUh)以下的小型生物質(zhì)加熱系統(tǒng)具有低排放特性，這使它們成為一個有吸引力的選擇。

本概況提供了關(guān)于使用小型手動或自動生物質(zhì)鍋爐的六種技術(shù)和管理選項的信息，其輸出功率低于300千瓦(1 MBTUh)。這些選擇提高了生物質(zhì)加熱系統(tǒng)的整體安全性、燃燒效率和季節(jié)效率。

生物質(zhì)燃燒:技術(shù)選擇

與傳統(tǒng)的生物質(zhì)熱水鍋爐相比，高效生物質(zhì)熱水鍋爐具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢。表1比較了幾種技術(shù)，表明一些高效設(shè)備可以在成本和性能上產(chǎn)生差異。現(xiàn)代生物質(zhì)鍋爐的主要發(fā)展方向是自動化。更新的燃燒監(jiān)測控制自動調(diào)整空氣和燃料的比例，以實現(xiàn)更高的燃燒效率。其他自動化設(shè)備在需要加熱時管理生物量的時間和體積。

這些自動化技術(shù)對小型生物質(zhì)鍋爐非常重要，因為它們的維護和操作越來越類似于使用天然氣、丙烷或石油等化石燃料的鍋爐。它們較高的資本成本可以通過節(jié)省燃料、提高耐用性、較低的維護和更簡單的(自動)操作得到回收。這些好處減少了回收期，這取決于購買的技術(shù)選擇和使用的燃料質(zhì)量。

有關(guān)可用于自動加油的不同尺寸燃料的描述，請參見OMAFRA Factsheet，生物質(zhì)致密化用于能源生產(chǎn)。

根據(jù)熱負荷獲得合適的尺寸的專業(yè)建議，以獲得較低的季節(jié)性燃料成本。一個高效率的生物質(zhì)熱水鍋爐如果因熱負荷過大，將會消耗更多的燃料，過早地發(fā)生故障，并不能抵消設(shè)備使用壽命中較高的資本成本。

目前小型高效生物質(zhì)鍋爐具有以下幾個技術(shù)特點:

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• 兩級燃燒區(qū)

• 氧傳感器

• 灰管理

• 熟料管理

• 熱水儲存等方法，以限制空轉(zhuǎn)

• 生物質(zhì)自動投喂和啟動

兩級燃燒區(qū)

北美地區(qū)更嚴格的監(jiān)管要求促使制造商開發(fā)出燃燒效率更高的小型生物質(zhì)鍋爐和熱水鍋爐。這是通過使用更先進的燃燒技術(shù)和控制，這是以前只有在更大的生物質(zhì)加熱系統(tǒng)，并通過將燃燒過程分為兩個不同的階段。這些較新的生物質(zhì)鍋爐以及生物質(zhì)顆粒壁爐在兩個獨立的區(qū)域使用受控燃燒空氣供應(yīng)，如圖1所示。

第一階段位于初級燃燒空氣與燃燒生物質(zhì)混合的地方。生物質(zhì)氣體和熱量從第一個區(qū)域釋放出來，然后轉(zhuǎn)移到第二個區(qū)域，在那里它們與二次空氣混合。當適當數(shù)量的二次空氣與生物質(zhì)氣體(或煙霧)混合時，額外的氧氣供應(yīng)會產(chǎn)生高溫火焰，燃燒剩余的煙霧和碳氫化合物。第二階段燃燒比傳統(tǒng)的單階段燃燒提供更多的熱量和釋放更少的排放。根據(jù)燃燒室的設(shè)計，這兩個區(qū)域可以彼此靠近，如在自動上引兩級機組中，或在單獨的燃燒室中。

氧傳感器，也稱為Lambda傳感器，是兩級生物質(zhì)燃燒系統(tǒng)的一個重要特性，因為它們自動調(diào)節(jié)進氣。傳感器檢測煙氣中剩余的氧氣量，并相應(yīng)地調(diào)整燃燒空氣供應(yīng)。這使得鍋爐控制可以改變空氣與燃料的比例，類似于汽車的壓縮點火發(fā)動機。這種傳感器技術(shù)的應(yīng)用減少了一氧化碳和碳氫化合物的排放，并增加了燃料的節(jié)省。

對于輸出功率大于1mw (3mbtuh)的大型生物質(zhì)加熱系統(tǒng)，推薦使用燃油蒸汽發(fā)生器，以提高其耐久性和可靠性。但是，對于較小的生物質(zhì)鍋爐，更好使用集成的氧傳感器，以實現(xiàn)對空氣-燃料混合物的自動控制。集成的氧氣傳感器將允許自動調(diào)整燃燒空氣，并適應(yīng)不同的燃料特性，如生物質(zhì)大小、水分和揮發(fā)性碳含量，以實現(xiàn)更佳的氧氣煙道氣含量。顯示了為汽車市場設(shè)計的后市場煙道氣氧傳感器，該傳感器安裝在兩級生物質(zhì)燃燒系統(tǒng)上。表盤顯示空氣中游離氧含量為20.9%。除非由鍋爐控制自動啟動，否則操作者可以根據(jù)所使用的燃料，手動控制生物質(zhì)鍋爐的更佳氧氣煙氣含量(5%-11% O2)。該傳感器還提供了用于數(shù)據(jù)記錄和模擬輸出功能的個人計算機輸出。