【主持人】炉具网创始人/中国农村能源行业协会民用清洁炉具专委会秘书长任彦波
【暖达人36】哈尔滨工业大学能源学院教授、博士生导师别如山

别如山，哈尔滨工业大学能源学院教授、博士生导师，能源与环境工程研究所循环流化床课题组组长。2023年荣获工业锅炉行业特殊贡献人物称号、国家科学技术奖评审专家、中国工业锅炉协会委员、《工业锅炉》《热能动力工程》编委。目前发表论文130余篇，获得国家发明专利授权68项，近30项专利技术已实现工业化应用。

别如山教授长期从事燃煤循环流化床锅炉、循环流化床生物质锅炉、生物质气化炉、生物质层燃气化解耦燃烧锅炉，以及危废、污泥、垃圾、气化渣等的资源化利用研究与应用；主持完成稻壳直燃生产纳米二氧化硅，成功应用盐碱地改造，亩产超千斤、循环流化床生物质发电锅炉、循环流化床生物质气化锅炉、气化渣循环流化床燃烧、污泥独立干化焚烧、垃圾焚烧飞灰高温熔融二恶英零排放、高浓度含盐有机废液焚烧装置研发等工业示范。

别如山教授研发的生物质直燃锅炉技术，已在国内外市场得到大量推广应用，产品出口到了白俄罗斯、马来西亚、菲律宾、泰国，以及西非的加纳。

本期炉具网“暖达人”直播访谈，邀约别如山教授连线剖析秸秆捆烧技术突破、生物质燃烧污染物排放控制难题破解，以及生物质高值化利用前沿技术方向。

秸秆整捆气化解耦燃烧技术演进与突破

任彦波：
多年来，您在海伦利民秸秆整捆燃烧锅炉上付出了很多的心血，发展到今天，您觉得产品和技术的核心优势是什么？解决了行业的哪些关键性问题？

别如山：
海伦利民锅炉从2019年开始开发秸秆整捆燃烧锅炉，核心是要解决如何将秸秆整捆燃烧完全和环保排放达标问题。国内生物质锅炉的发展要追溯到2005年，2005年12月国电山东十里泉发电厂400t/h煤粉锅炉(140MW)，采用四角切圆燃烧，全套引进丹麦预处理及燃烧设备，投资8500万元，是我国第一台煤粉锅炉直接掺烧生物质秸秆的电厂，之后陆续引进丹麦BWE水冷振动炉排技术，推进秸秆燃烧发电。当时国家有一个战略规划，到2020年生物质发电装机容量要达到3000万kW·h，这个目标现在已经实现了。

早期生物质锅炉主要烧散料，采用BWE水冷振动炉排技术和国产循环流化床技术燃烧生物质发电。这些年生物质发电出现了补贴政策不到位的情况，导致部分企业资金链断裂以致破产。推广生物质锅炉最大的问题其实是燃料成本，整捆燃料的平均成本大约200元/吨，而散料需要破碎、上料及输送，这个过程中耗电大，刀具损耗严重，再加上输送，1吨秸秆粉碎后送到炉前成本大约32元，这是一笔不小的开支。如果能实现整捆燃烧，1吨至少能省下30元。

国外很早就开始做整捆燃烧了，但都是小容量，采用静态半气化燃烧方式，产品做不大，一般最大4～6t/h，而海伦利民自2019年开始开发了炉内动态破捆燃烧技术，整捆秸秆在破料辊上转动，破料辊下是已经破好的秸秆在炉排上燃烧，起到烘干秸秆的作用，这是一个巨大的突破，在国内乃至全世界范围都是走在了前面。

这项技术能很好地解决高水分秸秆燃烧遇到的难题，整捆秸秆在炉排上的火持续烘烤下，就像爆米花机一样，上面的秸秆不断被烘干往下落，即使水分较高燃烧效果也很好；再加上气化解耦燃烧技术，对于整捆燃烧来说，氮氧化物原始排放浓度能降到250mg/m³以下。

现在江苏盱眙光大项目投入运行的50t/h整捆燃烧锅炉，燃烧麦草及稻草，氮氧化物的排放控制得非常好。

破解秸秆捆燃氮氧化物排放难题

别如山：
江苏对环保的要求非常严格，我们采用SCR（选择性催化还原技术）脱硝技术，催化剂之前温度控制在320℃至380℃之间，氮氧化物排放就能自然达到超低排放，不需要喷氨，也不需要喷尿素。这是因为土壤过度使用了氮肥，秸秆挟带的土壤在燃烧时分解产生氨，加上严格控制炉膛含氧量，只要排烟处的氧浓度保持在6%～8%，氮氧化物自然就能降到50mg/m³以内了。

无独有偶，哈尔滨江北运行的2台140t/h循环流化床生物质发电锅炉，也出现了同样的现象，在没有喷尿素（或氨水）下，氮氧化物原始排放也低于50mg/m³，并且布袋除尘器里发现了沉积的NH₄Cl，由此推断出土壤中氮肥含量较高，烟气中的氨会自然产生；只是SCR技术在以前的生物质锅炉中不能使用，因为钠、钾等碱金属会导致催化剂中毒，现在催化剂技术进步了，困扰生物质锅炉的氮氧化物排放难题终于被破解了。

二氧化硫的排放反而成一个问题了，超低排放要求二氧化硫浓度低于35mg/m³，而目前国内生物质锅炉二氧化硫原始排放大多在200mg/m³以内，采用氧化钙脱硫不能达标，所以建议使用600目的氢氧化钙超细粉，加上蒸汽活化技术或往脱硫塔内喷水雾提高湿度，这样比较容易达到排放标准。

对于20t/h以下的锅炉，氮氧化物要达到200mg/m³以下，现有技术在炉内喷少量氨水或尿素水溶液即可；如果要求超低排放，加一个SCR就可以实现；如果土壤里的尿素含量足够，什么都不用喷。对于20t/h以上的锅炉，同样适用这个方案，无论是秸秆散料，还是整捆进料，都能满足环保要求。

秸秆整捆燃烧经济性与用户关切

任彦波：
针对20t/h以下的中小型生物质锅炉供热，用户群体非常多，经济性问题仍是用户非常关心的，我们如何在进一步提升效率同时平衡好使用成本与环保达标，实现海伦利民秸秆捆烧直燃锅炉的标准化、规模化推广？该产品技术还有哪些需要优化的地方？

别如山：
对于20t/h以下的生物质锅炉，我国南北方地区的环保要求不同，南方要求严格，北方地区大多要求氮氧化物、二氧化硫排放在300mg/m³以下，重点区域要求200mg/m³，对于这个排放标准，海伦利民秸秆整捆燃烧锅炉完全可以满足，如果原始氮氧化物排放超200mg/m³，喷一点氨水就能解决，成本很低。

从成本来看，整捆燃烧锅炉，燃料费平均大约70元/蒸吨；烧秸秆压块（3200大卡左右），每吨蒸汽的成本大概115元；烧颗粒燃料则需要150元/蒸吨。整捆秸秆燃烧的成本是颗粒燃料的一半左右。与烧煤相比，5000大卡的煤到用户大约900～1000元/吨，而秸秆整捆燃烧成本也是煤的一半左右。所以，秸秆整捆燃烧未来必然会大行其道，其核心就是解决了企业最关注的运行成本问题。

不过目前秸秆整捆燃烧锅炉还有两个需要优化的问题：

一是水分控制。国外秸秆在地里割倒后会晾干再打捆，水分控制得好，而我们国家尤其是黑龙江的玉米秸秆收割后就直接打捆，水分可高达45%～50%，这就会导致锅炉的出力上不来，就像往炉子里喷水一样，理想状态是把秸秆水分控制在35%以下，这样在技术层面没有任何问题了；

二是腐蚀问题。秸秆水分越高，燃烧产生的氯化氢就越容易造成露点腐蚀，这对水炉来说是致命的。早期海伦利民锅炉在这方面就出了很多问题，后来采取了主动防护手段，比如在炉膛喷涂耐腐蚀材料，在尾部做特殊防腐设计。

由于蒸汽锅炉的腐蚀速度远低于热水锅炉，尤其是低压饱和蒸汽锅炉，尾部空气预热器采用搪瓷材质，寿命大幅提升。所以建议生物质供热企业尽量选择饱和蒸汽锅炉+换热器，使用寿命能达到10年以上。

秸秆捆烧产品定位与应用场景

任彦波：
海伦利民锅炉的产品线已经从小型锅炉拓展到大型锅炉，您认为多大容量的锅炉更具性价比和竞争力？

别如山：
受“双碳”目标政策影响，未来的趋势是二氧化碳排放压力会越来越大，很多地区不让烧煤，尤其是工业园区，生物质锅炉会成为重要选择，因为烧秸秆的二氧化碳指标可以出售，而且不用生物质锅炉可能无法获批。

从容量来看，我们现在虽然主力是50t/h锅炉，但2021年已经改造了100t/h的锅炉，运行效果很好。目前采用六通道双炉膛设计，单台炉可以做到130t/h。在技术层面哈工大没有问题，我们很早之前就把90t/h高温高压的生物质锅炉出口到了菲律宾。

从应用场景来看，南方地区更多需要供蒸汽，北方地区以供热为主，希望未来北方供热锅炉也能用低压饱和蒸汽锅炉代替热水锅炉。

国内市场打开后，我们还要走向东南亚、欧洲，这些地区的生物质资源丰富，而且锅炉造价更高，利润空间大，但前提是要解决好所有的问题，满足各个国家的环保要求，保证锅炉安全、稳定、可靠运行，否则后续维护会是巨大负担。

秸秆高值化利用：炭气肥氢协同

别如山：
生物质锅炉未来要走高值化路线，核心是降低成本、提升附加值，比如一边产炭，一边用产生的燃气供热（北方供暖、南方供蒸汽），生物炭可以做炭基肥。

我们在海伦利民锅炉做过实验，2023年某块地种植土豆产量5000斤，2024年添加20%生物炭+有机肥后，即使种植面积减少了五垄，土豆产量依然达到7000斤，而且土豆品质显著提升。生物炭还可以结合土壤改良、盐碱地改造等，进一步拓宽应用场景。

此外，我们现在还在推进秸秆整捆气化技术，目标是单台1小时能气化40t～60t料，气化产生的燃气送到60万机组和100万机组的超（超超）临界锅炉耦合发电，降低大型燃煤发电锅炉二氧化碳排放，目标是目前每千瓦二氧化碳排放从760g降到550g，同时产生物质炭，这种方式生产的生物炭可以还田或做炭基复合肥，能大幅降低炭基复合肥的成本。

此外，我们还在做生物质炭气化制氢的研究，从2020年开始研究，2023年获得工业化试验成功，现在已经到了可以推广的阶段。如果生物炭含碳量达到40%以上（理想状态60%），合成气中氢气体积含量能达到70%～77%，而且解决了传统生物质气化制氢产生的焦油难题。经过净化、PSA（变压吸附）处理后，氢气纯度能达到99.99%，可用于生产液氢或压缩氢，这是低成本产氢的重要手段，这在全世界范围内的工业化试验中都没有看到有报道，发展前景非常好。

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