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建湖层燃锅炉燃煤改烧生物质颗粒燃料分析

来源: 发布时间:2018-10-29 4659 次浏览

  摘要:近年随着节能(jieneng)环保(Environmental protection)要求的提高,各地方高污染高耗能设备(shèbèi)正逐步淘汰,包括燃煤锅炉(Boilers)。生物质颗粒是在常温条件下利用压辊和环模对粉碎后的生物质秸秆、林业废弃物等原料进行冷态致密成型加工。原料的密度一般为 0.1—0.13t/m3,成型后的颗粒密度 1.1—1.3t/m3,方便储存、运输,且大大改善了生物质的燃烧性能。生物质锅炉燃料燃烧效益高,易于燃尽,残留的碳量少。与煤相比,挥发份含量高燃点低,易点燃;密度提高,能量密度大,燃烧持续时间大幅增加,可以直接在燃煤锅炉上应用。生物质能源颗粒若使用添加剂,则应为农林产物,并且应标明使用的种类和数量。欧盟标准对生物质颗粒的热值没有提出具体的数值,但要求销售商应予以标注。生物质颗粒燃料发热量大,发热量在3900~4800千卡/kg左右,经炭化后的发热量高达7000—8000千卡/kg。在符合节能环保要求的锅炉设备中(包括燃生物质(material)锅炉,燃油气锅炉等),燃生物质锅炉,特别是在原有燃煤锅炉基础上改燃生物质锅炉,具有明显的经济成本优势(解释:能压倒对方的有利形势),被多数中小微企业(Enterprise)采纳。本文就层燃锅炉燃煤改烧生物质颗粒燃料措施(指针对问题的解决办法)进行了简要分析。

  0引言

  利用传统燃煤锅炉,进行燃生物质锅炉改造(refome),与传统燃煤锅炉相比,具有更高的节能环保效益,符合政策要求;与燃油燃气锅炉相比,在投资(意义:是未来收益的累积)成本和运行成本上具有突出的优势,更贴近中小微企业的需求。从整体上进行分析,目前以层燃锅炉燃煤改烧生物质颗粒燃料,因为其与传统燃煤的特性差异,经常会导致锅炉出现运行缺陷、节能效果不明显等问题。针对此为提高生物质颗粒燃料燃烧效率(efficiency)及确保锅炉效率,需要基于现状做好技术(Technology)分析,采取措施来进行优化,减少安全隐患,进一步提高改造后锅炉的能效指标(target aim),降低(reduce)污染排放。

  1生物质颗粒燃料概述

  生物质颗粒燃料主要为木屑、花生壳、稻壳、秸秆、棉籽壳等经过专业技术处理后,生产得到的块状能源(解释:向自然界提供能量转化的物质),其为一种新型节能能源,在锅炉燃烧中具有较大的发展前景。生物质颗粒燃料具有燃烧量大特点,一般发热量(Heat)可以达到3900~4800千卡/kg,碳化后发热量则可以达到7000~8000千卡/kg。与燃煤材料相比,生物质颗粒燃料纯度更好控制(control),一般不会含有其他不产生热量的杂物,且不会含有碳矸石、石头等杂质,具有极高的燃烧效率。另外,还具有清洁、安全以及工艺( technology)简单等优点,与燃煤相比更清洁,锅炉燃烧时加料方便,可以解放人力,提高工作效率。且在生物质颗粒燃料燃烧后,产生的灰烬品质也比较高,可以当做钾肥(potash fertilizer)回收利用。与传统燃料相比,具有经济性与环保性优势,满足可持续发展理念。

  2层燃锅炉燃煤改烧生物质颗粒燃料事故分析

  虽然生物质颗粒燃料,为一种新型清洁能源,且具有比较高的燃烧效率,但是因为与燃煤性能(xìng néng)的差异,导致其在燃烧过程中,很容易造成锅炉运行缺陷,情况严重的便会出现安全事故。如为降低生产成本,私自将层燃燃煤锅炉改烧生物质燃料,未对锅炉炉膛结构(Structure)及送风系统进行改造完善,在应用后,很容易在锅炉后管板高温侧出现胀管渗漏(seepage)问题,及焊接烟管端部出现裂纹,甚至造成管板开裂(kāi liè)。

  常见安全事故的发生,主要是因为生物质燃料密度较小,且结构松散度高,在燃烧过程中存在高挥发性,一般在250~350℃条件(tiáo jiàn)下,会将大部分挥发分析出0。这样经挥发后析出的疏松焦炭便会受气流牵引进入到烟道内部。针对此,如果层燃锅炉由燃煤更改为烧生物质颗粒燃料,需要对锅炉系统进行改造,并控制通风强度。在设计(Design)燃烧系统时,应遵循生物质燃料所具有的特点,适当增大炉膛容积,并要充分扰动,保证炉膛内受热面充分。另外,为提高生物质燃料燃烧综合效率,还需要做好各项参数(parameter)的控制,如锅炉本体各构件形状、位置(position )以及尺寸等,以及温度、流速、压力等参数,提高锅炉燃烧安全性。

  3层燃锅炉燃煤改烧生物质颗粒燃料工艺优化

  3.1合理选择燃烧设备

  应结合生物质颗粒燃料特性选择燃烧设备,提高燃料燃烧效率。一般可以选择用循环流化床,对于规模比较小的燃烧系统,则可以选择用抛煤机倒转炉排,利用其所具有的层燃与悬浮燃特点,降低安全事故的发生概率。系统设计时,由炉前若干个燃料进口角度与推煤形成可调机械(machinery)风力抛煤机,将提前准备好的生物质燃料抛入炉膛内部。

  其中颗粒较大的部分会落到炉排后部,而较小颗粒而落在炉排前部,炉排运行时由后部向前部推进,在一次风配合下燃烧,烧尽的炉渣进入到前部渣斗内。且前部比较小的燃料颗粒,在抛入炉膛时会呈现悬浮状,通过二次风来进行充分燃烧。利用前墙二次风托送与影响,对燃烧过程进行了强化,保证抛入的所有燃料全部充分燃烧,提高锅炉热效率。

  3.2增设燃烧设备

  层燃燃煤锅炉结构系统设计,主要目的是满足燃煤需求,在改烧生物质燃料时,即便是对结构进行改造,也不可能完全匹配生物质燃料燃烧需求。因此,对于锅炉系统空间允许的情况,且经济条件能够达到要求,则可以采取增设燃烧设备或者燃烧室的方法(method),发生可燃气体并初步燃烧,而系统原有的燃烧室则作为燃尽室应用。此种设计方法,可以更大程度上提高燃料燃烧效率,可以被应用于小型锅炉改造。而对于锅炉炉膛容积足够大的情况,在进行系统改造时,则可以利用移动炉排来代替固定炉排。如果需要选择用小型炉排,应尽量选择用倾斜式往复炉排,减少燃烧结渣量,提高生物质颗粒燃料燃烧效果。

  3.3增设二次风系统

  一般情况下,对于中小型锅炉系统来说,设有一次风系统便可以满足燃料燃烧需求,但是因为生物质燃料挥发性比较高,且析出时间较短与燃煤相比会在更短的时间内完成燃烧,并且多发生在炉膛空间内。为提高燃烧效率,需要对层燃燃煤锅炉进行增设二次风系统改造,避免一次风系统不能满足燃烧需求,通过合理的改造,来为炉膛提供充足的空气,为燃料悬浮燃烧提供充足的氧气。其中,在增设二次风系统前,需要做好系统燃烧所需风压与风量,并配置变频调速风机(Draught Fan)。另外,应将二次风进口设置在炉墙不同位置,便于从不同角度来向炉内提供充足的扰动气流,保证燃烧区内有合适的温度,并延长可燃物与高温烟气在炉内停留的时间,提高燃料燃烧高效性。

  4结束语

  燃生物质颗粒锅炉与燃煤锅炉相比,在环保性上具有较大优势;与燃油气锅炉相比,在经济成本上具有明显优势,因此被多数中小微企业采纳。在层燃锅炉燃煤改燃生物质过程中,为提高其应用效率,需要对燃煤锅炉进行结构改造及系统改造,避免因为燃料间性能差异而出现运行缺陷、能耗指标降低等问题,提高生物质燃料燃烧综合效率。

  


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