馮冰

北京華電中光新能源技術(shù)有限公司

論火電廠中的生物質(zhì)鍋爐安裝使用

馮冰

北京華電中光新能源技術(shù)有限公司

本文首先對(duì)生物質(zhì)鍋爐的燃燒形式進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，了解生物質(zhì)鍋爐的基本原理，重點(diǎn)對(duì)生物質(zhì)鍋爐的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究生物質(zhì)鍋爐具體的安裝使用及實(shí)際應(yīng)用效果，希望通過(guò)本文的分析能夠更加全面的了解生物質(zhì)鍋爐，提高生物質(zhì)鍋爐的應(yīng)用效果，也為后期在火電廠更好的利用生物質(zhì)鍋爐技術(shù)提高參考。

火電廠；生物質(zhì)鍋爐；技術(shù)分析；安裝使用

1 引言

近年來(lái)由于國(guó)內(nèi)環(huán)境問(wèn)題及能源短缺愈加嚴(yán)重，國(guó)內(nèi)對(duì)于生物質(zhì)能源的研究受到越來(lái)越多的關(guān)注。其中最主要的就是火電廠的生物質(zhì)鍋爐技術(shù)，利用生物質(zhì)能源作為火電廠鍋爐的燃料，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電。但是由于國(guó)內(nèi)關(guān)于生物質(zhì)鍋爐的研究仍然處于剛起步的階段，相關(guān)技術(shù)不夠成熟，也沒(méi)有形成系統(tǒng)的理論體系，因此在現(xiàn)階段加強(qiáng)對(duì)于電廠中的生物質(zhì)鍋爐的研究具有重要的意義。

2 生物質(zhì)鍋爐燃燒形式

2.1 流化床燃燒

生物質(zhì)鍋爐的流化床燃燒就是把普通的生物質(zhì)燃燒加工成標(biāo)準(zhǔn)的燃燒顆粒，投入鍋爐中燃燒。鍋爐內(nèi)的燃料在流化床的作用下呈流化狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)行燃燒和熱交換兩種反應(yīng)。由于生物質(zhì)燃料內(nèi)含有大量的水分，普通燃燒型式無(wú)法實(shí)現(xiàn)充分燃燒，因此選用流化床技術(shù)能夠有效提高生物質(zhì)的燃燒效率。流化床鍋爐燃燒溫度一般能達(dá)到850℃以上，而且在燃燒過(guò)程中會(huì)對(duì)生物質(zhì)燃料層進(jìn)行攪動(dòng)，因此不容易形成結(jié)渣，而且能夠有效降低有毒氣體的產(chǎn)生。

但是由于流化床技術(shù)對(duì)于入爐燃料顆粒的大小尺寸具有嚴(yán)格的要求，必須對(duì)生物質(zhì)燃料進(jìn)行一系列的處理，確保符合標(biāo)準(zhǔn)以后才能投入使用。而且一些松散的生物質(zhì)燃料需要增加大量的砂子等輔助燃燒，會(huì)對(duì)鍋爐受熱面造成磨損。另外還需要使用大功率的風(fēng)機(jī)維持流化速度，成本比較高。

2.2 層狀燃燒

層狀燃燒相比更加簡(jiǎn)單，操作也比較方便，成本也比較低。燃燒狀況主要受爐排上床層高度的影響。而且層狀燃燒鍋爐的爐排面積大，可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)在鍋爐內(nèi)的長(zhǎng)時(shí)間停留，實(shí)現(xiàn)更加充分的燃燒。但是由于爐內(nèi)溫度過(guò)高，會(huì)形成結(jié)渣。而且不容易達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的配風(fēng)要求，鍋爐燃燒效率比較低。

3 生物質(zhì)鍋爐技術(shù)分析

生物質(zhì)鍋爐的組成比較簡(jiǎn)單，主要由秸稈燃燒器和木屑過(guò)熱器兩部分組成。根據(jù)消化燃燒生物質(zhì)燃料量的大小需要設(shè)計(jì)不同的尺寸。而生物質(zhì)鍋爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要考慮生物質(zhì)燃料的相關(guān)特點(diǎn)，根據(jù)材料燃燒特性的不同選取合適的生物質(zhì)鍋爐，具體情況如上一章的分析。

3.1 生物質(zhì)燃料的特性

秸稈是最常用也是農(nóng)村最常見(jiàn)的一種燃料，這種燃料品味比較低，而且揮發(fā)性和熱值都比較高。大部分生物質(zhì)燃料中都含有不同含量的鈉、鉀等堿性元素和氯、氮、硫等有害元素。這些元素的存在一方面會(huì)阻礙秸稈的正常燃燒，另一方面也會(huì)在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量的有毒物質(zhì)，比如氯化鉀、硫化氫等。

要想更好的利用生物質(zhì)燃料進(jìn)行燃燒發(fā)電就必須研究產(chǎn)生有害物質(zhì)的原因，并研究制定合理的方案進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致有毒物生產(chǎn)的主要原因是由于秸稈燃料本身就含有與有毒物質(zhì)相關(guān)的元素，但是有毒物的產(chǎn)量與燃料燃燒的溫度T，燃料燃燒的時(shí)間t以及燃燒初期的過(guò)量空氣系數(shù)k值都有密切的聯(lián)系，尤其是一氧化碳燃燒的徹底性以及多氧化氮的生成都與初期的過(guò)量空氣系數(shù)k值有很大的關(guān)系。在燃燒過(guò)程中要盡量減少一氧化氮的產(chǎn)生。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，保持系數(shù)k值在0.7到0.8之間，同時(shí)保持燃燒溫度在1150K到1250K之間，這樣經(jīng)過(guò)0.3s以上的燃燒就能最大程度上減少氧氮化合物的生成，最高減排率接近80%。

3.2 生物質(zhì)鍋爐的特點(diǎn)

生物質(zhì)鍋爐的設(shè)計(jì)和使用要以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)燃料更加充分的燃燒和降低腐蝕物質(zhì)的產(chǎn)生為根本目標(biāo)，因此生物質(zhì)鍋爐一般具備以下幾個(gè)主要特點(diǎn)。

首先是采用兩段式加熱的結(jié)構(gòu)，依次分別把水在秸稈燃燒器和木屑過(guò)熱器中加熱到470℃和542℃。利用一個(gè)簡(jiǎn)單的供水管和蒸汽管將生物質(zhì)鍋爐與燃煤鍋爐進(jìn)行連通。將兩個(gè)燃燒器產(chǎn)生的蒸汽充分混合后導(dǎo)入再熱器中再利用。

其次在供給秸稈束時(shí)要同時(shí)使用4個(gè)供料器并行供給，秸稈的燃燒主要在爐柵上進(jìn)行。木屑位于秸稈燃燒爐柵的上方，單獨(dú)使用另外的爐柵燃燒。燃燒中產(chǎn)生的煙氣混合凈化后進(jìn)行排放。而燃燒過(guò)程中要對(duì)燃燒灰渣進(jìn)行收集，再進(jìn)行深層次的加工利用。

以上兩種結(jié)構(gòu)設(shè)置能夠保證生物質(zhì)燃料的充分燃燒和利用，另外需要設(shè)置其他的結(jié)構(gòu)來(lái)減少有毒物質(zhì)的排放，其中過(guò)濾設(shè)施是使用最多效果最好的一種方式。在爐膛的內(nèi)部、排氣管道、煙囪附近分別設(shè)置不同類型的過(guò)濾器，可以有效減少有害物質(zhì)合細(xì)小顆粒的排放。

4 生物質(zhì)鍋爐安裝使用

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于生物質(zhì)鍋爐的安裝使用是以改造為主，一般都是以燃煤小火電廠為基礎(chǔ)，通過(guò)生物質(zhì)鍋爐和燃煤鍋爐的混用或者生物質(zhì)鍋爐替換燃煤鍋爐的方式對(duì)燃煤小火電廠進(jìn)行改造。一方面能夠?qū)崿F(xiàn)生物質(zhì)能源的高效利用，另一方面不需要投入大量的資金，可以維持原有電廠的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

鍋爐的改造首先需要對(duì)原來(lái)的燃料設(shè)備進(jìn)行改造，在原來(lái)鍋爐爐排的基礎(chǔ)上升級(jí)改造成密封性更好、通風(fēng)更加均勻的鏈條式爐排。其次注意調(diào)整鞥時(shí)間風(fēng)室的風(fēng)壓，要比傳統(tǒng)電廠鍋爐風(fēng)壓高出150Pa左右，從而強(qiáng)化鍋爐內(nèi)的燃燒。同時(shí)要改進(jìn)燃燒方式，將“室燃”與“層燃”相結(jié)合，進(jìn)料方式采用可調(diào)二次風(fēng)。另外要將鍋爐的爐膛結(jié)構(gòu)拉長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)煙氣的停留時(shí)間，也有利于不同位置燃料利用不同的燃燒方式實(shí)現(xiàn)充分燃燒。這種改造的生物質(zhì)鍋爐整體結(jié)構(gòu)緊湊，不需要占用太多的地面面積，而且可以直接利用原有的破碎、送料設(shè)備、原有的鍋爐房和燃料存儲(chǔ)場(chǎng)，整體投入較少，可以在短時(shí)間內(nèi)改造完成投入使用。

5 結(jié)論

生物質(zhì)鍋爐的使用對(duì)于生物質(zhì)能源的利用以及環(huán)境保護(hù)都具有重要的影響，通過(guò)本文的研究制定了比較成熟的在火電廠利用生物質(zhì)能源的方案。未來(lái)生物質(zhì)鍋爐在火電廠的使用將更加普遍，發(fā)揮更加重要的作用。

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