張華軍
摘要: 近年隨著國家節能環保要求的提高, 各地方高汙染高耗能設備正逐步淘汰, 包括燃煤鍋爐. 在符合節能環保要求的鍋爐設備中(包括燃生物質鍋爐, 燃油氣鍋爐等), 燃生物質鍋爐, 特別是在原有燃煤鍋爐基礎上改燃生物質鍋爐, 具有明顯的經濟成本優勢, 被多數中小微企業採納. 本文就層燃鍋爐燃煤改燒生物質顆粒燃料措施進行了簡要分析.
0引言
利用傳統燃煤鍋爐, 進行燃生物質鍋爐改造, 與傳統燃煤鍋爐相比, 具有更高的節能環保效益, 符合國家政策要求; 與燃油燃氣鍋爐相比, 在投資成本和運行成本上具有突出的優勢, 更貼近中小微企業的需求. 從整體上進行分析, 目前以層燃鍋爐燃煤改燒生物質顆粒燃料, 因為其與傳統燃煤的特性差異, 經常會導致鍋爐出現運行缺陷, 節能效果不明顯等問題. 針對此為提高生物質顆粒燃料燃燒效率及確保鍋爐效率, 需要基於現狀做好技術分析, 採取措施來進行優化, 減少安全隱患, 進一步提高改造後鍋爐的能效指標, 降低汙染排放.
1生物質顆粒燃料概述
生物質顆粒燃料主要為木屑, 花生殼, 稻殼, 秸稈, 棉籽殼等經過專業技術處理後, 生產得到的塊狀能源, 其為一種新型節能能源, 在鍋爐燃燒中具有較大的發展前景. 生物質顆粒燃料具有燃燒量大特點, 一般發熱量可以達到3900~4800千卡/ kg, 碳化後發熱量則可以達到7000~8000千卡/ kg. 與燃煤材料相比, 生物質顆粒燃料純度更好控制, 一般不會含有其他不產生熱量的雜物, 且絕對不會含有碳矸石, 石頭等雜質, 具有極高的燃燒效率. 另外, 還具有清潔, 安全以及工藝簡單等優點, 與燃煤相比更清潔, 鍋爐燃燒時加料方便, 可以解放人力, 提高工作效率. 且在生物質顆粒燃料燃燒後, 產生的灰燼品質也比較高, 可以當做鉀肥回收利用. 與傳統燃料相比, 具有經濟性與環保性優勢, 滿足可持續發展理念.
2層燃鍋爐燃煤改燒生物質顆粒燃料事故分析
雖然生物質顆粒燃料, 為一種新型清潔能源, 且具有比較高的燃燒效率, 但是因為與燃煤性能的差異, 導致其在燃燒過程中, 很容易造成鍋爐運行缺陷, 情況嚴重的便會出現安全事故. 如為降低生產成本, 私自將層燃燃煤鍋爐改燒生物質燃料, 未對鍋爐爐膛結構及送風系統進行改造完善, 在應用後, 很容易在鍋爐後管板高溫側出現脹管滲漏問題, 及焊接煙管端部出現裂紋, 甚至造成管板開裂.
常見安全事故的發生, 主要是因為生物質燃料密度較小, 且結構鬆散度高, 在燃燒過程中存在高揮發性, 一般在250~350℃條件下, 會將大部分揮發分析出0. 這樣經揮發後析出的疏鬆焦炭便會受氣流牽引進入到煙道內部. 針對此, 如果層燃鍋爐由燃煤更改為燒生物質顆粒燃料, 需要對鍋爐系統進行改造, 並控制通風強度. 在設計燃燒系統時, 應遵循生物質燃料所具有的特點, 適當增大爐膛容積, 並要充分擾動, 保證爐膛內受熱面充分. 另外, 為提高生物質燃料燃燒綜合效率, 還需要做好各項參數的控制, 如鍋爐本體各構件形狀, 位置以及尺寸等, 以及溫度, 流速, 壓力等參數, 提高鍋爐燃燒安全性.
3層燃鍋爐燃煤改燒生物質顆粒燃料工藝優化
3.1合理選擇燃燒設備
應結合生物質顆粒燃料特性選擇燃燒設備, 提高燃料燃燒效率. 一般可以選擇用迴圈流化床, 對於規模比較小的燃燒系統, 則可以選擇用拋煤機倒轉爐排, 利用其所具有的層燃與懸浮燃特點, 降低安全事故的發生機率. 系統設計時, 由爐前若干個燃料進口角度與推煤形成可調機械風力拋煤機, 將提前準備好的生物質燃料拋入爐膛內部.
其中顆粒較大的部分會落到爐排後部, 而較小顆粒而落在爐排前部, 爐排運行時由後部向前部推進, 在一次風配合下燃燒, 燒盡的爐渣進入到前部渣鬥內. 且前部比較小的燃料顆粒, 在拋入爐膛時會呈現懸浮狀, 通過二次風來進行充分燃燒. 利用前牆二次風托送與影響, 對燃燒過程進行了強化, 保證拋入的所有燃料全部充分燃燒, 提高鍋爐熱效率.
3.2增設燃燒設備
層燃燃煤鍋爐結構系統設計, 主要目的是滿足燃煤需求, 在改燒生物質燃料時, 即便是對結構進行改造, 也不可能完全匹配生物質燃料燃燒需求. 因此, 對於鍋爐系統空間允許的情況, 且經濟條件能夠達到要求, 則可以採取增設燃燒設備或者燃燒室的方法, 發生可燃氣體並初步燃燒, 而系統原有的燃燒室則作為燃盡室應用. 此種設計方法, 可以最大程度上提高燃料燃燒效率, 可以被應用於小型鍋爐改造. 而對於鍋爐爐膛容積足夠大的情況, 在進行系統改造時, 則可以利用移動爐排來代替固定爐排. 如果需要選擇用小型爐排, 應盡量選擇用傾斜式往複爐排, 減少燃燒結渣量, 提高生物質顆粒燃料燃燒效果.
3.3增設二次風系統
一般情況下, 對於中小型鍋爐系統來說, 設有一次風系統便可以滿足燃料燃燒需求, 但是因為生物質燃料揮發性比較高, 且析出時間較短與燃煤相比會在更短的時間內完成燃燒, 並且多發生在爐膛空間內. 為提高燃燒效率, 需要對層燃燃煤鍋爐進行增設二次風系統改造, 避免一次風系統不能滿足燃燒需求, 通過合理的改造, 來為爐膛提供充足的空氣, 為燃料懸浮燃燒提供充足的氧氣. 其中, 在增設二次風系統前, 需要做好系統燃燒所需風壓與風量, 並配置變頻調速風機. 另外, 應將二次風進口設置在爐牆不同位置, 便於從不同角度來向爐內提供充足的擾動氣流, 保證燃燒區內有合適的溫度, 並延長可燃物與高溫煙氣在爐內停留的時間, 提高燃料燃燒高效性.
4結束語
燃生物質顆粒鍋爐與燃煤鍋爐相比, 在環保性上具有較大優勢; 與燃油氣鍋爐相比, 在經濟成本上具有明顯優勢, 因此被多數中小微企業採納. 在層燃鍋爐燃煤改燃生物質過程中, 為提高其應用效率, 需要對燃煤鍋爐進行結構改造及系統改造, 避免因為燃料間性能差異而出現運行缺陷, 能耗指標降低等問題, 提高生物質燃料燃燒綜合效率.
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