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

本文首先對生物質(zhì)鍋爐的燃燒形式進(jìn)行簡單介紹，了解生物質(zhì)鍋爐的基本原理，重點(diǎn)對生物質(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

近年來由于國內(nèi)環(huán)境問題及能源短缺愈加嚴(yán)重，國內(nèi)對于生物質(zhì)能源的研究受到越來越多的關(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，也沒有形成系統(tǒng)的理論體系，因此在現(xiàn)階段加強(qiáng)對于電廠中的生物質(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，而且在燃燒過程中會對生物質(zhì)燃料層進(jìn)行攪動，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)對于入爐燃料顆粒的大小尺寸具有嚴(yán)格的要求，必須對生物質(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，會對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)的長時間停留，實(shí)現(xiàn)更加充分的燃燒。但是由于爐內(nèi)溫度過高，會形成結(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)鍋爐的組成比較簡單，主要由秸稈燃燒器和木屑過熱器兩部分組成。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阻礙秸稈的正常燃燒，另一方面也會在燃燒過程中產(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，燃料燃燒的時間t以及燃燒初期的過量空氣系數(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量空氣系數(shù)k值有很大的關(guān)系。在燃燒過程中要盡量減少一氧化氮的產(chǎn)生。通過研究發(fā)現(xiàn)，保持系數(shù)k值在0.7到0.8之間，同時保持燃燒溫度在1150K到1250K之間，這樣經(jīng)過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熱器中加熱到470℃和542℃。利用一個簡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要同時使用4個供料器并行供給，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。而燃燒過程中要對燃燒灰渣進(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)來減少有毒物質(zhì)的排放，其中過濾設(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)社會效益。

鍋爐的改造首先需要對原來的燃料設(shè)備進(jìn)行改造，在原來鍋爐爐排的基礎(chǔ)上升級改造成密封性更好、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，從而延長煙氣的停留時間，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場，整體投入較少，可以在短時間內(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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