陳偉崇

(廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，廣西 南寧 530022)

1 木屑的產(chǎn)生和利用現(xiàn)狀

林業(yè)加工生產(chǎn)中，合成板、中密度纖維板的企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的邊角料和木屑等生產(chǎn)性廢料，木屑是砂光機(jī)等設(shè)備對(duì)木板兩側(cè)表面進(jìn)行砂光過程產(chǎn)生的細(xì)小木質(zhì)粉塵。這些廢料若能有效回收利用和治理，既可降低環(huán)境造成的污染，也可實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。近年來，不少鍋爐廠針對(duì)木屑作為燃料進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì)生產(chǎn)，但由于林業(yè)廢料形態(tài)、顆粒度的多樣性，同時(shí)中小型板廠還要考慮成本因素，不愿重新采購一臺(tái)經(jīng)過合理設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的鍋爐，而是自行在用鍋爐的基礎(chǔ)上把木屑作為輔助燃燒燃料。這種未經(jīng)過任何設(shè)計(jì)和論證造成鍋爐的安全、能效、環(huán)保均與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有較大偏離。

隨著木板行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、生產(chǎn)工藝和技術(shù)復(fù)雜程度的增加，生產(chǎn)過程中的危險(xiǎn)、有害因素也隨之變化，為此，本文對(duì)層燃鍋爐增加木屑燃料燃燒進(jìn)行探討，以便為企業(yè)提供快速有效的燃燒木屑改造方案。

2 木屑的特點(diǎn)

2.1 燃料分析及燃燒

木屑的主要成分為碳、氫、氧、氮和灰分,通過采集的多個(gè)木屑樣本化驗(yàn)（見表1、2），木屑熱值為16000kJ/kg左右。木屑粒徑在0.005～0.300mm，大部分在0.01mm以下，其自然堆積容重約為180kg/m3左右，在與空氣預(yù)先混合形成木屑?xì)饬鲊娙敫邷貭t膛時(shí)，其燃燒速度很快,燃燒較完全，是一種很好的燃料。木屑燃燒后灰分中有10%～25%溶于水，鉀、鈉碳酸鹽占60%～70%，不溶于水的部分主要是鈣、鎂、碳酸鹽、硅酸鹽和磷酸鹽。木屑的變形溫度約為1300℃，軟化溫度約為1400℃，半球溫度約為1425℃，流動(dòng)溫度約為1430℃，木屑變形溫度大于1289℃，軟化溫度大于1390℃,屬于輕微結(jié)渣。

表1 木屑燃料工業(yè)分析

表2 木屑燃料元素分析

由于成分幾乎不含硫，煙氣中沒有二氧化硫產(chǎn)生，通過控制爐內(nèi)燃燒的溫度和氧含量，氧化氮排放量可以忽略不計(jì)，煙氣通過高效除塵器后，從煙囪排出的煙氣含塵濃度也可以控制在200mg/L的國家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。木屑燃燒后少量的無機(jī)鹽可以作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)肥料，燃燒系統(tǒng)中的噪聲來源主要是所用風(fēng)機(jī)及設(shè)備，噪聲均可控制在規(guī)定的指標(biāo)內(nèi)符合環(huán)保部門的檢測(cè)要求?？梢?，木屑燃燒利用對(duì)環(huán)境沒有造成不利影響。

2.2 黏附性

木屑粉粒間有相互引力，使粉塵產(chǎn)生黏附作用。這種特性有利于提高除塵效率，但同時(shí)也容易使設(shè)備管道易產(chǎn)生粉塵積附，引起堵塞；木屑的含水率有助于粉塵的黏附聚合，而含水率過大時(shí)，也會(huì)影響粉塵的流動(dòng)性，在料倉內(nèi)產(chǎn)生搭橋起拱現(xiàn)象，使風(fēng)機(jī)管道等部位積附就引起堵塞；不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在設(shè)計(jì)管系和系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)件時(shí)，應(yīng)將這種現(xiàn)象納入考慮內(nèi)容。

2.3 爆炸性

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

可燃粉塵具有爆炸性，粉塵的粒徑越小其表面積越大，表面積的增加，擴(kuò)大了與周圍介質(zhì)的接觸面積，使其活潑性大大提高，在一定的溫度和濃度下就引起爆炸。木屑粒徑小，比重輕，在空中飄浮時(shí)間長，粒徑很小。在燃燒時(shí)易產(chǎn)生爆燃甚至爆炸，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)給予高度的重視。

3.1 木屑回收和輸送系統(tǒng)

通常要求木屑機(jī)吸塵口風(fēng)速約25m/s,從木屑機(jī)至燃燒爐前木屑料倉之間的粉塵輸送可采用一級(jí)輸送或二級(jí)輸送, 一級(jí)輸送采用低壓、低濃度輸送，二級(jí)輸送采用中高壓、高濃度輸送，木屑除塵管和輸送管的流速宜為20～23m/s，流速過低，木屑沉積堵塞輸料管,流速過高則耗電量增大，運(yùn)行費(fèi)增加運(yùn)行成本提高，并且木屑管道出口風(fēng)速過快，沖刷爐墻，縮短爐墻壽命。木屑在收集和輸送過程采用高效旋風(fēng)分離器與布袋除塵器相結(jié)合的二級(jí)除塵系統(tǒng)回收利用，分為粗砂和細(xì)砂工序。粗砂工序的木屑通過旋風(fēng)分離器回收至粗砂倉，再送至板材生產(chǎn)線回收利用。旋風(fēng)分離器尾氣粉塵則輸送到下一級(jí)慣性脈沖袋式除塵系統(tǒng)，細(xì)砂回收至木屑細(xì)料倉。

3.2 木屑噴燃系統(tǒng)

木屑粉在細(xì)料倉收集后，由木屑料倉出料螺旋機(jī)送入計(jì)量料倉中進(jìn)行定量給料,經(jīng)回轉(zhuǎn)排料閥進(jìn)入木屑吸送管，風(fēng)機(jī)布置在供料器的后方，由木屑輸送風(fēng)機(jī)將木屑經(jīng)專用噴粉嘴噴入鍋爐懸浮燃燒。燃燒器經(jīng)風(fēng)機(jī)控制可以調(diào)節(jié)噴出火焰的長度和寬度，燃燒器外部有冷卻風(fēng)夾套，燃燒器的外夾套中通入二次風(fēng)，也放置噴入鍋爐，二次風(fēng)即可作為木屑燃燒所需的補(bǔ)充空氣，又可作為燃燒器的冷卻風(fēng)，延長燃燒器的使用壽命，實(shí)踐證明其效果好，運(yùn)行穩(wěn)定，被廣泛采用。應(yīng)注意木屑噴嘴的布置,要使木屑噴入處的爐膛有足夠大的燃燒空間，還要避免木屑直接噴燃在鍋爐水冷壁上。噴入爐膛的木屑量要控制均勻，并應(yīng)在爐膛溫度達(dá)到600℃以上，且燃燒穩(wěn)定時(shí)方可噴入木屑，應(yīng)注意保證噴入木屑處有充足的空氣供木屑燃燒，以保證木屑在爐膛內(nèi)能及時(shí)、完全地燃燒。為了防止回風(fēng)時(shí)火焰隨風(fēng)回燃，宜設(shè)置一級(jí)或二級(jí)防回火閥，以免引起爆炸或火災(zāi)。在爐膛溫度較低或熄火時(shí)有報(bào)警功能，必要時(shí)，應(yīng)能聯(lián)鎖關(guān)閉木屑給料系統(tǒng)（圖1）。

圖1 新型鍋爐木屑燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)方案

4 結(jié)語

本文充分考慮到木屑黏附性、爆炸性的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的新型燃燒設(shè)備方案，為眾多木材加工企業(yè)提供了一種低成本、安全、節(jié)能、環(huán)保、木屑燃燒技術(shù)和設(shè)計(jì)，為層燃鍋爐增燃木屑設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和思路，便于鍋爐更加方便快捷地完成設(shè)計(jì)。通過系統(tǒng)對(duì)粉屑的收集、儲(chǔ)存、定量排放和燃燒回收利用，徹底改變了生產(chǎn)環(huán)境，特別是避免了從集塵間清灰而嚴(yán)重污染環(huán)境的現(xiàn)象，從而改善了操作工人的勞動(dòng)條件。通過對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)達(dá)到環(huán)保部門所要求的環(huán)境指標(biāo)，對(duì)保持工廠附近空氣環(huán)境指數(shù)起到積極的作用。