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戚勝1，高旭2，李想1
(1.吉林化工學院機電工程學院，吉林吉林132012；2.吉林市特種設備檢驗中心，吉林吉林132013)
摘要：對我國能源利用現狀進行了分析，將生物質燃料與傳統(tǒng)燃料特性進行了對比。詳盡的闡述了生物質燃料在利用中存在的客觀問題及解決方法，最后對改進后的小型蒸汽鍋爐進行了能效測試，通過測試對改造后的生物質鍋爐運行水平給出了綜合評價。
鍋爐作為能源轉換的主要設備，每年燃料的消耗量數以億噸計。工業(yè)鍋爐作為鍋爐中重要的組成部分，據不完全統(tǒng)計數量可達50多萬臺，其耗煤量約占我國總耗煤量的三分之一左右。由于工業(yè)鍋爐自身的特點(機械化程度低、運行水平差、設備陳舊和司爐工水平參差不齊等因素)，造成了其效率低下，嚴重的污染了環(huán)境。隨著我國霧霾現象頻出，人類的環(huán)保意識不斷增強，如何在源頭上抑制污染物的排放成了重中之重。生物質燃料作為煤的替代品逐步進入到人們的視野當中。
與傳統(tǒng)的燃料煤相比，其具有揮發(fā)分高(約是煙煤的2—3倍)易于燃燒和灰分含量低(約是煙煤的十分之一至四分之一左右)易于燃盡的特點，且發(fā)熱量約為標煤的55％；燃燒后的產物中SOX和NOX等有害氣體的含量較少，灰塵排放量要比煤小很多；其另外一個顯著地特點是CO2的零排放，可見生物質是一種可再生的清潔燃料。
1生物質能源利用現狀
隨著生物質技術的不斷進步，生物質燃料成型的持續(xù)推廣一定程度上克服了生物質燃料的不利條件。粉碎后的原料經設備擠壓后成型，密度大概為0.8～1.4t／m3，能量密度與中質煤不相上下；燃燒特性明顯得到改善，燃燒過程中持久且黑煙小，爐膛溫度高，而且便于貯存和運輸。但另外一個問題應運而生，對與之相配套燃燒設備的設計、研究和制造無法滿足日益增長的需要，盲目的將燃煤鍋爐改燒生物質不能滿足生物質燃料的特性要求，而且會導致在燃燒的過程中產生燃燒惡化和熱效率低等一系列不利現象。這就需要對現有燃煤鍋爐進行改造，并將改造后的生物質鍋爐進行測試，驗證其是否滿足設計的基本要求和節(jié)能環(huán)保要求。
2鍋爐改造簡述
2.1爐拱的改造
由于生物質燃料具有密度較小(約為200—350kg／m3，約為煤的四分之一左右)，所含水分較多，發(fā)熱量較低，燃燒過程持續(xù)性較短的特點，因此要使燃料充分燃燒需要高溫、足氧、延時、擴容的等一系列要求，因此需要早鍋爐前加裝裂解裝置。同時要將鍋爐的后拱長度適當減小，這樣可以增大爐膛的有效容積，確保生物質燃燒后與水冷壁的輻射換熱面積和換熱強度，見圖1。
2.2給料裝置
爐膛進口加設給料裝置，控制給料速度和給料的均勻度。在確保鍋爐燃料供應量的前提下，提高燃料燃燒完全程度，預防料斗燃料發(fā)生自燃現象，見圖2。
2.3阻火插板安裝
為了防止人工誤操作或鍋爐在發(fā)生故障時爐膛回火造成料斗內生物質燃料發(fā)生自燃，在爐膛入口處加設阻火插板，見圖3。
2.4配風裝置
針對生物質燃燒階段特點，需要對燃燒過程進行及時、分段、合理、有效補入二次風量，有效保證爐膛內部的空氣過量系數，滿足各個階段所需要的氧氣量。同時在確保燃料充分燃燒的前提下，減少或杜絕鍋爐尾氣中污染物的含量，見圖4。
3鍋爐特性及燃料分析
下面將改造后的SZH8-1.25一M型鍋爐進行能效測試，鍋爐設計參數見表1。
鍋爐主要特征參數如表2所示：
鍋爐燃料特性如表3所示：
4能效測試
4.1能效測試的布置
能效測試布置見圖5與表4。
4.2測試依據
TSGG002—2010《鍋爐節(jié)能技術監(jiān)督管理規(guī)程》和TSGG003—2010《工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則》，鍋爐效率的測試采用2次正平衡，正平衡效率如表5所示：
最終結果，如表6所示：
未改造前鍋爐運行時出力情況如表7所示：
4.3測試結論：
(1)鍋爐出力：滿足設計要求；
(2)鍋爐熱效率：符合《鍋爐節(jié)能技術監(jiān)督管理規(guī)程》規(guī)定的工業(yè)鍋爐產品熱效率指標限定值的要求；
(3)鍋爐排煙溫度：符合《鍋爐節(jié)能技術監(jiān)督管理規(guī)程》規(guī)定的排煙溫度的要求；
(4)排煙處過量空氣系數：符合《鍋爐節(jié)能技術監(jiān)督管理規(guī)程》規(guī)定的排煙處過量空氣系數的要求。
5結論
通過對小型蒸汽鍋爐的能效測試，驗證了改造后的生物質鍋爐完全可以滿足設計要求，達到了工業(yè)生產的基本需求。生物質燃料的推廣，有利于生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展，從根源上控制住了污染源，是一種清潔燃料。與傳統(tǒng)燃煤鍋爐相比，其節(jié)能效果顯著，同時煙塵和有害氣體的排放量大大降低，表現出了良好的環(huán)保指標。生物質鍋爐的發(fā)展完全符合我國的能源政策和環(huán)保要求，對其進行應用推廣有著良好的經濟效益和社會效益。 |
