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盧原
(無錫太湖鍋爐有限公司，江蘇省無錫市214128)
摘要：本文從生物質(zhì)燃料的燃燒特性出發(fā)，結(jié)合生物質(zhì)燃料在爐排鍋爐上的應(yīng)用，對其在燃燒過程中的積灰與結(jié)渣進(jìn)行分析并提出改善措施。
1.前言
當(dāng)今社會(huì)，煤炭和石油等能源逐漸趨枯竭的同時(shí)社會(huì)對生態(tài)環(huán)境日益重視，社會(huì)對可再生清潔能源的關(guān)注程度越來越高。生物質(zhì)燃料具有可再生性、對環(huán)境的友好性和CO2排放低的特點(diǎn)，逐漸得到了廣泛的應(yīng)用，特別是生物質(zhì)燃料用于中小型工業(yè)鍋爐時(shí)，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。但由于生物質(zhì)燃料中普遍含有大量的堿金屬，因而在生物質(zhì)的熱轉(zhuǎn)化過程中，堿金屬會(huì)帶來受熱面腐蝕、積灰、結(jié)渣等問題。本文通過闡述生物質(zhì)燃料及其燃燒特性，結(jié)合實(shí)際工程中的出現(xiàn)的問題，對生物質(zhì)燃料鍋爐積灰與結(jié)渣進(jìn)行淺析并提出了改善措施。
2.生物質(zhì)燃料基本特性
生物質(zhì)燃料作為一種可再生能源的燃料，有著不同于傳統(tǒng)的礦物質(zhì)燃料的特性。生物質(zhì)燃料主要成分由C、H、O、S等組成，其揮發(fā)份含量一般為66％～86％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤。一般木質(zhì)類生物質(zhì)燃料的低位熱值一般在13900～16200kJ/kg，比煤炭和石油的熱值小很多。但是與礦物質(zhì)燃料相比，生物質(zhì)燃料具有可再生性，更加易于獲取，燃燒后對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零，使用過程中不會(huì)干擾自然界本身的碳循環(huán)，可有效地減少碳排放。
3.生物質(zhì)鍋爐結(jié)渣實(shí)例分析
3.1概述
在國家環(huán)保與節(jié)能減排的政策下，我國生物質(zhì)燃料鍋爐發(fā)展很快。從現(xiàn)有的設(shè)計(jì)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，積灰和結(jié)渣問題是生物質(zhì)燃料鍋爐運(yùn)行過程中必然出現(xiàn)的問題。浙江某企業(yè)的一臺(tái)額定蒸發(fā)量6t/h的燃煤鍋爐改燒生物質(zhì)燃料后，在總計(jì)八小時(shí)的滿負(fù)荷運(yùn)行之后，就因?yàn)殄仩t爐膛的嚴(yán)重結(jié)渣而被迫停爐。很厚的渣層將鍋爐爐膛受熱面基本覆蓋，鍋爐尾部受熱面也有嚴(yán)重的積灰。冷卻后的鍋爐受熱面結(jié)渣情況見下圖。
3.2鍋爐積灰與結(jié)渣的初步分析
首先，由于生物質(zhì)燃料富含鉀和鈉等堿金屬且揮發(fā)分較高，在燃燒時(shí)理論燃燒溫度在1200℃左右，同時(shí)生物質(zhì)燃料的灰軟化點(diǎn)都比較低，一般小于1000℃。當(dāng)爐膛內(nèi)部局部溫度達(dá)到灰的軟化溫度，這時(shí)灰粒就會(huì)軟化形成一個(gè)較大共熔體，較大共熔體下落、冷卻而形成團(tuán)體大塊結(jié)附在爐膛內(nèi)壁上造成結(jié)渣。
其次，由于生物質(zhì)燃料密度較小，體積較大，其輸送供料的不連續(xù)性，爐排上的燃料的厚薄不均，導(dǎo)致燃料的不風(fēng)不均勻，使得爐膛局部溫度過高，灰分極易變形，甚至熔融為流體，熔融的灰渣會(huì)在火床上與其他的灰分或沒有完全燃燒的燃料粘結(jié)在一起，形成結(jié)渣。
再次，該鍋爐在牌路上部布置了二次風(fēng)，由于生物質(zhì)燃料的揮發(fā)分很高，大量的揮發(fā)分在爐膛中部與二次風(fēng)混合燃燒，使得爐膛溫度急劇上升，甚至?xí)a(chǎn)生爆燃，使?fàn)t溫進(jìn)一步升高，極易結(jié)渣，不利于燃燒的控制。過大的二次風(fēng)還會(huì)降燃燒產(chǎn)生的灰粒吹出爐膛，進(jìn)入尾部受熱面，附著在壁面上成為粘結(jié)性沉積灰。
3.3改進(jìn)措施
可以看出，生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)生積灰與結(jié)渣的主要部位是爐膛及高溫受熱面部分。因此，預(yù)防及改進(jìn)的關(guān)鍵就是嚴(yán)格控制爐膛溫度，采取如下措施：
a.針對生物質(zhì)燃料品種繁多，成份復(fù)雜的特點(diǎn)，在燃料選擇時(shí)盡量少選用堿金屬含量高的秸稈類生物質(zhì)燃料，多選用木質(zhì)類燃料。
b.在給料裝置內(nèi)假裝撥料裝置，使得進(jìn)入爐排的燃料盡可能的均勻穩(wěn)定，減少燃料輸送的不均勻而導(dǎo)致的爐排局部溫度過高的現(xiàn)象。
c.改進(jìn)鍋爐的二次風(fēng)布置，選取獨(dú)立的變頻二次風(fēng)機(jī)，合理調(diào)配鍋爐的一二次風(fēng)配比，控制二次風(fēng)風(fēng)速，加強(qiáng)高溫?zé)煔獾臄_動(dòng)，增加在爐內(nèi)停留時(shí)間，使燃燒更充分，提高燃燒效率。
d.增加鍋爐煙氣再循環(huán)。利用鍋爐尾部低溫?zé)煔鈦碜鳛橐徊糠侄物L(fēng)使用，以此降低鍋爐爐膛的燃燒溫度，最大限度的降低結(jié)渣。
經(jīng)過上述改進(jìn)，該鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，大大縮短了清灰及除渣的周期。完全滿足用戶生產(chǎn)需求。
4.結(jié)論
生物質(zhì)燃料屬于可再生能源，目前生物質(zhì)燃料在國內(nèi)應(yīng)用較為普遍。但是，由于鍋爐的積灰與結(jié)渣等因素，生物質(zhì)燃料燃燒技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。作為設(shè)計(jì)人員，必須要掌握生物質(zhì)燃料在燃燒過程中的積灰結(jié)渣特性，在進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)盡量做到對不同燃料專門且針對性的設(shè)計(jì)，以便減小鍋爐積灰與結(jié)渣發(fā)生的可能性，對進(jìn)一步廣泛推廣與發(fā)展生物質(zhì)燃料，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)安全性有著重要的意義。
5.參考文獻(xiàn)
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