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層燃鍋爐使用生物質(zhì)顆粒燃料的工藝優(yōu)化論文
引言
利用傳統燃煤鍋爐，進(jìn)行燃生物質(zhì)鍋爐改造，與傳統燃煤鍋爐相比，具有更高的節能環(huán)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(yōu)勢，更貼近中小微企業(yè)的需求。從整體上進(jìn)行分析，目前以層燃鍋爐燃煤改燒生物質(zhì)顆粒燃料，因為其與傳統燃煤的特性差異，經(jīng)常會(huì )導致鍋爐出現運行缺陷、節能效果不明顯等問(wèn)題。針對此為提高生物質(zhì)顆粒燃料燃燒效率及確保鍋爐效率，需要基于現狀做好技術(shù)分析，采取措施來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，減少安全隱患，進(jìn)一步提高改造后鍋爐的能效指標，降低污染排放。
1 生物質(zhì)顆粒燃料概述
生物質(zhì)顆粒燃料主要為木屑、花生殼、稻殼、秸稈、棉籽殼等經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)技術(shù)處理后，生產(chǎn)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(fā)展前景。生物質(zhì)顆粒燃料具有燃燒量大特點(diǎn)，一般發(fā)熱量可以達到 3900~4800 千卡 /kg,碳化后發(fā)熱量則可以達到7000~8000千卡/kg[1].與燃煤材料相比，生物質(zhì)顆粒燃料純度更好控制，一般不會(huì )含有其他不產(chǎn)生熱量的雜物，且絕對不會(huì )含有碳矸石、石頭等雜質(zhì)，具有極高的燃燒效率。另外，還具有清潔、安全以及工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，與燃煤相比更清潔，鍋爐燃燒時(shí)加料方便，可以解放人力，提高工作效率。且在生物質(zhì)顆粒燃料燃燒后，產(chǎn)生的灰燼品質(zhì)也比較高，可以當做鉀肥回收利用。與傳統燃料相比，具有經(jīng)濟性與環(huán)保性?xún)?yōu)勢，滿(mǎn)足可持續發(fā)展理念。
2 層燃鍋爐燃煤改燒生物質(zhì)顆粒燃料事故分析
雖然生物質(zhì)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(guò)程中，很容易造成鍋爐運行缺陷，情況嚴重的便會(huì )出現安全事故。如為降低生產(chǎn)成本，私自將層燃燃煤鍋爐改燒生物質(zhì)燃料，未對鍋爐爐膛結構及送風(fēng)系統進(jìn)行改造完善，在應用后，很容易在鍋爐后管板高溫側出現脹管滲漏問(wèn)題，及焊接煙管端部出現裂紋，甚至造成管板開(kāi)裂[2].
常見(jiàn)安全事故的發(fā)生，主要是因為生物質(zhì)燃料密度較小，且結構松散度高，在燃燒過(guò)程中存在高揮發(fā)性，一般在 250~350℃條件下，會(huì )將大部分揮發(fā)分析出[2].這樣經(jīng)揮發(fā)后析出的疏松焦炭便會(huì )受氣流牽引進(jìn)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(zhì)顆粒燃料，需要對鍋爐系統進(jìn)行改造，并控制通風(fēng)強度。在設計燃燒系統時(shí)，應遵循生物質(zhì)燃料所具有的特點(diǎn)，適當增大爐膛容積，并要充分擾動(dòng)，保證爐膛內受熱面充分。另外，為提高生物質(zhì)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(zhì)顆粒燃料工藝優(yōu)化
3.1 合理選擇燃燒設備
應結合生物質(zhì)顆粒燃料特性選擇燃燒設備，提高燃料燃燒效率。
一般可以選擇用循環(huán)流化床，對于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(diǎn)，降低安全事故的發(fā)生概率。系統設計時(shí)，由爐前若干個(gè)燃料進(jìn)口角度與推煤形成可調機械風(fēng)力拋煤機，將提前準備好的生物質(zhì)燃料拋入爐膛內部。
其中顆粒較大的部分會(huì )落到爐排后部，而較小顆粒而落在爐排前部，爐排運行時(shí)由后部向前部推進(jìn)，在一次風(fēng)配合下燃燒，燒盡的爐渣進(jìn)入到前部渣斗內。且前部比較小的燃料顆粒，在拋入爐膛時(shí)會(huì )呈現懸浮狀，通過(guò)二次風(fēng)來(lái)進(jìn)行充分燃燒。利用前墻二次風(fēng)托送與影響，對燃燒過(guò)程進(jìn)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(mǎn)足燃煤需求，在改燒生物質(zhì)燃料時(shí)，即便是對結構進(jìn)行改造，也不可能完全匹配生物質(zhì)燃料燃燒需求。因此，對于鍋爐系統空間允許的情況，且經(jīng)濟條件能夠達到要求，則可以采取增設燃燒設備或者燃燒室的方法，發(fā)生可燃氣體并初步燃燒，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，可以被應用于小型鍋爐改造。
而對于鍋爐爐膛容積足夠大的情況，在進(jìn)行系統改造時(shí)，則可以利用移動(dòng)爐排來(lái)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復爐排，減少燃燒結渣量，提高生物質(zhì)顆粒燃料燃燒效果。
3.3 增設二次風(fēng)系統
一般情況下，對于中小型鍋爐系統來(lái)說(shuō)，設有一次風(fēng)系統便可以滿(mǎn)足燃料燃燒需求，但是因為生物質(zhì)燃料揮發(fā)性比較高，且析出時(shí)間較短與燃煤相比會(huì )在更短的時(shí)間內完成燃燒，并且多發(fā)生在爐膛空間內。為提高燃燒效率，需要對層燃燃煤鍋爐進(jìn)行增設二次風(fēng)系統改造，避免一次風(fēng)系統不能滿(mǎn)足燃燒需求，通過(guò)合理的改造，來(lái)為爐膛提供充足的空氣，為燃料懸浮燃燒提供充足的氧氣[3].其中，在增設二次風(fēng)系統前，需要做好系統燃燒所需風(fēng)壓與風(fēng)量，并配置變頻調速風(fēng)機。另外，應將二次風(fēng)進(jìn)口設置在爐墻不同位置，便于從不同角度來(lái)向爐內提供充足的擾動(dòng)氣流，保證燃燒區內有合適的溫度，并延長(cháng)可燃物與高溫煙氣在爐內停留的時(shí)間，提高燃料燃燒高效性。
4 結束語(yǔ)
燃生物質(zhì)顆粒鍋爐與燃煤鍋爐相比，在環(huán)保性上具有較大優(yōu)勢；與燃油氣鍋爐相比，在經(jīng)濟成本上具有明顯優(yōu)勢，因此被多數中小微企業(yè)采納。在層燃鍋爐燃煤改燃生物質(zhì)過(guò)程中，為提高其應用效率，需要對燃煤鍋爐進(jìn)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(wèn)題，提高生物質(zhì)燃料燃燒綜合效率。
參考文獻：
[1] 畢慧杰 , 吳英偉 , 黃芝 . 層燃鍋爐燃煤改燒生物質(zhì)顆粒燃料的探討 [J]. 節能 ,2009,01:27-29.
[2] 孟豐平 , 樓錦杰 . 層燃燃煤鍋爐改燒生物質(zhì)燃料引起的事故分析[J]. 工業(yè)鍋爐 ,2009,01:51-53.
[3] 畢慧杰 , 吳英偉 , 黃芝 . 區域供熱鍋爐房燃煤改燒生物質(zhì)顆粒燃料的工藝改造 [J]. 區域供熱 ,2010,01:35-39.
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