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(tǒng)燃煤鍋爐,進(jìn)行燃生物質(zhì)鍋爐改造,與傳統(tǒng)燃煤鍋爐相比,具有更高的節(jié)能環(huán)保效益,符合國家政策要求;與燃油燃?xì)忮仩t相比,在投資成本和運(yùn)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?yàn)槠渑c傳統(tǒng)燃煤的特性差異,經(jīng)常會導(dǎo)致鍋爐出現(xiàn)運(yùn)行缺陷、節(jié)能效果不明顯等問題。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(xiàn)狀做好技術(shù)分析,采取措施來進(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(biāo),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)過專業(yè)技術(shù)處理后,生產(chǎn)得到的塊狀能源,其為一種新型節(jié)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(dá)到 3900~4800 千卡 /kg,碳化后發(fā)熱量則可以達(dá)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,一般不會含有其他不產(chǎn)生熱量的雜物,且絕對不會含有碳矸石、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(dāng)做鉀肥回收利用。與傳統(tǒng)燃料相比,具有經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性優(yōu)勢,滿足可持續(xù)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?yàn)榕c燃煤性能的差異,導(dǎo)致其在燃燒過程中,很容易造成鍋爐運(yùn)行缺陷,情況嚴(yán)重的便會出現(xiàn)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(jié)構(gòu)及送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造完善,在應(yīng)用后,很容易在鍋爐后管板高溫側(cè)出現(xiàn)脹管滲漏問題,及焊接煙管端部出現(xiàn)裂紋,甚至造成管板開裂[2].
常見安全事故的發(fā)生,主要是因?yàn)樯镔|(zhì)燃料密度較小,且結(jié)構(gòu)松散度高,在燃燒過程中存在高揮發(fā)性,一般在 250~350℃條件下,會將大部分揮發(fā)分析出[2].這樣經(jīng)揮發(fā)后析出的疏松焦炭便會受氣流牽引進(jìn)入到煙道內(nèi)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(tǒng)進(jìn)行改造,并控制通風(fēng)強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)燃燒系統(tǒng)時(shí),應(yīng)遵循生物質(zhì)燃料所具有的特點(diǎn),適當(dāng)增大爐膛容積,并要充分?jǐn)_動(dòng),保證爐膛內(nèi)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(xiàng)參數(shù)的控制,如鍋爐本體各構(gòu)件形狀、位置以及尺寸等,以及溫度、流速、壓力等參數(shù),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(shè)備
應(yīng)結(jié)合生物質(zhì)顆粒燃料特性選擇燃燒設(shè)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(guī)模比較小的燃燒系統(tǒng),則可以選擇用拋煤機(jī)倒轉(zhuǎn)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(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),由爐前若干個(gè)燃料進(jìn)口角度與推煤形成可調(diào)機(jī)械風(fēng)力拋煤機(jī),將提前準(zhǔn)備好的生物質(zhì)燃料拋入爐膛內(nèi)部。
其中顆粒較大的部分會落到爐排后部,而較小顆粒而落在爐排前部,爐排運(yùn)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(nèi)。且前部比較小的燃料顆粒,在拋入爐膛時(shí)會呈現(xiàn)懸浮狀,通過二次風(fēng)來進(jìn)行充分燃燒。利用前墻二次風(fēng)托送與影響,對燃燒過程進(jìn)行了強(qiáng)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(shè)燃燒設(shè)備
層燃燃煤鍋爐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì),主要目的是滿足燃煤需求,在改燒生物質(zhì)燃料時(shí),即便是對結(jié)構(gòu)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(tǒng)空間允許的情況,且經(jīng)濟(jì)條件能夠達(dá)到要求,則可以采取增設(shè)燃燒設(shè)備或者燃燒室的方法,發(fā)生可燃?xì)怏w并初步燃燒,而系統(tǒng)原有的燃燒室則作為燃盡室應(yīng)用。此種設(shè)計(jì)方法,可以最大程度上提高燃料燃燒效率,可以被應(yīng)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(tǒng)改造時(shí),則可以利用移動(dòng)爐排來代替固定爐排。如果需要選擇用小型爐排,應(yīng)盡量選擇用傾斜式往復(fù)爐排,減少燃燒結(jié)渣量,提高生物質(zhì)顆粒燃料燃燒效果。
3.3 增設(shè)二次風(fēng)系統(tǒng)
一般情況下,對于中小型鍋爐系統(tǒng)來說,設(shè)有一次風(fēng)系統(tǒng)便可以滿足燃料燃燒需求,但是因?yàn)樯镔|(zhì)燃料揮發(fā)性比較高,且析出時(shí)間較短與燃煤相比會在更短的時(shí)間內(nèi)完成燃燒,并且多發(fā)生在爐膛空間內(nèi)。為提高燃燒效率,需要對層燃燃煤鍋爐進(jìn)行增設(shè)二次風(fēng)系統(tǒng)改造,避免一次風(fēng)系統(tǒng)不能滿足燃燒需求,通過合理的改造,來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(shè)二次風(fēng)系統(tǒng)前,需要做好系統(tǒng)燃燒所需風(fēng)壓與風(fēng)量,并配置變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)。另外,應(yīng)將二次風(fēng)進(jìn)口設(shè)置在爐墻不同位置,便于從不同角度來向爐內(nèi)提供充足的擾動(dòng)氣流,保證燃燒區(qū)內(nèi)有合適的溫度,并延長可燃物與高溫?zé)煔庠跔t內(nèi)停留的時(shí)間,提高燃料燃燒高效性。
4 結(jié)束語
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(jì)成本上具有明顯優(yōu)勢,因此被多數(shù)中小微企業(yè)采納。在層燃鍋爐燃煤改燃生物質(zhì)過程中,為提高其應(yīng)用效率,需要對燃煤鍋爐進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造及系統(tǒng)改造,避免因?yàn)槿剂祥g性能差異而出現(xiàn)運(yùn)行缺陷、能耗指標(biāo)降低等問題,提高生物質(zhì)燃料燃燒綜合效率。
參考文獻(xiàn):
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[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(qū)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(qū)域供熱 ,2010,01:35-39.
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