循环流化床锅炉中生物质燃料的运用探讨

循环流化床锅炉中生物质燃料的运用探讨

马胡寅

（凯迪生态环境科技股份有限公司广西北流市537400）

摘要:本文主要是在循环流化床锅炉的运行机制及特征，稻壳的运输形式，生物质颗粒上料的过程，生物质的特点和燃烧的过程以及燃烧之后结焦与积灰的具体情况，焦油应如何防治等方面来进行了具体的论述。

关键词:机制；特点；防止

1引言

生物质燃料在燃烧的过程中，其二氧化碳的排放量处于零排放，这一特点对缓解令人心惊胆战的“温室效应”有着非凡的实际意义。如今我国科学人员已经研发了单一的生物质燃料以及多种生物质燃料混合燃烧的系列化生物质锅炉，投入使用过的生物质燃料已超过三十余种，其中农业废弃物方面主要类型有稻草、麦草、玉米秸秆、棉花杆、油菜杆、稻壳、花生壳、红薯藤等类型;林业废弃物方面主要类型有树皮、树枝、树根、木材以及废料等类型;经济作物废弃物主要类型有甘蔗渣、菌类培养基等类型;家畜粪便主要是通过一些养殖场来获得。

2稻壳燃料的燃烧过程

稻壳这种燃料的密度很小，其结构又比较的松散，挥发分含量比较高，在250℃的时候热分解开始，在325℃的时候开始十分的活跃,在高达350℃的时候挥发分就可以析出80%。由此可知，挥发分析出的时间相对比较短，如果空气供应不足，有机挥发物就极有可能不被燃烬就排出，排烟的颜色是黑色，在严重的情况下颜色为浓黄色烟。因此，在设计燃用生物质燃料的时候，一定要供给其充足的扩散型空气，并且燃烧室一定要有充足的容积和拦火，只有这样才可以确保其有充沛的燃烧空间和燃烧时间。在挥发分慢慢的析出以及燃烧之后，剩下的一些燃料是疏松的焦碳，如果气流一旦运动就会把一些炭粒裹入烟道，这种情况下就形成了黑絮，因此如果通风太强那么一定会使燃烧的效率降低。固定炭的燃烧如果受到灰分包裹以及空气渗透难的影响，很容易出现残炭遗留。在循环流化床中，因为二级破碎的原因，所以能够很好地解决这个问题。

通过以上的分析可以看出，稻壳这种燃料如果在自接燃烧的时候出现挥发分逸出过快或者是空气供给量和供给的方式在第一阶段出现不同等问题。像与之类似的问题在一般的炉型当中是很难被解决的。高密度的压缩成型生物质颗粒燃料，因为其压缩的比较紧密，限制了其挥发分逸的速度，再加上其空气的流动有一定的通道并且比较均匀，燃烧的过程又比较的稳定，能够改善需氧量大幅度的起伏。

锅炉在燃烧了生物质燃料以后，改变了锅炉本来的燃烧情况。因为生物质的挥发份相对比较高，非常容易引燃，为使燃料得道的充分燃烧起到了一定的铺垫作用，所以在很大的程度上提升了混介燃料的燃烬度。

3燃料对于锅炉的影响与适应举措

3.1生物质含水量

如今我国在实行的生物质流化床锅炉中，一些入炉的生物质燃料通常含水量都比较高，尤其是是秸秆类或者是树皮类的燃料入炉的水分高达30%一50%之间，像这样的高水分燃料在入炉以后，着火的速度会延迟，炉内的流化速度比较大，可是燃料在炉中的有效停留时间又相对来说比较短，导致了燃烧得效率有所下降，燃料的热值比较低，燃料的消耗量越来越大;着火以后导致的炉膛上边的温度过高最终形成过热蒸汽超温的现象，过热器的管壁温度相对来说都偏高，普遍都会有安全上的隐患;锅炉的密相区，其床温控制的越来越困难，锅炉的低负荷稳燃水平也慢慢降低;除此之外因为燃烧出现烟气量增多，排烟的温度增高，增长了锅炉的排烟损失，降低了锅炉的工作效率。所以，如果想要达到良好的效益一定要严格控制入炉的燃料，其水分一定要在合理的范围之内，第一必须要控制使用燃料的含水率，避免人为加水，第二生物质流化床锅炉必须要有充足的防雨料库，从根本上控制燃料入炉的含水率。

3.2生物质含灰量

循环硫化床必须要有很多的床料颗粒，使其在循环间路中循环，这样可以将炉膛内的热量分布变得更均匀，传热的速度变得更快，燃烧的更充分。所以，生物质燃料的含灰量对于循环流化床的锅炉设计以及正常运行斗比较重要。一般情况下，生物质的燃料中自身的含灰量在3%一10%之间，但是因为生物质燃料的外带杂质相对来说比较多，尤其是农业和林业的废弃物，在锅炉的实际运行中，尾部灰的浓度实际测量值高达理论值的3一5倍。

炉膛内的灰浓度对于循环流化床锅炉来说，其负荷与炉膛床温的均匀性影响非常大。如果在燃烧木材进行废弃物加工等一些生物质燃料含灰量相对较低的时候，依靠自己的灰量没有办法满足床料的需求，则在运行的过程中通常会采取添加床料的方式，因此床料就会成为循环物料的主体。在其设计上，应用了可以调试返料体系中的循环灰量，起到确保物料循环体系的畅通，稳定炉膛内的温度的作用。

对于生物质锅炉床层来说，其高度受到燃料含灰量的影响比较大，如果床层偏高或者是床层偏低都有可能会影响流化的质量，最终导致结焦。燃料灰分与杂质对于尾部飞灰的浓度走着严重影响，所以尾部的吹灰装置必须要设置到位。

4锅炉床料的解决办法

把细炉渣当做是锅炉的辅助燃料，这样不仅可以通过细炉渣来吸收稻壳，将其在燃烧的过程中产生的热量来控制床的温度，还可以达到循环流化床锅炉的底料要求，这样做也大大降低了成本。通过合理的配风，精心的调整，生物质燃料可以完全的进行燃烧，锅炉的负荷、主汽的温度、压力、排烟温度以及灰渣的含碳情况等指标都已经符合原设计的要求。

5防止结焦以及焦油产生的办法

5.1在锅炉中，最容易结焦的位置是是对流过热器与高温省煤器，在平时的工作中我们能够通过在生物质燃料种搭配一定比例的氧化钙，用其来控制灰熔点，也可以根据比值(SiO2+Al2O3）/CaO来判定。如果这个数值在1.6到2.13之间的时候，此时的灰熔点是处于最低的时候。对于固态的排渣炉，只要不在这个数值之内就可以;在运行的过程中应该控制炉膛内的温度，应该低于软化的温度在100℃以上，循环流化床锅炉在运行的时候，炉膛的温度高达900℃-1000℃，然而生物质燃料软化温度就比较高，比炉膛的温度高了400℃以上，因此如果烧100%的生物质颗粒也不容易结焦。

5.2焦油这种产物，是生物质在气化的过程中避免不了的副产物。因为焦油在高温的情况下，呈气态发展，而且和可以燃烧的气体全部混介在一起并燃烧;对于普通的生物质来说，在500℃左右得温度时，此时焦油的产物是最多的，一旦高于或低于这个温度，焦油都回适当的减少一些;然而锅炉内炉膛得温度高于1000℃时，并且伴随富氧燃烧区域，此时产生的少量焦油可以在炉膛内被燃烬，因此这对于锅炉尾部受热而产生的影响是不大的。

结束语

生物质是可以重新利用的，对于环境进行洁净能源，现在不仅可以使用传统的直接燃烧法之外，最近几年还研发了一些物质热解、气化、迅速热解液化、制氢等很多有发展价值的技术，每项技术都运用了诸如固定床、流化床、移动床、气流床等类似的工艺过程，逐渐发展成一个丰富多彩的技术门类。

参考文献：

[1]陈继辉，卢啸风.循环流化床锅炉焚烧生物质燃料的研究进展，农业工程学报，2006(10):267-270.

[2]孙振钧.中国生物质产业及发展取向.农业工程学报，2004,20(5):1-5.

[3]别如山，李炳熙，陆慧林，等.燃生物废料流化床锅炉[J].热能动力工程，2000,(15):343-347.

[4]中国可再生能源发展战略研究项目组编.中国可再生能源发展战略研究丛书.综介卷.北京:中国电力出版社，2008

作者简介：

马胡寅（1986-），男，助理工程师，本科，主要从事生物质电厂生产运行工作。