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1、秸秆、竹子废料燃料燃烧的特点及锅炉选型1、 秸秆、竹子废料燃料的燃烧特点秸秆、竹子废料燃料燃烧过主要分为挥发份的析出、燃烧和残余焦炭的燃烧、燃烬两个独立阶段，其燃烧过程的特点是：l 秸秆和竹子废料水分含量较多，燃烧需要较高的干燥温度和较长的是干燥时间，产生的烟气体积较大，排烟热损失较高；l 秸秆和竹子废料燃料的密度小，结构比较散，迎风面积大，容易被吹起。悬浮燃烧的比例较大；l 由于秸秆、竹子废料发热量低，炉内温度场偏低，组织稳定的燃烧比较困难；l 由于秸秆、竹子废料挥发份含量高，分别高达61.79%和52.89%，燃料关掉火温度较低，一般在250350温度下挥发份就大量析出并开始剧烈燃烧，此时
2、若空气供应量不足，将会增大燃料的化学不完全燃烧损失；l 挥发份析出燃烬后，受到灰烬包裹和空气渗透困难的影响，焦炭颗粒燃烧速度缓慢，燃烬困难，如不采取适当的必要措施，将会导致灰烬中殊死留较多的余碳，增大机械不完全燃烧损失。2、 秸秆燃烧炉国内外应用现状秸秆燃烧通常分为直接燃烧和其它燃料混烧两种类型。因本项目为秸秆的直接燃烧，因此在此仅介绍秸秆的直接燃烧法。 秸秆的直接燃烧法通常有层燃和流化床两种方法。A、 层燃技术 层燃技术包括固定炉排、移动炉排、旋转炉排和振动炉排等，可适用于含水率较高、颗尺寸变化较大及灰含量较高的秸秆，具有操作简便的特点。水冷移动炉排可以保证燃烧的燃料在炉排表面分布均匀，以保
3、障一次配风的均匀分布。空气分布不均匀会造成结渣、飞灰损失增加、过量空气系数增加等问题。燃料在炉排上传输必须尽可能地保证平滑和均匀。为了实现上述目标，可采用连续移动炉排、红外线高度控制系统以及合理的配风系统。这种形式的层燃炉在欧州被广泛采用。 丹麦BWE公司秸秆直接燃烧技术的锅炉采用振动水冷炉排，自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器，由于秸秆中氯和碱金属的含量相对较高，烟气在高温时（450以上）具有较高的腐蚀性，飞灰的熔点较低，易产生结渣的问题。如果灰分变成固体和半流体，运行中就很难清除，就会阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输。严重时甚至会完全堵塞烟气通道，
4、将烟气堵在锅炉中。由于存在这些问题，因此，专门设计了耐高温腐蚀的进热器系统，已经用在最新发电厂中。 位于加拿大威廉斯湖的生物质电厂以当地的废木料为燃料，燃料处理系统设计有接纳和处理大小超过预定规格木块的重型多刀碎木机和格栅棚塔。锅炉采用设有地BW“燃烧控制区”的双拱形设计，从而使炉排上面射入的空气可以受到有效的控制，即使燃料的含湿量高达55%，也不必再设助燃程序促使其燃烧。由于燃料燃烧完全，同时也有效地降低了烟气的颗粒物排放量。为适应高含湿量的木质燃料，锅炉选用了底特律炉排厂生产的DSH水冷振动炉排，保证了温度超过260的预热空气被用于此类燃料的充分燃烧。燃料进入炉膛后，除部分在振动炉排上燃烧
5、外，其余均在前壁和尾壁下以高度浑浊的半悬浮状态燃烧，这种混浊状态是通过特定高置在炉膛前壁下部和尾部的过热空气喷嘴喷入空气而形成的。同时还在炉膛顶部引入热空气，从而在燃烧物向上运行后被再次诱入浑浊状态，使固体颗粒充分燃烧，提高热效率，减少附带物及烟气排放量。威廉斯湖生物质电厂的运行表明，其操作比设计预期的还要简单，面烟气排放量则远低于设计要求，工作效率也比预期的要高。B、 流化床技术 流化技术以德国KARLBAY公司 的低倍率差速床循环流化床生物质燃烧锅炉为代表。该锅炉的特点主要体现在燃烧技术上。高低差速燃烧技术的要点是改变现有常规流化床的单一床面，而采用不同流化风速的多层床：差速流化床结构“。
6、这种结构将流化床分成高速床和低速床，在高速床内不布置受热面，在低速床均布置埋管受热面，由于其床面的高低差异及不同的流化速度，使物料在炉内形成有序大循环，秸秆循环流化床锅炉跟一般流化床相比有以下特点：l 磨损小，安全可靠性高；普通循环流化床的易磨损部分是密相区的埋管受热面，而磨损主要与烟速、颗粒直径和埋管管材料有关，高低差速床燃烧技术可以很完善地解决这一问题，可使床内物料按不同粒径自动分离，粗的颗粒集中在低层的主床上，细的部分趋于上副床的流化风速可比主床小很多，细的床料和低的流化风速使设置在此处的埋管受热面磨损程度显著减轻，寿命由一般的3000小时增回到30000小时以上，很好地解决了中小容量和
7、低倍率锅炉的安全可靠性的问题。l 燃烧效率和脱硫效率高：高、低床之间的不同流化风速，形成了床料的有序内循环，强化了床物料横向混合，延长了给料和脱硫剂在炉内的停留时间，提高了锅炉的燃烧效率和脱硫效率。试验表明，飞灰含碳量仅为4.33%，炉渣的含碳量为1.39%l 负荷调节性能好：多床面的结构，使锅炉具有良好的负荷调节性能，特别是改善了单一流化床低负荷时因流化风速低，结焦和过剩空气较高的不足，使之可在40%负荷下经济可靠运行。高低差速流床锅炉其高、低流化床燃烧时是独立配风，因此负荷调节范围较大，一般在30%115%。l 环保性能好：高低差速循环流化床的低温燃烧和分段供风两特点，可以显著地降低NOX
8、排放量。l 合理巧妙的双层给料结构：锅炉容量增大时，布风板面积和给料量也随之增加，如果采用传统一层给料，很难保证给料的均匀性，而采用分层给料不但能确保给料均匀，面 且能提高燃烧效率。所谓分层给料，就是将传统的一层给料现分成两层或多层给料，根据重力关系，在现同一布风板上给料口越高，它所能把料抛的越远，所以在距布风板高度不同的地方设置给料口，这样料可以抛到整个布风板上，所以不但能确保给料均匀，而且使落料面积增大，故能使料和料层充分接触，提高燃烧效率。瑞典也有以树枝、树叶等作为大型流化床锅炉的燃料加以利用的料例。国内江西锅炉厂、无锡锅炉厂、杭州锅炉厂、济南锅炉厂等都生产燃用生物质的流化床锅炉。3、
9、锅炉选型纯烧秸秆的锅炉主要有机械炉排炉和循环流化床炉，现将它们的部分性能对比如下：A、 应用情况：机械炉排炉在国外有成熟的长期运行经验，使用数量最多，已有定型产品，近来国内也有较多的使用。从目前使用情况来看，国外炉排炉目前普遍认可的是丹麦BWE公司的振动水冷炉排炉：而循环流化床秸秆燃烧炉是以德国KARLBAY公司的差速床技术为代表。B、 炉型尺寸：由于燃料在炉排炉内的搅拌程度，气体分布、整体反应速度不及流化床炉速度，使得秸杆在炉排炉内停留时间比流化床焚烧炉长，断面热负荷不小流化床，造成炉排炉占地面积大，而流化床瘦而高。C、 适用燃料对象：炉排炉要求燃料热值保持相对稳定；而流化床密相区有大量的高
10、温物料，床层热容量大，燃料适应性强。D、 二次污染控制：由于循环流化床采用低温（850950），分级燃烧，限制了热力型氮氧化物的形成。而炉排炉燃烧温度高，烟气中污染物浓度高。因此，从燃烧过程中控制二次污染来看，流化床要优于炉排炉。E、 燃料预处理：炉排炉一般只简设单的预处理系统；而循环流化床燃烧炉对燃料预处理要求较高，对燃料粒径具有较严格要求，需要将秸杆进行一系列破碎、筛分等处理，使其尺寸、性能均一化，入炉秸秆尺寸一般要求为150200mm，该部分投资费用较高。F、 高温腐蚀情况：秸秆燃料中含有较高的氯和钾，燃烧过程中会形成HCL和碱金属低共融化合物，会发生高温腐蚀。炉排炉通常靠采用高温耐腐蚀
11、材料做过热器、价格较高，而循环流化床锅炉通过炉内脱氮和设置外置式换热器可有效减轻高温腐蚀。G、 磨损情况：炉排炉中，由于秸秆燃烧过程均发生在炉排面上，炉排相对较长，炉型较大，磨损相对较轻；循环流化床炉的布风板、周围水冷壁及余热锅炉后面受热面和炉墙的磨损比炉排炉明显。H、 投资费用：目前国内还没有完全掌握秸秆燃烧炉炉排设计与制造技术，一般依赖进口，而进口层燃炉炉排造价很高。流化床布风装置与燃煤循环流化床锅炉类似，是成熟技术，与层燃炉炉排相比成本较低。综上所述，炉排炉与流化床锅炉各有特色：燃用生物质炉排炉与流化床锅炉比较表炉排炉循环流化床炉优点1、 秸杆只需进行简单预处理就可入炉；2、 磨损相对较
12、轻；3、 烟气含尘浓度较低1、 燃料的适应范围广；2、 NOX排放浓度较低；3、 床内蓄热量大，避免了炉内急冷急热现象，燃烧运行稳定；4、 炉内没有机械运行部件，使用寿命长；5、 可设置外置式换热器，避免高温腐蚀；6、 锅炉体积小、投资小。缺点1、 适应范围窄；2、 过热器处于高温腐蚀环境中，需采用高温耐腐蚀合金材料；3、 NOX排放浓度高；4、 国产炉排尚不过关，进口炉排价格高；5、 占地面积大1、 燃料预处理要求较高；2、 受热面磨损较重；3、 烟气含尘浓度相对较高。由于秸秆灰中碱金属和氯的含量相对较高，灰渣的熔点较低，易产生结渣的问题。如果灰分变成固体和半流体，工作期间就很难清除，影响锅炉的正常运行，同时本工程燃料为水稻秸秆及其它少量农作秸秆初步破碎和竹子加工废料破碎后的混合物，燃料杂质较多，变化性大，燃料混合比例变化不定。因此对本工程循环流化床锅炉优势比较明显，所以采用循环流化床
