生物质层燃工业锅炉燃烧设备选型的探讨_行业新闻_企业新闻

生物质层燃工业锅炉燃烧设备选型的探讨

2024-04-30 0次

生物质燃料具有挥发分含量高、水分变化大、体积松散、能量密度低、钾和钠等碱金属含量高、灰溶点低、易结渣等特点。目前国内各生物质电厂运行的锅炉主要有两种炉型：炉排式锅炉和循环流化床锅炉。下面从以下几方面进行两种炉型的比较：

1、技术成熟和应用情况两种炉型技术都很成熟，在国内外都有较多的运行经验。炉排炉采用层燃技术，在北方市场占有率较高，我国第一座生物质发电项目-单县生物质发电厂即采用源自丹麦的水冷振动炉排炉。

2、锅炉负荷适应性

炉排锅炉能够在10~110%额定负荷下正常运行，负荷适应性较好，循环流化床能够适应30~110%的锅炉额定负荷，当锅炉负荷率低于30% 时，无法保证锅炉的稳燃和床层的流化，锅炉无法正常运行。

3、燃料预处理排炉基本不需要较高的要求，而循环流化床锅炉对燃料的预处理要求较高，一般粒度≤10mm，需进行破碎、筛分等处理。

4、连续运行时间

炉排炉辅助设备少操作简单，运行稳定，故障率低，设备维修率低。循环流化床锅炉结构复杂，辅机设备多，炉内沸腾燃烧，磨损较为严重，故障率高于炉排炉。

5、锅炉造价方面

层燃生物质锅炉的整体系统比生物质循环流化床锅炉简单，综合造价方面炉排锅炉低于循环流化床锅炉

综上所述，循环流化床锅炉虽拥有出色的复杂燃料适应性，在比较复杂的燃料供应条件下仍能高效工作，且锅炉尾气原始排放比层燃炉更有优势，但流化床锅炉建设和运行成本均比层燃炉高。层燃锅炉有较好的低负荷适应性，锅炉效率虽低于流化床，但锅炉负荷适应性、对燃料要求、造价、运行成本方面基本可弥补相对低的锅炉效率，炉排炉综合运行指标占优。生物质燃料在NOx和SO2的原始排放均不是特别高，综合考虑在工业锅炉范畴内小于60t/h生物质锅炉，认为性价比最好的还是层燃炉。

一、层燃燃烧设备介绍

生物质层燃锅炉的燃烧设备目前国内主要以水冷振动炉排、往复式炉排、链条炉排等模式，本文只针对以上三种燃烧设备进行探讨。

1、水冷振动炉排

锅炉技术来源是国外丹麦BWE技术，属于层燃锅炉。该锅炉采用水冷振动炉排的燃烧方式，采用“M”型布置。采用炉前强制给料的进料方式。振动炉排由振动机构、风室、支撑件和炉排水冷壁组成，炉排水冷壁由全膜式壁组成，其上开有很多小孔。一次风由炉排水冷壁上的小孔进入炉膛，为燃烧提供所需要的大量氧气。燃料由给料机送到炉排前部，在此处逐步预热、干燥、着火、燃烧。随着炉排的不断振动，燃料边燃烧边向炉排后部运动，直至燃烬。

优点：属于层燃锅炉，锅炉结构简单、操作方便、投资和运行费用都相对比较低、燃烧稳定、燃烧效率高、负荷调节性大。水冷振动炉排有水冷却，可有效地解决秸秆灰熔点低产生的结焦问题；还可以解决炉排片因为灰少而被烧坏的问题；炉排采用振动结构，可有效解决炉排传动问题；通过增大炉排有效面积，使其有一定的裕量可避免因腐蚀而降低热负荷；对燃料水分、热值的波动有一定的适应能力。

缺点：适应性不强、炉排与水冷壁之间密封不严、高温排渣不畅、污染物排放较高、磨损严重等。　　

2、往复炉排

往复炉排通常由倾斜的活动炉排片和固定炉排片组成，两者相间布置并间隔叠压成阶梯状的炉排面。活动炉排片的尾部装嵌在活动炉排梁上，前端直接搭在下一排的固定炉排片上。活动框架支撑在滚轮上，并与推拉杆相连，可变速的直流电动机驱动偏心轮而带动推拉杆，拉动活动框架，使所有的活动炉排片都作前后的往复运动。燃料从燃料斗加入，由于活动炉排片不断往复运动，将燃料从炉排上缓慢由前向后，由上向下移动最后落集在燃烬炉排上，燃尽后灰渣下落至渣斗。燃烧所需要空气也是由炉排下往上送入。

优点：燃料适应性强，特别是易结焦类的燃料。燃料在炉排面停留时间比常规的层燃设备更长，燃烧效率更高，更适合水分较高的生物质燃料。现设备厂家通过从垃圾炉排上吸取相关经验，往复炉排的炉排片能更好的耐高温和腐蚀，有利于锅炉更长时间的运行。

缺点，由于炉排片的头部不断与炽热的料层接触，又无冷却条件，因而需要更好的材料，成本上会相对高一些。另外液压系统相对比减速机设备价格更高；同时往复炉排产生的噪音较大。

3、链条炉排

链条炉排主要由料斗、底座、前轴装置、炉排装置、后轴装置、看火门等组成。燃料从料斗落至空炉排上，随着炉排的运动进入炉中。厚度由燃料闸门的位置高低来控制，炉排运动过程的漏灰则从炉排下灰斗排出。，其链条炉排分为鳞片式链条炉排、链带式链条炉排、横梁式链条炉排三种结构形式。

（1）鳞片式

鳞片式炉排适炉排面通常由4~12根互相平行的链条(类似自行车上的链条结构)组成。每根链条用锄栓将若干个由大环、小环、垫圈、衬管等元件组成的链条串在一起。炉排片通过夹板组装在链条上，前后交叠，相互紧贴，呈鱼鳞状。当炉排片行至尾部向下转入空程以后，便依靠自重依次翻转过来，倒挂在夹板上，能自动清除灰渣，并获得冷却。各相邻链条之间，用拉杆与套管相连，使链条之间的距离保持不变。

优点：炉排间隙甚小，漏料很少；炉排片较薄，冷却条件好，能够不停炉更换；由于链条为柔性结构，当主动轴上链轮的齿形略有参差时，能自行调整其松紧度，保持啃合良好。

缺点：结构复杂、金属耗量多，整体刚性没有横梁式好，且当炉排较宽时，炉排片容易脱落或卡住。

（2）链带式

链带式炉排属于轻型炉排，炉排片分为主动炉排片和从动炉排片两种，用圆钢拉杆串联在一起，形成一条宽幅的链带，围绕在前链轮和后滚筒上。主动炉排片担负传递整个炉排运动的拉力，因此其厚度比从动炉排片厚，由可锻铸铁制成。

优点：比其他链条炉排金属耗量低，结构简单，制造、安装和运行都比较方便。

缺点：炉排片用圆钢串联，必须保证加工和装配质量，否则容易折断，而且不便于检修和更换；长时间运行后，由于炉排片磨损严重，使炉排间隙增大，漏料损失增多。

（3）横梁式

横梁式炉排结构与链带式炉排的主要区别在于采用了许多刚性较大的横梁。炉排片装在横梁的相应槽内，横梁固定在传动链条上。传动链条一般是两条(当炉排很宽时，可装置多条)，由装在前轴(主动轴)上的链轮带动。

横梁式炉排的优点是：结构刚性大，炉排片受热不受力，而横梁和链条受力不受热，比较安全耐用；炉排面积可以较大，阻力小而风量分布均匀；运行中漏煤、漏风量少。缺点是：结构笨重，金属耗量多，制造和安装要求高；

以上三种链条炉排，由于链带式炉排炉排面开孔率过高，漏风比较严重且容易漏料，此链带式炉排不适合层燃生物质锅炉。鳞片式链条炉排和横梁式炉排考虑整体经济性，鳞片式推荐为≤40t/h锅炉，＞40t/h锅炉推荐使用横梁式炉排。

二、层燃燃烧设备选择

生物质燃料根据以上层燃设备的介绍，结合燃料特性的水分大小、灰分高低及其结渣性等因素进行选择考虑如下：。