生物质燃料工业锅炉运行操作方面的探讨
生物质作为燃料具有少硫或无硫、高挥发分易燃、灰分少、水分变化大、二氧化碳能在生命周期内完全吸收、可运输、可加工的特点。由于生物质少硫或无硫,燃烧后的烟气一般不需要装设脱硫设备;因其灰分少,同类燃烧方式下锅炉的原始灰尘排放浓度比煤低;高挥发分低燃点可使燃烧区温度低许多,减少热力型NOx生成。
目前众多锅炉生产厂家都积极开发、设计、生产燃生物质锅炉。但其设计、生产、检验、安装、使用管理方面均未掌握其特殊要求,许多在用燃生物质的锅炉均未达到高效、环保的性能要求。
设计生物质燃料锅炉必须符合生物质燃料的燃烧特点。生物质燃料具有如下燃烧特点:
(1)挥发分含量高于煤炭,达70%。燃点低、易着火。
(2)固定碳含量低,仅15%~20%。易燃尽。
(3)灰分少,大部分生物质灰分一般在1.5%~5%,炉排上负载较小。
(4)水分变化较大,设计时需充分考虑炉膛、空气温度和选用燃烧设备的选择,应符合燃料水分下能保证燃料顺利充分的燃烧。
燃生物质的锅炉配置风机需要增大裕量,因生物质燃料水分变化大,低位发热量变化大,需要较大的风量、风压裕量储备,否则不能满足运行要求。出渣设备必须选用干式的且密封性能好的设备,不能用水封式。电控系统的功能必须有启炉、停炉的顺序连锁功能,确保启炉时给料机最后开启,停炉时最先停给料机。料仓设计必须采用防搭桥技术措施。在操作方面需主要的点如下:
(1)实际使用燃料必须符合设计规定,特别注意其水分、灰分及灰的结焦特性。水分、灰分变化会引起燃料的发热量变化,当发热量变化较大时将严重影响燃烧安全性,甚至会造成安全事故。燃料发热量升高较大时会大幅度提高燃烧区温度,造成结焦、耐火材料超温损坏;燃料发热量降低较多时会严重降低燃烧区温度,燃烧速度大幅度降低,轻者燃烧不充分、降低锅炉出力,重者则熄火、爆燃。灰的结焦性变强,会造成炉排面上结焦影响通风,炉排得不到有效的冷却而超温损坏,同时会在受热面上粘结灰壳,严重影响传热。据观察,对流受热面每增加1mm灰层则排烟温度将升高150~200℃,热效率相应下降7~10个百分点。建议燃料水分变化幅度不要超过5%,灰分变化不要超过2%。灰的结焦性要保持稳定,否则要采取有效的吹灰和清灰措施。
(2)运行调节要做到平稳过渡、连续均匀。锅炉由一种状态变化到另一种状态时要平稳,燃料量、鼓引风量增减要缓慢平稳,小幅慢调,尽量使风料比保持一致,并且与燃烧区温度(即燃烧速度)协调一致,即炉内不要积存大量燃料。燃料供给必须连续均匀,不得忽大忽小。
(3)停炉时不得用生物质燃料压火。生物质挥发分含量高,如在炉内存有较多燃料停炉压火,会析出大量挥发分,当达到爆炸极限浓度时会产生爆燃,损坏炉墙。所以停炉时不得在炉内积存大量生物质燃料,当需要短暂停炉时可以留少量生物质燃料保持火种,但要开启炉门及所有烟道门通风,防止挥发分聚集。较长时间停炉应用煤炭压火。
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