2008年第2期(總第122期)應(yīng)用能源技術(shù)秸稈生物質(zhì)燃料鍋爐的設(shè)計(jì)實(shí)踐劉惠寧(黑龍江省能源研究所,黑龍江哈爾濱150001)摘要:通過(guò)對(duì)秸稈生物質(zhì)燃料特性的簡(jiǎn)要闡述,結(jié)合一臺(tái)生物質(zhì)熱分解燃料鍋爐的設(shè)計(jì)實(shí)踐,介紹秸稈生物質(zhì)然料鍋爐的設(shè)計(jì)方法和特點(diǎn),為此類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供有益的借鑒經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞:生物質(zhì)燃料;鍋爐;秸稈中圖分類號(hào):TK6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B文章編號(hào):1009-3230(2008)02-0023-03The Design and Practice of Straw Stalk Biomass Fuel BoilerLIU Hui-ni(energy research insttute of Heilongjiang province, Heilogjiang Harbin 150001)Abstract: The paper expatiate on the character of biomass fuel briefly, combining with one boilers design practice, introducing the design character of the biomass fuel boiler, offering a available experience forKey words: biomass fuel; boiler; straw stalk0前言是一種相對(duì)比較清潔的燃燒方式。通過(guò)生物質(zhì)獲秸稈生物質(zhì)燃料是指將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的稻得燃料過(guò)程比較復(fù)雜對(duì)于制取燃料設(shè)備類型工稈、油菜稈、玉米稈、麥稈、林業(yè)廢棄物等生物質(zhì)在藝流程反應(yīng)條件催化劑的種類原料的性質(zhì)和特制的設(shè)備中通過(guò)熱化學(xué)反應(yīng)方法產(chǎn)生可燃物粉碎等條件的不同,其反應(yīng)過(guò)程和可燃產(chǎn)物也不質(zhì)主要是可燃?xì)怏w和油類物質(zhì)。產(chǎn)生的燃料可盡相同。綜合有關(guān)方面的研究資料我們知道秸供鍋爐設(shè)備進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換。一臺(tái)50秸稈發(fā)電稈生物質(zhì)燃料主要有以下特點(diǎn)鍋爐燃燒設(shè)備采用熱分解反應(yīng)系統(tǒng),系國(guó)外專利饔1未經(jīng)處還的楊木和玉米秸稈熱解產(chǎn)品組成(%干蔞)技術(shù),爐膛與燃燒設(shè)備連接形成整體熱分解產(chǎn)生楊木、楓木、松木玉米熱解溫度的可燃?xì)怏w在爐膛內(nèi)完全氧化燃燒,將熱量傳遞熱解溫度500-510℃30-500℃給工質(zhì),實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。以下結(jié)合其他一些應(yīng)熱解氣23-24用研究和鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)對(duì)秸稈生物質(zhì)燃料鍋爐半焦18-19的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。1秸稈生物質(zhì)燃料的特點(diǎn)熱解油秸稈生物質(zhì)燃料的應(yīng)用主要是通過(guò)特制設(shè)備熱解油組成將秸稈高溫分解和氣化,以及垃圾焚燒和熱分解,5.4-6.3中國(guó)煤化工158收稿日期:2007-01修訂稿日期:2007-01-10CNMHG 11.7作者簡(jiǎn)介:劉惠寧(1967-),男,1989年畢業(yè)于大連理工大學(xué),羥基乙醛65-10熱能工程專業(yè)高級(jí)工程師現(xiàn)從事能源領(lǐng)域技術(shù)開(kāi)發(fā),項(xiàng)目咨詢,工程設(shè)計(jì)和能源監(jiān)測(cè)等工作熱解木素24應(yīng)用能源技術(shù)008年第2期(總第122期)(1)屬高揮發(fā)份、低炭化度、高含氧物料。揮其凝聚的能量為15%~20%。在高溫條件下重發(fā)份含量平均高達(dá)75%-85%,非常有利于燃料分子裂解燃燒可釋出能量。燃燒。而炭含量程度平均僅為37%,但以固定炭(4)燃燒產(chǎn)生的秸稈灰分化合物類型較多含量為標(biāo)志的炭化程度平均為17%,發(fā)熱量卻平生物質(zhì)的灰含量隨生物質(zhì)的種類、產(chǎn)地的不同而均高達(dá)36%。這表示可燃組份中,含量?jī)H為1/6不同并受種植條件的影響。一般地,生物質(zhì)中灰的固定炭其發(fā)熱量卻占1/3。含氧量平均值高達(dá)分含有:Ca、A1、Mg、Na、K、Fe、O、Si、C1等化合物,33.18%。還有少量的Zn、P等(2)可燃分解物含量豐富。秸稈75%的纖維2鍋爐的結(jié)構(gòu)布置素和半纖維素的熱分解產(chǎn)物形成揮發(fā)份,其主要方面由于秸稈生物質(zhì)燃料與傳統(tǒng)的燃煤和成份是焦油木醋液、酸醇等重分子在熱態(tài)下以油氣燃料在特性上有較大的不同,另一方面由于秸氣態(tài)形式存在。在高于60時(shí),則發(fā)生再裂解稈生物質(zhì)燃料鍋爐的設(shè)計(jì)上可供借鑒的資料和經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)生部分可燃?xì)怏w。這樣,可燃?xì)怏w中木焦驗(yàn)比較欠缺,因此我們對(duì)總體布置和方案的確定極油、木醋、木酸液分子量下降,而較重分子的烷、為慎重。通過(guò)現(xiàn)有鍋爐的類型并結(jié)合秸稈熱分解烯、苯仍以氣態(tài)成為燃料的可燃成份參與燃燒。設(shè)備的特點(diǎn)確定了如圖1的鍋爐布置方案。如表1未經(jīng)處理的楊木和玉米秸稈熱解產(chǎn)品的成分(3)燃料水分變化范圍比較大,一般在5%60%之間。表2為某秸稈發(fā)電項(xiàng)目燃料組份特性表2某秸稈發(fā)電項(xiàng)目燃料特性燃料工作基成分燃料1燃料2燃料3燃料4C(%)43.25348831.16Har(%433.573.19Oar(%)355538.431.0427.73ar(%)Sar(%)0.13Aar( %)1鍋爐本體2秸稈熱分解裝置80.4280.4280.4280.24圖1鍋爐布置圖Q (KI/Kg)1468016024.6712439.2510845.73根據(jù)秸稈生物質(zhì)燃料的特性和業(yè)主工程師的(3)生物質(zhì)中纖維素潛熱增值。纖維素的熱要求并結(jié)合有關(guān)煤及燃油燃?xì)馊煎仩t受熱面布分解產(chǎn)物焦油、木醋液及苯、酮、烷類重分子部分置我們確定了本爐受熱面布置的有關(guān)數(shù)據(jù)如表3受熱面布置特性數(shù)據(jù)名稱水冷壁凝渣管束高溫過(guò)熱器低溫過(guò)熱器省煤器Φ=76x545x4.5938×3.520GGB531015CrMoG20CGB5310節(jié)距s=100S=30092=300S1=1602=120S1=160S=120S=110s2=800從表中數(shù)據(jù)可以看出,與燃煤和燃油燃?xì)忮伭硗?省煤器蛇行管均成順列逆流結(jié)構(gòu),為有效爐相比對(duì)流受熱面的結(jié)構(gòu)布置采用了較大的管地防止麼損和腐蝕以及工質(zhì)沸騰.最上一組省煤節(jié)距。各流受熱面選取大管節(jié)距,是為了有效地器管中國(guó)煤化工降低了煙氣流速保證了良好的煙氣流通性,減少3CNMHG了管壁的積灰和結(jié)渣,降低了對(duì)流煙氣對(duì)管壁的經(jīng)過(guò)對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提供的燃料數(shù)據(jù)的磨損和腐蝕,從而提高了對(duì)流受熱面的使用壽命。分析轉(zhuǎn)化鍋爐規(guī)范和燃料特性數(shù)據(jù)如表42008年第2期(總第12期)應(yīng)用能源技術(shù)衰4鍋爐規(guī)范和燃料特性數(shù)據(jù)表鍋爐熱效率計(jì)算表鍋爐技術(shù)規(guī)范燃料特性數(shù)據(jù)序號(hào)熱損失(%)計(jì)算值(%)名稱符號(hào)單位數(shù)值名稱單位數(shù)116額定蒸發(fā)量2化學(xué)未完全燃燒損失機(jī)械未完全燃燒損失q額定工作壓力MPa09散熱損失過(guò)熱蒸汽溫度C470Oar灰渣物理熱損失華給水溫度鍋爐熱效率「冷空氣溫度世20%0.3在受熱面的傳熱計(jì)算中,主要是傳熱系數(shù)的排煙溫度℃H計(jì)算與傳統(tǒng)計(jì)算有較大的不同,最后經(jīng)過(guò)對(duì)秸稈5.43Q0熱分解產(chǎn)物的分析我們借鑒了燃油燃?xì)忮仩t傳熱計(jì)算過(guò)程中的一些方法,并參照燃煤鍋爐的計(jì)算來(lái)進(jìn)行。計(jì)算過(guò)程的不同之處主要在爐膛黑鍋爐機(jī)組熱平衡計(jì)算,這部分的計(jì)算與傳統(tǒng)度、火焰黑度包括發(fā)光和不發(fā)光火焰黑度、煙氣黑的計(jì)算方法幾乎沒(méi)有什么不同,鍋爐熱效率計(jì)算度方面綜合了傳統(tǒng)的三種燃料熱力計(jì)算的方法。結(jié)果如表5所示。計(jì)算的匯總?cè)绫頍崃τ?jì)算匯總表凝渣管高溫過(guò)熱器低溫過(guò)熱器省煤器受熱面積386331808煙氣入口溫度煙氣出口溫度515質(zhì)入口溫度271120工質(zhì)出口溫度℃6|煙氣平均流74895.5工質(zhì)平均流速9.85124859傳熱系數(shù)K0.063710傳熱量249.28鍋爐熱效率86.24本鍋爐所具有的主要特點(diǎn)的有效利用。另一方面進(jìn)一步使煙氣中的污染性(1)燃燒設(shè)備采用國(guó)外專利技術(shù)。鍋爐所采物質(zhì)相對(duì)減少,降低了對(duì)環(huán)境的污染。采用煙氣用的熱分解反應(yīng)系統(tǒng)系國(guó)外專利技術(shù),在技術(shù)方在循環(huán)技術(shù),煙氣再循環(huán)量可達(dá)4015kg/ho面比較成熟,安全可靠。5結(jié)束語(yǔ)(2)爐膛采用整體膜式水冷壁。膜式壁將爐鍋爐燃燒秸稈生物質(zhì)燃料作為能源利用的墻全部遮蔽,有效地保護(hù)了爐墻使?fàn)t墻溫度大大種新技術(shù),至今已有了較快的發(fā)展,很多研究人員降低,并使?fàn)t墻厚度減薄減輕了爐墻重量;同時(shí)在該領(lǐng)域進(jìn)行了不同技術(shù)的研究。我國(guó)目前在該使?fàn)t膛具有較好的密封性和良好的傳熱特性,有領(lǐng)域的研究尤其是對(duì)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了效地提高了鍋爐效率。大量的研究并取得了相當(dāng)?shù)某晒?。秸稈生物質(zhì)(3)鍋爐燃燒清潔環(huán)保。與常規(guī)燃料相比,燃料鍋爐具有髙效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)燃燒生成物對(duì)環(huán)境污染小甚至幾乎沒(méi)有污染秸的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義值得面向全社會(huì)推稈生物質(zhì)燃料屬于清潔燃料。廣。由于秸稈生物質(zhì)燃料鍋爐的技術(shù)資源比較欠(4)對(duì)流受熱面采用較大的管節(jié)距。對(duì)流受缺我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中的選材計(jì)算等可能還不是熱面選取大管節(jié)距順列布置,有效地降低了煙氣非常的合適,期望通過(guò)實(shí)踐的不斷完善使秸稈生流速保證了良好的煙氣流通有效降低對(duì)流煙氣物質(zhì)燃料鍋爐產(chǎn)品的性能和技術(shù)能夠進(jìn)一步的提對(duì)管壁的磨損,減少了管壁積灰和結(jié)渣從而提高高和對(duì)流受熱面的使用壽命。中國(guó)煤化工(5)采用爐下煙氣再循環(huán)技術(shù)。將鍋爐尾部[nCNMHG化技術(shù)及其應(yīng)用排出的部分低溫姻氣與熱空氣混合通入爐膛,[M].化學(xué)工業(yè)出版社,200.方面提高燃料利用率和鍋爐熱效率強(qiáng)化了煙氣[2]陳學(xué)俊,陳聽(tīng)寬鍋爐原理[M.機(jī)械工業(yè)出版社,∞0