生物质锅炉燃烧调整技术解析

生物质锅炉燃烧调整技术解析

马列

国能生物发电集团有限公司华东分部 (分公司 ) 山东省济南市 250000

摘要：生物质锅炉采用的炉排燃烧是新技术，它不同于煤粉炉的悬浮燃烧，因此生物质锅炉的燃烧调整的目的是保证稳定的汽压、汽温和蒸发量的提前下使落渣口处尽量不出生料，以降低料耗本文针对某生物质电厂锅炉，通过对几种常用的燃料特性分析，提出了燃料掺配原则，给出了几种常见掺配方案，对锅炉燃烧的调整给予了明确的指导。为生物质锅炉设计、改造和运行提供了参考。
关键词：生物质能；燃料特性分析；掺配原则；掺配方案；燃烧调整
1、系统设备概况

某生物质能发电厂一期工程2台12.5MW机组装设无锡华光锅炉股份有限公司的锅炉，型号：UG-75/3.82燃用生物质燃料的75t/h中温中压锅炉。本锅炉采用单锅筒、自然循环、全钢构架秸杆炉排炉。炉膛采用膜式水冷壁，炉底布置水冷振动炉排。锅炉燃料：破碎后的玉米秸杆、小麦秸杆、棉花秆、稻草、油菜杆、果木枝条和稻壳、麦糠、花生壳等生物质燃料。

燃烧设备：1）本锅炉燃烧设备由秸杆给料机、水冷振动炉排、二次风管、播料风等设备组成；2）秸杆给料采取机械给料方式，在炉前布置两只双螺旋秸杆给料机。秸杆由双螺旋秸杆给料机送入炉膛；3）炉排片设计成一定形状，与炉膛下水冷壁紧密接触，并用螺栓固定在水冷壁上。炉排片上开有小孔，一次风从炉排片小孔喷出；4）水冷振动炉排与水平夹角呈12度，炉排下为一次风室和出灰斗；5）锅炉布风由两部分组成：一次风从两侧墙炉排下各分四个风管送入风室，再经过炉排片上的小孔进入炉膛。风室中有隔板分隔成四个独立的风室，进风管上设有调节挡板；二次风布置在前、后墙炉拱处，在炉排的上方前后墙各布置两层二次风，上七下八共三十个二次风口，以便保证燃料在炉内充分燃烧。二次风管上装有调节风门。
2、几种常用的燃料燃烧特点

（1）玉米秸发热量低，燃烧后具有粘结性，很容易受热面粘结，灰粘结后，导热阻力增大，燃烧工况恶化，易造成大面积结焦，影响安全运行；（2）小麦秸杆水分易超标，成包的麦草易板结无法从散料口上料，链板上料出力大容易堵塞推料机或给料机；（3）稻壳，质量轻，易着火，在负压作用下，一部分会飘在炉膛中形成悬浮燃烧，造成锅炉负压波动大，参数不稳。其特性易燃烧但不易燃烬，20%可燃物随烟气排掉，造成热损失，加快尾部受热面磨损，甚至会烧坏布袋除尘器；（4）花生壳，杂质多，烧后易造成炉排后部结大焦，结渣清除困难，结焦严重时 被迫停炉。同时由于花生壳细砂多，增加一次阻力，造成局部缺氧，还原气体增加不完全燃烧损失；（5）纯木块，含水分较大，不易着火，低负荷时，着火更加困难。纯木块发热量高，但着火时间长，不易燃烬；（6）锯沫不能单独燃烧，单独燃烧锯沫易爆燃。锯沫由给料机送入炉膛后将炉排前部分火焰压住同时吸收热量，炉排振动时，受热后的部分木屑会变成粉状木炭被一次风吹起，在火焰中心处炉膛空间瞬间燃烧，形成爆燃，炉膛会产生较大的正压；（7）麦糠，重量轻、颗粒小、密度小，燃烧时间短。由此可见，麦糠、纯木质、锯沫均不适合单烧，应与玉米秸、麦草混烧，合理掺配扬长避短。
3、燃料掺配原则

（1）密度大的与密度小的料掺配；（2）空间大的与空间小的料掺配；（3）热值大的与热值小的料掺配；（4）水分大的与水分小的料掺配。
4、几种常见掺配方案

（1）小麦秸杆与树皮掺配；（2）松树皮与稻壳掺配；（3）树皮与木屑或麦糠掺配；（4）玉米秸杆与木屑掺配；（5）玉米秸杆与花生壳掺配；（6）花生壳与稻壳掺配。
5、锅炉燃烧的调整

（1）锅炉的“锅” 调整是汽压、汽温、水位，汽压稳、汽温水位都稳。锅炉的“炉”燃烧调整要注意两个：一个是氧量，一个是炉温。可通过调节炉排的振动频率、以及一次风开度、二次风开度、引风机开度进行调节。燃烧关键是料好不好，均匀下料燃烧就稳定，燃料变化时就要及时调整；（2）一次风是130℃的热风，一次风室北为A，南为B侧，从西向东分别是1、2、3、4风室。从进料口向后3米炉排上部为着火区，料下来后下料堆积在炉排前面经热风烘干，挥发份析出易着火。在第2风室前、后的炉排上部是燃烧区，第3风室炉排上部是燃烬区，第4风室炉排上部是灰烬区。由于水冷振动炉排与水平夹角呈12度，在重力的作用下振动炉排就把料由着火区向后移动到燃烧区、燃烬区、灰烬区，燃烬的灰粒从炉排落入出灰装置的灰斗。如果振幅振动次数适当，灰所释放的热量就能完全被吸收；（3）当秸杆水分较低时，一般只须开炉排下前三个一次风室进风门进行调节，第四一次风室进风门应该关闭，第一、二一次风室进风门应该全开，第三一次风室风门微开，注意炉排上燃烧的情况。当发现第四个一次风室风门上方还有秸杆在燃烧时，则应开大第三一次风室风门。当秸杆水分较大时，秸杆水分蒸发需要时间，燃烧时间也会延长，此时应开大第一、二、三个一次风室风门，第四个一次风室风门也稍开启；（4）二次风特点是风压高，二次风开度大时一次风压低、风量变小，这样可迅速降低炉温。二次风总门一般在10MW负荷以上开启，低于5MW负荷应关闭。当汽温高压不住时，应开大二次风。（5）炉排操作原则是：秸秆烧完后，灰渣在炉排面上均匀分布，在出口处的炉排面上也应该有渣，但没有灰渣堆积现象。（6）炉温、氧量与料量。炉温稳定在550℃时，燃料才能燃烧良好，燃尽燃料，负荷才能带上去。炉温低于550℃时，应加料但氧量小时不能加料，振动炉排时氧量会到零，调节各风门的开度时，应注意控制氧量在合适范围。（7）负压调整在-50Pa至-100Pa。负压大，关小吸风挡板；负压小，开大吸风挡板，一点一点的调整，每次调整5%左右。（8）火焰监视。（9）当蒸汽温度偏低，可适当加大炉膛出口过剩空气系数，并增加吹灰次数。（10）秸秆燃烧时，常因秸秆水分的变化和给料的不均匀，使燃烧参数波动较大。（11）时刻关注各受热面部位的烟气温度变化和压力的变化。（12）经常检查和测试燃料品种的酸碱性，进行有针对性的掺配，减小对锅炉受热面的酸、碱性腐蚀。

结语：在能源越来越紧张的情况下，生物质作为一种可再生能源，在能源的结构系统中地位越来越重要。本文介绍的生物质锅炉燃烧调整是机组带负荷的关健，有的生物质机组因为燃烧调整不好带不上负荷，机组长期带满负荷经济运行比较困难解决的是燃料的收购、调整存储成本。由于收料受季节的影响，和收购站布局不太合理使燃料的收购比较困难，这也是社会应该关注的问题。
参考文献：

[1]王学成.水冷振动炉排秸秆直燃锅炉的研发与应用[J].锅炉技术.

[2]李永华.生物质电厂锅炉燃烧调整试验研究[J].工业锅炉.

[3]叶雯.水冷振动炉排秸秆锅炉调研情况[J].林业科技情报.