燃煤鍋爐混燒稻殼的改造與實(shí)踐

黃術(shù)翠，王俊

（1.安徽博瑞特?zé)崮茉O(shè)備股份有限公司，安徽宣城242000;2.南京凈環(huán)熱冶金工程有限公司，江蘇南京 210016）

0 前言

在我國南方，有大量以蒸汽為熱媒的各種小型加工廠，這些企業(yè)一般規(guī)模不大，蒸汽需求量大約在1t/h～20t/h之間。南方工業(yè)發(fā)達(dá)，能源需求量大，但我國煤炭主要集中在北方，因此南方用戶用煤成本要高出許多。另一方面，南方是我國主要大米產(chǎn)地，而且由于復(fù)合飼料的發(fā)展，稻殼一度成為各廠家的負(fù)擔(dān)，價(jià)格極低，因此許多鍋爐用戶希望將自己的燃煤鍋爐改為燃用稻殼。

稻殼因其密度小，易懸浮特性，稻殼鍋爐的開發(fā)設(shè)計(jì)一般會采用流化床形式。但是流化床鍋爐一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備成本高，而且需要較高的爐膛空間，因此對小型爐來說采用流化床形式存在技術(shù)難點(diǎn)，而且經(jīng)濟(jì)性也較差。

因此根據(jù)稻殼的特點(diǎn)，在鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)行方面進(jìn)行創(chuàng)新探索，充分利用傳統(tǒng)鏈條鍋爐結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)勢，開發(fā)設(shè)計(jì)適于燃燒稻殼的鏈條鍋爐，對小型鍋爐生產(chǎn)企業(yè)及鍋爐用戶來說，都有極其重要的意義。

經(jīng)考察了解，并結(jié)合各方的鍋爐設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，自主開發(fā)設(shè)計(jì)了新型稻殼鍋爐，此鍋爐是在原有的SZL10-1.25-AⅡ燃煤鍋爐基礎(chǔ)上進(jìn)行改造而成。

1 改造方法

1.1 稻殼特征

稻殼真實(shí)密度較小，約720kg/m3，自然堆積密度更小，僅80kg/m3～160kg/m3。稻殼中各種元素含量及其物理特性如下:

Car/%:34.1～37.6;Har/%:4.24～4.89;

Oar/%:30.4～32.61;Nar/%:0.15～1.88;

Sar/%:0.1～0.2;Mar/%:6-12.94;

Aar/%:15.54～17.94;

Qnet，ar/（MJ·Kg-1）:11.6 ～13.4;Vdaf/%:52.0 ～80.9。

稻殼的燃燒特性:

1）稻殼的揮發(fā)性極高，溫度在277℃時(shí)就能著火;2）在855℃左右，稻殼的燃燒反應(yīng)最有利;

3）在燃燒溫度達(dá)到900℃時(shí)，稻殼焦能形成一種碳—硅絡(luò)合物;

4）稻殼焦在855℃以下燃燒時(shí)，燃盡時(shí)間長。

1.2 爐拱改造

小型鏈條爐一般體積小，爐膛容積小，爐膛高度較低。而稻殼密度小，其表層在爐排上的燃燒狀況為懸浮燃燒，加之稻殼難燃盡的特點(diǎn)，一般稻殼爐需要設(shè)置足夠的懸浮燃燒空間來強(qiáng)化爐內(nèi)燃燒，盡量延長稻殼在爐內(nèi)的停留時(shí)間以利燃盡。因此相比同類型燃煤鍋爐，應(yīng)盡量加大爐膛高度。

1）前拱:采用低而長的前拱，燃煤鍋爐前拱覆蓋長度一般為0.1L～0.2L，稻殼爐建議取0.25L～0.35L，以爐排有效長度為L=8900mm為例:

燃煤鍋爐前拱覆蓋長度為1190mm，角度40°，前拱高度1403mm。

燃燒稻殼前拱覆蓋長度為1500mm，角度30°，前拱高度1100mm。

2）后拱:采用短而高的后拱，燃煤鍋爐后拱覆蓋長度一般為0.6L～0.7L，稻殼爐可適當(dāng)短些，建議取0.4L～0.5L，以爐排有效長度為L=8900mm為例:

燃煤鍋爐后拱覆蓋長度為3356mm，角度11°，后拱高度530mm。

燃燒稻殼后拱覆蓋長度為3356mm，角度0°，后拱高度800mm。

按此尺寸改造爐拱結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 爐拱結(jié)構(gòu)

1.3 后水冷壁管焊防磨片

由于稻殼表層在爐膛內(nèi)呈懸浮燃燒，而且為了使其燃盡，盡可能的延長其在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，因此磨損較大。為增大防磨效果，除考慮加厚爐膛內(nèi)的水冷壁管的厚度外，還可以在煙氣接觸較多的水冷壁管上焊防磨片。

2 鍋爐在操作過程中應(yīng)該注意的問題

鍋爐的性能品質(zhì)使用壽命，除制造和安裝外，其使用和管理也是一個(gè)極重要的因素。正確使用和管理以保證鍋爐經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。

2.1 使用的燃料

本鍋爐設(shè)計(jì)燃料主要為Ⅱ類煙煤和稻殼。

2.2 燃燒調(diào)節(jié)

a）當(dāng)使用Ⅱ類煙煤時(shí)

1）煤層厚度:當(dāng)使用煤種一定時(shí)，每層厚度不宜多變動(dòng)，而負(fù)荷變化需要調(diào)節(jié)，一般是通過調(diào)節(jié)爐排轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的，煤層厚度一般為100～300mm。

2）配風(fēng)調(diào)節(jié):爐排兩側(cè)各有五個(gè)調(diào)風(fēng)門，在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，按照鏈條爐排的燃燒特點(diǎn)第一個(gè)風(fēng)門一般開度很小甚至全關(guān)，第二個(gè)風(fēng)門開度1/2～3/4，第三個(gè)風(fēng)門全開，第四個(gè)風(fēng)門開度3/4左右，第五個(gè)風(fēng)門開度很小甚至全關(guān)。

3）在配風(fēng)調(diào)節(jié)時(shí)同時(shí)進(jìn)行引風(fēng)機(jī)擋板的調(diào)節(jié)，即保持鍋爐負(fù)壓運(yùn)行。

b）當(dāng)使用稻殼時(shí)

鼓風(fēng)機(jī)微開，調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)風(fēng)量使稻殼呈半懸浮狀態(tài)，保證爐膛負(fù)壓在30Pa左右。

2.3 爐膛清灰措施

爐排下設(shè)五個(gè)放灰門及對流管束區(qū)布置了四個(gè)落灰斗，灰由爐排運(yùn)轉(zhuǎn)過程中帶到爐前灰坑，再由人工清除。一般4h放一次，至少一個(gè)班放一次。不能灰積的過多，放灰后立即把放灰門復(fù)位關(guān)死。

2.4 吹灰

1）吹灰介質(zhì):吹灰介質(zhì)以飽和蒸汽為佳，其次用壓縮空氣亦可。

2）吹灰每班一般不少于一次，因稻殼易積灰。

3）鍋爐的吹灰最好在低負(fù)荷時(shí)進(jìn)行，禁止在運(yùn)行不穩(wěn)定的時(shí)候吹灰。

3 燒稻殼鍋爐的經(jīng)濟(jì)效益

a）減少環(huán)境污染

長期以來稻殼沒有得到充分的開發(fā)利用，部分被用于動(dòng)物飼料，但隨著復(fù)合飼料的開發(fā)，大量稻殼在無處利用的情況下，甚至被遺棄到農(nóng)田里進(jìn)行焚燒做肥料，而焚燒產(chǎn)生大量濃煙，污染環(huán)境，本技術(shù)若能在盛產(chǎn)大米的南方得到充分利用，則既可避免焚燒導(dǎo)致的環(huán)境污染問題，又節(jié)約了鍋爐運(yùn)行成本。

b）節(jié)省煤炭資源

從前面的稻殼組成成分中可以看到稻殼具有一定的熱值，平均低位熱值約為12500kJ/kg。我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)煤的低位熱值為29308kJ/kg，也就是說2.3t左右的稻殼相當(dāng)于1t標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值。而實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)稻殼比煤燃燒更充分，熱效率更高，2t左右的稻殼相當(dāng)于1t標(biāo)準(zhǔn)煤的產(chǎn)汽量?？梢?，若全國的稻殼全部用作鍋爐燃料，則每年可節(jié)省3.55億噸的標(biāo)準(zhǔn)煤，而很多油廠使用的小煤礦生產(chǎn)的普通煤，實(shí)際低位熱值僅23000kJ/kg左右，則1.75t左右的稻殼相當(dāng)于1t標(biāo)準(zhǔn)煤的產(chǎn)汽量，則節(jié)省的煤量更是可觀，其經(jīng)濟(jì)效益亦是巨大。

c）降低生產(chǎn)成本，增加農(nóng)民及企業(yè)收入

鍋爐改燒稻殼可大幅度降低企業(yè)的燃料費(fèi)用，按2009年的普通煤炭（低位熱值23022kJ/kg）的售價(jià)約700元/t，10t/h的鍋爐每天耗煤量約為34t，按1t煤產(chǎn) 7t汽計(jì)算，每天燃煤費(fèi)用約為24010元;而稻殼平均價(jià)格約為300元/t，，1.75t稻殼相當(dāng)相當(dāng)于1t標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，則每天的燃料費(fèi)用可降為17850元，每天節(jié)省燃料費(fèi)用為6160元，若每年生產(chǎn)300d，則可節(jié)省燃料成本185萬元左右。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭價(jià)格的成本不可同日而語，而稻殼的價(jià)格是漲不過煤炭的，其經(jīng)濟(jì)利益會更加擴(kuò)大化。同樣，稻殼得以合理利用，拓開銷路，農(nóng)民增收，企業(yè)減負(fù)，一舉雙贏。

4 結(jié)論

燃煤鍋爐改燒稻殼，技術(shù)上可行，社會效益顯著，經(jīng)濟(jì)效益明顯，是一項(xiàng)利國，利民，利企的實(shí)用技術(shù)，值得大力推廣。

［1］王杭，謝健.我國稻米加工技術(shù)裝備的發(fā)展歷程及展望［J］.糧食與飼料工業(yè)，2003（12）:26-29.

［2］劉皓，黃琳，林志杰，等.稻谷殼的高效低污染綜合利用前景［J］.能源研究與利用，1995，（4）:15-17.

［3］奚士光，吳味隆，蔣君衍.鍋爐及鍋爐房設(shè)備［M］.第三版.北京:中國建筑工業(yè)出版社.