燃煤鍋爐混燒稻殼的改造與實踐

黃術翠，王俊

（1.安徽博瑞特熱能設備股份有限公司，安徽宣城242000;2.南京凈環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，這些企業一般規模不大，蒸汽需求量大約在1t/h～20t/h之間。南方工業發達，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地，而且由于復合飼料的發展，稻殼一度成為各廠家的負擔，價格極低，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，稻殼鍋爐的開發設計一般會采用流化床形式。但是流化床鍋爐一般結構復雜，設備成本高，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難點，而且經濟性也較差。

因此根據稻殼的特點，在鍋爐的結構設計和運行方面進行創新探索，充分利用傳統鏈條鍋爐結構簡單、經濟實用的優勢，開發設計適于燃燒稻殼的鏈條鍋爐，對小型鍋爐生產企業及鍋爐用戶來說，都有極其重要的意義。

經考察了解，并結合各方的鍋爐設計經驗，自主開發設計了新型稻殼鍋爐，此鍋爐是在原有的SZL10-1.25-AⅡ燃煤鍋爐基礎上進行改造而成。

1 改造方法

1.1 稻殼特征

稻殼真實密度較小，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）稻殼的揮發性極高，溫度在277℃時就能著火;2）在855℃左右，稻殼的燃燒反應最有利;

3）在燃燒溫度達到900℃時，稻殼焦能形成一種碳—硅絡合物;

4）稻殼焦在855℃以下燃燒時，燃盡時間長。

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，一般稻殼爐需要設置足夠的懸浮燃燒空間來強化爐內燃燒，盡量延長稻殼在爐內的停留時間以利燃盡。因此相比同類型燃煤鍋爐，應盡量加大爐膛高度。

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構如圖1所示。

圖1 爐拱結構

1.3 后水冷壁管焊防磨片

由于稻殼表層在爐膛內呈懸浮燃燒，而且為了使其燃盡，盡可能的延長其在爐膛內的停留時間，因此磨損較大。為增大防磨效果，除考慮加厚爐膛內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該注意的問題

鍋爐的性能品質使用壽命，除制造和安裝外，其使用和管理也是一個極重要的因素。正確使用和管理以保證鍋爐經濟安全運行。

2.1 使用的燃料

本鍋爐設計燃料主要為Ⅱ類煙煤和稻殼。

2.2 燃燒調節

a）當使用Ⅱ類煙煤時

1）煤層厚度:當使用煤種一定時，每層厚度不宜多變動，而負荷變化需要調節，一般是通過調節爐排轉速來實現的，煤層厚度一般為100～300mm。

2）配風調節:爐排兩側各有五個調風門，在鍋爐正常運行時，按照鏈條爐排的燃燒特點第一個風門一般開度很小甚至全關，第二個風門開度1/2～3/4，第三個風門全開，第四個風門開度3/4左右，第五個風門開度很小甚至全關。

3）在配風調節時同時進行引風機擋板的調節，即保持鍋爐負壓運行。

b）當使用稻殼時

鼓風機微開，調節引風機風量使稻殼呈半懸浮狀態，保證爐膛負壓在30Pa左右。

2.3 爐膛清灰措施

爐排下設五個放灰門及對流管束區布置了四個落灰斗，灰由爐排運轉過程中帶到爐前灰坑，再由人工清除。一般4h放一次，至少一個班放一次。不能灰積的過多，放灰后立即把放灰門復位關死。

2.4 吹灰

1）吹灰介質:吹灰介質以飽和蒸汽為佳，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荷時進行，禁止在運行不穩定的時候吹灰。

3 燒稻殼鍋爐的經濟效益

a）減少環境污染

長期以來稻殼沒有得到充分的開發利用，部分被用于動物飼料，但隨著復合飼料的開發，大量稻殼在無處利用的情況下，甚至被遺棄到農田里進行焚燒做肥料，而焚燒產生大量濃煙，污染環境，本技術若能在盛產大米的南方得到充分利用，則既可避免焚燒導致的環境污染問題，又節約了鍋爐運行成本。

b）節省煤炭資源

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。我國規定標準煤的低位熱值為29308kJ/kg，也就是說2.3t左右的稻殼相當于1t標準煤的熱值。而實際生產中發現稻殼比煤燃燒更充分，熱效率更高，2t左右的稻殼相當于1t標準煤的產汽量。可見，若全國的稻殼全部用作鍋爐燃料，則每年可節省3.55億噸的標準煤，而很多油廠使用的小煤礦生產的普通煤，實際低位熱值僅23000kJ/kg左右，則1.75t左右的稻殼相當于1t標準煤的產汽量，則節省的煤量更是可觀，其經濟效益亦是巨大。

c）降低生產成本，增加農民及企業收入

鍋爐改燒稻殼可大幅度降低企業的燃料費用，按2009年的普通煤炭（低位熱值23022kJ/kg）的售價約700元/t，10t/h的鍋爐每天耗煤量約為34t，按1t煤產 7t汽計算，每天燃煤費用約為24010元;而稻殼平均價格約為300元/t，，1.75t稻殼相當相當于1t標準煤計算，則每天的燃料費用可降為17850元，每天節省燃料費用為6160元，若每年生產300d，則可節省燃料成本185萬元左右。隨著經濟的快速發展，煤炭價格的成本不可同日而語，而稻殼的價格是漲不過煤炭的，其經濟利益會更加擴大化。同樣，稻殼得以合理利用，拓開銷路，農民增收，企業減負，一舉雙贏。

4 結論

燃煤鍋爐改燒稻殼，技術上可行，社會效益顯著，經濟效益明顯，是一項利國，利民，利企的實用技術，值得大力推廣。

［1］王杭，謝健.我國稻米加工技術裝備的發展歷程及展望［J］.糧食與飼料工業，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.鍋爐及鍋爐房設備［M］.第三版.北京:中國建筑工業出版社.