過熱蒸汽鍋爐改燃生物質燃料后的技術改進

張強 張濤 王洪 蘇國慶 劉鴻劍 熊樹學 司寅釗

摘要：某卷煙廠鍋爐原設計燃料為二類煙煤，之后改用生物質燃料。通過隔煙墻、分煤系統和風機參數的必要改造，解決使用生物質后出現的蒸汽溫度超溫、負荷不穩定的問題，保證了鍋爐的良好運行。

關鍵詞：過熱蒸汽鍋爐；生物質燃料；蒸汽溫度；煙氣排放

1 引言

當今世界最主要的化石能源為煤、石油和天然氣，但隨著經濟社會的不斷發展，化石能源危機日益顯現，同時使用化石能源帶來的酸雨、全球氣候變暖等環境污染問題越來越受到重視。

生物質燃料是利用致密成型技術將農林產生的廢物，如秸稈、核桃殼等分散的原料制成的固體顆粒燃料，其具有可再生性、低污染性、經濟環保等特點，越來越廣泛的被應用于生產、生活各個領域。

2 現狀

某卷煙廠在用的5臺雙鍋筒橫置式鏈條爐排鍋爐，額定蒸發量35t/h，額定過熱蒸汽溫度350℃。原設計燃料為二類煙煤，隨著《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271）的實施，繼續使用二類煙煤存在煙氣排放超標的風險，也不符合企業“綠色發展 節能減排”的理念。

鍋爐房于1995年建成投產，新增脫硫設備存在資金投入大、設備擺放空間不足等問題。為此，工廠決定將鍋爐燃料改為生物質燃料。試運行一段時間后，出現過熱蒸汽溫度超溫、鍋爐負荷不穩定等問題。

3 過熱蒸汽鍋爐技術改進方案實施

3.1 改造鍋爐隔煙墻

鍋爐房對生物質燃料和二類煙煤進行了化驗分析，結果如下：

分析發現：與煤相比，生物質燃料具有灰分較低、揮發分高等特點。這就導致前拱溫度、爐膛溫度、過熱器煙溫等指標都高于使用二類煙煤時，通過對隔煙墻進行改造，改變煙氣流向，減少高溫煙氣對過熱器的沖刷。改造設計圖及實物圖如下：

改造前后鍋爐煙氣流向對比如下：

3.2 分煤系統優化

煤燃燒過程平緩，燃燒持久，煤層厚度維持在130-160mm之間，爐排與分層給煤分為四個轉速范圍，配比系數在0.72-0.70之間自動調整，以此保證不同負荷時爐排后端均有充足的燃煤燃燒供能。改用生物質后，由于生物質燃燒過程非常迅速，若料層厚度過高會導致爐排前端燃燒過于劇烈，出現局部超溫；若料層厚度過低在負荷波動大，蒸汽用量突然增大時，出現壓力下降，蒸汽供能品質不達標的情況。

因此，鍋爐房把爐排與分層給煤細分為六個轉速范圍，配比系數在0.6-0.7之間自動調整，并將料層厚度調整為100mm，以此保證不同負荷時爐排后端均有充足燃料燃燒供能，同時前端又不出現局部超溫，使鍋爐燃燒控制穩定。改善后的鍋爐控制系統分配程序如下：

3.3 風機參數調整

煤燃燒發熱效率相對較低，原燃煤鍋爐送風最高轉速輸出為90%，引風為95%，在鍋爐高負荷時通過較高的送引風轉速來維持爐內熱量的供應。采用生物質后，由于生物質燃燒溫度高，發熱效率高的特性，需要降低送引風轉速，避免爐內局部超溫的發生。

經過多次試驗發現，蒸汽壓力和爐膛前后拱溫度隨送引風輸出的增加而增加，當輸出達到45%時，既滿足P≥1.2MPa的供能要求，又滿足前后拱溫度不超過1200℃的設計要求，因此最終確定送引風最高轉速輸出均為45%，較之前降低了近一半。

4 效果驗證

完成改進后，鍋爐房委托相關方對使用不同燃料時的煙氣排放數據進行監測，使用生物質燃料后，煙氣排放濃度大幅下降，結果如下：

同時對鍋爐負荷、蒸汽溫度進行統計，統計發現改進后過熱蒸汽溫度超溫和負荷不穩定的情況得到了有效解決，統計數據如下：

5 結語

通過技術改進，有效的解決了過熱蒸汽溫度超溫、負荷不穩定等問題，使生物質燃料在過熱蒸汽鍋爐上的應用取得成功。本次改進取得良好經濟效益的同時，也有效降低了鍋爐廢氣排放濃度，減少了對周圍環境的影響，有效的踐行了企業的社會責任。

參考文獻：

[1]陳漢平，李斌，楊海平，等.生物質燃燒技術現狀與展望[J].工業鍋爐，2009，（5）：1-7.