秸稈捆燒直燃生物質鍋爐的設計

劉鳳磊，萬顯君

(海倫市利民節能鍋爐制造有限公司，海倫152300)

0 引 言

近年來，煤炭利用帶來的環境問題日益突出，根據國務院發布《大氣污染防止行動計劃》，逐步淘汰低容量，環保不達標的燃煤鍋爐，因此當務之急是尋找一種清潔環保的再生能源，然而生物質能是世界上一種可利用再生的綠色環保能源，是煤炭理想的替代者，生物質具有揮發分比重大、碳活性強、燃燒后排放物對環境危害小，生物質能的應用得到世界范圍的關注。

我國秸稈資源豐富，可用量大，生物質秸稈燃燒利用也逐漸被人們重視起來，生物質秸稈制成成型燃料在進行燃燒，加工后燃料的密度大，單位體積熱值高，由于成型燃料燃燒后灰熔點溫度比其燃燒時的溫度要低，所以極易產生結焦現象，而且大大的消耗了電力資源，成型設備造價和用來維修設備的費用也很高；秸稈燃料直接進行燃燒時，由于體積和密度小，運輸也不方便，費工費力，限制了秸稈直接散燒的應用，秸稈捆燒直燃與上述兩種情況相比，具有密度適中，秸稈捆運輸方便。而打捆生物質水分一般高達35%～45%，直燃燃燒出現著火困難，燃燒不徹底，燃燒效率低，如果打捆生物質在燃燒前干燥，將水分將至25%以下，然后成捆秸稈直接送入爐內燃燒這種方法最經濟，所以，秸稈捆燒直燃生物質鍋爐有著廣闊的發展前景。

1 獨特的秸稈捆燒直燃生物質鍋爐的結構

由于秸稈與煤燃燒比較相似，因此一些秸稈捆燒鍋爐與燃煤鍋爐結構也比較相似，層狀燃燒鍋爐也是秸稈捆燒直燃鍋爐的最為相似爐型，根據生物質秸稈的燃燒特點，設計秸稈捆燒直燃生物質鍋爐具有一些獨特結構，可供參考。

(1)鍋爐本體

鍋爐本體是由鍋殼和爐膛等組成，爐膛頂部設置有鍋殼，后拱、前拱、隔離墻把爐膛分成三個燃燒室，分別是半氣化燃燒室、強化燃燒室、固定碳燃燒室；后拱固定在爐膛后端，前拱固定在爐膛前端，隔離墻固定在后拱與前拱之間，半氣化燃燒室是由隔離墻、前拱與爐膛圍成的，強化燃燒室是由后拱頂壁、隔離墻與爐膛圍成的，固定碳燃盡室是由后壁下壁、隔離墻與爐膛圍成，在固定碳燃盡室內設有撥料裝置，噴火口設在隔離墻上；煙氣出口設在后拱的前端，出煙口設在強化燃燒室的后上部，燃燒后的煙氣由出煙口排向煙道。

在爐膛固定碳燃盡室內設置撥料裝置，可以使未燃盡的秸稈在撥料裝置的作用下充分燃燒，同時半氣化燃燒室、固定碳燃盡室和強化燃燒室實現了分級燃燒，不僅提高了燃燒效果，而且所產生的氮氧化物濃度低，達到了節能環保的效果，

(2)秸稈干燥破包室(爐前料斗)

鍋爐本體的進料口前設置有秸稈干燥破包室(爐前料斗)，破包裝置設在秸稈干燥破包室內，秸稈捆經破包裝置破包后秸稈通過鍋爐本體的進料口進入爐膛和鏈條爐排上，秸稈干燥破包室內可以放置秸稈捆2至3個，在第1個秸稈捆在秸稈干燥破包室內破包的同時第2和第3個秸稈捆受到煙氣的輻射進行烘干，烘干后的秸稈其水分下降，有利于秸稈在爐膛內燃燒，破包后的秸稈密度小，燃燒時溫度達不到結焦時的灰熔點，不易結焦。解決了打捆秸稈無需加工成成型燃料，省去中間加工環節，降低了成本，提高了經濟效益。

(3)鏈條爐排

在秸稈干燥破包室和鍋爐本體上面設置有鏈條爐排，其下方沿其輸送方向設有多個等壓風室，可實現連續向爐膛進料，連續向除渣機出渣，連續向爐膛給風。

1.鍋爐本體 2.鍋殼 3.爐膛 4.后拱 5.前拱 6.隔離墻 7.半氣化燃燒室 8.強化燃燒室 9.固定碳燃盡室10.噴火口 11.煙氣出口 12.鏈條爐排 13.秸稈干燥破包室 14.破包裝置 15.撥料裝置 16.等壓風室

(4)生物質鍋爐爐膛容積、爐排面積、爐排速度

由于生物質秸稈燃料燃燒的揮發分高，要求爐膛溫度低，防止燃料在爐內結焦，減少NOx的生成，所以要求生物質鍋爐爐膛容積要與燃煤鍋爐相比增大一些。

由于生物質秸稈燃料的特點，其含碳量較小，易著火燃燒，自然堆積密度很小，其熱值偏小，所以秸稈捆燒鍋爐與燃煤鍋爐相比，爐排面積可適量減少，同時為了達到鍋爐出力，需要提升生物質燃料的料層密度和加快爐排速度，但是不要過快的提高爐排速度會影響生物質秸稈中固定碳的完全燃盡。

燃煤和生物質燃料燃燒是的料層厚度和爐排速度

(5)生物質鍋爐爐拱、爐膛配風

秸稈捆燒直燃生物質鍋爐通過前拱、后拱和隔離墻將鍋爐爐膛隔成三個室，分別是半氣化燃燒室、強化燃燒室和固定碳燃盡室，實現生物質燃料揮發分的析出、燃燒；固定碳的燃燒及燃盡，生物質秸稈燃料的特性，易著火燃燒，生物質爐膛的絕熱燃燒溫度相對比較可以低些，設計時要求前拱可以高一些，并且要短，后拱要求覆蓋面要減少很多，中間隔離墻布置的合理，以延長煙氣在爐膛內的燃燒時間，使爐膛內煙氣達到充分燃燒燃盡。

生物質秸稈突出的特點就是揮發份高，在爐膛內通過二次風可以對爐內的煙氣進行擾動，使煙氣和二次風中的氧氣充分混合，揮發分得到完全燃燒，所以合理配置二次風是燒好秸稈捆燒鍋爐的基本條件。

(6)生物質鍋爐熱效率及鍋爐除塵

生物質秸稈易燃燒而且固定碳含量小等特點，造成生物質燃料在爐排前段燃燒激烈，爐排中、后段只有少量固定碳的燃燒，使生物質鍋爐爐床的配風處理比較困難，要保證生物質燃料充分燃燒，供給生物質的空氣量(過量空氣系數)普遍較大，這樣就增加了鍋爐排煙熱損失。由于生物質燃料灰分大，生物質鍋爐受熱面易積灰，導致鍋爐受熱面傳熱下降，是造成目前生物質鍋爐熱效率低的原因，因此，合理布置一、二次風，控制好風量、風壓、供風位置是最有效提高生物質鍋爐熱效率的措施，此外，合理布置爐拱、中間隔離墻延長燃燒后煙氣在鍋爐爐膛內的停留時間，保證燃料揮發分得到充分燃燒燃盡，換熱面上的積灰得到及時清理，鍋爐的熱效率得到很大的提高。

生物質燃料灰分大，生物質鍋爐的煙塵、粉塵含量相對較大，硫化物和氮氧化合物含量較小，并且煙氣中粉塵密度及顆粒都很小，除塵方法可以采用布袋除塵器，但是為了防止大顆粒火星進入，燒壞布袋除塵器，可以采用聯合除塵，即離心除塵在前，后加布袋除塵。

2 結束語

秸稈捆燒直燃生物質鍋爐的獨特結構，生物質秸稈燃料在環保和經濟方面等有諸多優點，使秸稈捆燒生物質鍋爐得到越來越多的普及和應用。生物質捆燒直燃鍋爐在我國起步比較晚，秸稈捆燒直燃技術不太成熟，但是通過鍋爐技術人員的共同努力完善，秸稈捆燒直燃鍋爐一定會有更好、更廣闊的發展前景。