0、前言
    秸稈生物質(zhì)顆粒燃料是指將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的稻稈、油菜稈、玉米稈、麥稈、林業(yè)廢棄物等生物質(zhì)在特制的設(shè)備中，通過(guò)熱化學(xué)反應(yīng)方法，產(chǎn)生可燃物質(zhì)，主要是可燃?xì)怏w和油類物質(zhì)。產(chǎn)生的燃料可供鍋爐設(shè)備進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換。一臺(tái)50T秸稈發(fā)電鍋爐燃燒設(shè)備采用熱分解反應(yīng)系統(tǒng)，系國(guó)外專利技術(shù)，爐膛與燃燒設(shè)備連接形成整體，熱分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w在爐膛內(nèi)完全氧化燃燒，將熱量傳遞給工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。以下結(jié)合其他一些應(yīng)用研究和鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)秸稈生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，生物質(zhì)顆粒燃料如下圖所示：1、秸稈生物質(zhì)顆粒燃料的特點(diǎn)
    秸稈生物質(zhì)顆粒燃料的應(yīng)用主要是通過(guò)特制設(shè)備將秸稈高溫分解和氣化，以及垃圾焚燒和熱分解，是一種相對(duì)比較清潔的燃燒方式。通過(guò)生物質(zhì)獲得燃料過(guò)程比較復(fù)雜，對(duì)于制取燃料設(shè)備類型、工藝流程、反應(yīng)條件、催化劑的種類、原料的性質(zhì)和粉碎等條件的不同，其反應(yīng)過(guò)程和可燃產(chǎn)物也不盡相同。綜合有關(guān)方面的研究資料，我們知道秸稈生物質(zhì)顆粒燃料主要有以下特點(diǎn)：
    (1)屬高揮發(fā)份、低炭化度、高含氧物料。揮發(fā)份含量平均高達(dá)75%～85%，非常有利于燃料燃燒。而炭含量程度平均僅為37%，但以固定炭含量為標(biāo)志的炭化程度平均為17%，發(fā)熱量卻平均高達(dá)36%。這表示可燃組份中，含量?jī)H為1/6的固定炭其發(fā)熱量卻占1/3。含氧量平均值高達(dá)33.18%。
    (2)可燃分解物含量豐富。秸稈75%的纖維素和半纖維素的熱分解產(chǎn)物形成揮發(fā)份，其主要成份是焦油、木醋液、酸、醇等重分子，在熱態(tài)下以氣態(tài)形式存在。在高于600℃時(shí)，則發(fā)生再裂解反應(yīng)，產(chǎn)生部分可燃?xì)怏w。這樣，可燃?xì)怏w中木焦油、木醋、木酸液分子量下降，而較重分子的烷、烯、苯仍以氣態(tài)成為燃料的可燃成份參與燃燒。未經(jīng)處理的楊木和玉米秸稈熱解產(chǎn)品的成分。
    (3)燃料水分變化范圍比較大，一般在5%～60%之間。表2為某秸稈發(fā)電項(xiàng)目燃料組份特性。
    (3)生物質(zhì)中纖維素潛熱增值。纖維素的熱分解產(chǎn)物焦油、木醋液及苯、酮、烷類重分子部分其凝聚的能量為l5%～20%。在高溫條件下，重分子裂解燃燒可釋出能量。
    (4)燃燒產(chǎn)生的秸稈灰分化合物類型較多。生物質(zhì)的灰含量隨生物質(zhì)的種類、產(chǎn)地的不同而不同，并受種植條件的影響。一般地，生物質(zhì)中灰分含有：Ca、A1、Mg、Na、K、Fe、0、Si、CI等化合物，還有少量的Zn、P等。
2、鍋爐的結(jié)構(gòu)布置
    一方面由于秸稈生物質(zhì)顆粒燃料與傳統(tǒng)的燃煤和油氣燃料在特性上有較大的不同，另一方面由于秸稈生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐的設(shè)計(jì)上可供借鑒的資料和經(jīng)驗(yàn)比較欠缺，因此我們對(duì)總體布置和方案的確定極為慎重。通過(guò)現(xiàn)有鍋爐的類型并結(jié)合秸稈熱分解設(shè)備的特點(diǎn)，確定了如圖l的鍋爐布置方案。
    根據(jù)秸稈生物質(zhì)顆粒燃料的特性和業(yè)主工程師的要求，并結(jié)合有關(guān)煤及燃油燃?xì)馊煎仩t受熱面布置，我們確定了本爐受熱面布置的有關(guān)數(shù)據(jù)如表3
    從表中數(shù)據(jù)可以看出，與燃煤和燃油燃?xì)忮仩t相比，對(duì)流受熱面的結(jié)構(gòu)布置采用了較大的管節(jié)距。各流受熱面選取大管節(jié)距，是為了有效地降低了煙氣流速，保證了良好的煙氣流通性，減少了管壁的積灰和結(jié)渣，降低了對(duì)流煙氣對(duì)管壁的磨損和腐蝕，從而提高了對(duì)流受熱面的使用壽命。另外，省煤器蛇行管均成順列逆流結(jié)構(gòu)，為有效地防止磨損和腐蝕以及工質(zhì)沸騰，最上一組省煤器管經(jīng)過(guò)鍍鋅處理。
3、鍋爐熱力計(jì)算
    經(jīng)過(guò)對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提供的燃料數(shù)據(jù)的分析轉(zhuǎn)化。
    鍋爐機(jī)組熱平衡計(jì)算，這部分的計(jì)算與傳統(tǒng)的計(jì)算方法幾乎沒(méi)有什么不同。
    在受熱面的傳熱計(jì)算中，主要是傳熱系數(shù)的計(jì)算與傳統(tǒng)計(jì)算有較大的不同，最后經(jīng)過(guò)對(duì)秸稈熱分解產(chǎn)物的分析，我們借鑒了燃油燃?xì)忮仩t傳熱計(jì)算過(guò)程中的一些方法，并參照燃煤鍋爐的計(jì)算來(lái)進(jìn)行。計(jì)算過(guò)程的不同之處主要在爐膛黑度、火焰黑度包括發(fā)光和不發(fā)光火焰黑度、煙氣黑度方面綜合了傳統(tǒng)的三種燃料熱力計(jì)算的方法。
4、本鍋爐所具有的主要特點(diǎn)
    (1)燃燒設(shè)備采用國(guó)外專利技術(shù)。鍋爐所采用的熱分解反應(yīng)系統(tǒng)系國(guó)外專利技術(shù)，在技術(shù)方面比較成熟，安全可靠。
    (2)爐膛采用整體膜式水冷壁。膜式壁將爐墻全部遮蔽，有效地保護(hù)了爐墻，使?fàn)t墻溫度大大降低，并使?fàn)t墻厚度減薄，減輕了爐墻重量；同時(shí)使?fàn)t膛具有較好的密封性和良好的傳熱特性，有效地提高了鍋爐效率。
    (3)鍋爐燃燒清潔環(huán)保。與常規(guī)燃料相比，燃燒生成物對(duì)環(huán)境污染小，甚至幾乎沒(méi)有污染，秸稈生物質(zhì)顆粒燃料屬于清潔燃料。
    (4)對(duì)流受熱面采用較大的管節(jié)距。對(duì)流受熱面選取大管節(jié)距，順列布置，有效地降低了煙氣流速，保證了良好的煙氣流通，有效降低對(duì)流煙氣對(duì)管壁的磨損，減少了管壁積灰和結(jié)渣，從而提高對(duì)流受熱面的使用壽命。
    (5)采用爐下煙氣再循環(huán)技術(shù)。將鍋爐尾部排出的部分低溫?zé)煔馀c熱空氣混合通入爐膛，一方面提高燃料利用率和鍋爐熱效率，強(qiáng)化了煙氣的有效利用。另一方面進(jìn)一步使煙氣中的污染性物質(zhì)相對(duì)減少，降低了對(duì)環(huán)境的污染。采用煙氣在循環(huán)技術(shù)，煙氣再循環(huán)量可達(dá)4015kg/h。
5、結(jié)束語(yǔ)
    鍋爐燃燒秸稈生物質(zhì)顆粒燃料作為能源利用的一種新技術(shù)，至今已有了較快的發(fā)展，很多研究人員在該領(lǐng)域進(jìn)行了不同技術(shù)的研究。我國(guó)目前在該領(lǐng)域的研究尤其是對(duì)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，并取得了相當(dāng)?shù)某晒�。秸稈生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐具有高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，值得面向全社會(huì)推廣。由于秸稈生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐的技術(shù)資源比較欠缺，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中的選材、計(jì)算等可能還不是非常的合適，期望通過(guò)實(shí)踐的不斷完善，使秸稈生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐產(chǎn)品的性能和技術(shù)能夠進(jìn)一步的提高和優(yōu)化。
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