影响生物质锅炉燃料燃烧过程的变量一、含水量 不同种类燃料的含水量区别很大,取决于燃料种类和储存方式。为了保持生物质锅炉燃料燃烧稳定性,在使用之前需要晾晒(有条件时要增设干料棚)。含水量增加会降低炉膛蓄热温度,增加燃料在燃烧室的不完全燃烧。含水量过大是国能生物质电厂带不上负荷的主要原因。含水多的燃料着火困难,影响燃烧速度,使炉内温度降低,使机械和化学不完全燃烧热损失增加,当燃料水分大于45%时,燃烧就非常困难。在燃烧过程中,水分因蒸发、汽化要消耗大量的汽化热。水分含量大的燃料其燃烧后的烟气体积较大(水变为蒸汽比体积增加了1200倍),由于出口烟气有130℃左右温度,因此随烟气带走的热量损失较多(此现象可以通过烟囱的排烟,观测到呈现大量乳白气体),锅炉的热效率就较低。此外,烟气体积增加,引风机消耗的电能也随之增加,引风机功率增加了,使得烟气流速加快,燃烧上移,很难构建合理的燃烧工况,保障炉排燃烧动力平衡(养不住底火)。烟气流速加快使得烟气携灰量也增加,加速了对炉膛尾部受热面的磨损。
系统介绍生物质锅炉存在的优势:1) 给料系统 给料系统由料仓、振动给料器、皮带输送机、螺旋给料机、斗式提升机、料斗等部件组成。根据不同的燃料性质和锅炉类型采用不同的给料方式。 在工厂中加工成型的BMF燃料通过皮带运输机转存到料仓中,然后再通过斗式提升机(螺旋给料机)把料仓中的BMF燃料供给燃烧器进行燃烧。 2) 燃烧系统 燃烧系统的主要设备是链条炉排,相对燃煤,生物质燃料有较易着火、燃烧快的特点,故炉排减速机采用慢速电机,使炉排运行速度降低。考虑到控制炉排适应不同的锅炉不同负荷,炉排电机采用变频控制,以满足对炉排行走速度的控制。锅炉的料层通过炉排前侧的闸板控制。优化炉膛受热面布置和前后拱结构,采用低温燃烧技术,控制炉膛燃烧温度为750~850℃之间(根据燃料灰熔点确定),有效的抑制碱金属的结渣,降低锅炉腐蚀几率。生物质的燃烧通常可以分为三个阶段,即预热起燃阶段、挥发分燃烧阶段、炭燃烧阶段。生物质在炉排上的燃烧过程分为预热干燥区、燃烧区和燃尽区,根据各区的燃烧特点,各区需要的风量有差别,预热干燥区和燃尽区的风量少一些,燃烧区的风量要大一些。风量的调节通过设置在炉排两侧的调风挡板实现。温度控制是以炉膛内部温度为准,其温度与燃料气化时空气供给的量有关。锅炉负荷的调整通过给料量的调整来进行控制。燃烧后的烟气通过炉膛进入对流烟道进行换热,然后依次进入省煤器(节能器)、空气预热器完成整个燃烧过程,再进入除尘器进行净化处理,***通过烟囱排入大气,由于采用和省煤器和空气预热器等节能装置,降低了烟气温度,**提高了锅炉整体效率。 3) 吹灰系统 锅炉配有全自动声波吹灰装置,可以定时对炉膛和烟管进行吹扫,保证烟管表面不出现积灰,从而实现锅炉的安全高效运行。采用声波吹灰器具有以下优点: 1结构简单,吹灰器本体不用电,没有机械运动旋转机构,没有易损部件,不会产生机构运动旋转故障。 2体积小,重量轻,没有伸缩机构,不存在机械卡壳现象。 3材质耐高温,耐磨损,耐腐蚀,抗老化,使用寿命长。 4安全可靠,不会磨薄或吹损管束,无导致爆管现象,满足人身安全和工业劳动保护条例的要求。 5声波效能高,功率大,频带宽,清灰效果***。 6适应范围广,可适用于各种炉型和锅炉任何部位,包括炉膛水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、电除尘器等;光管和螺旋翅片管均可使用,清灰无死角; 7用气量小,动力消耗少。 8控制系统分为自动、手动功能,可自成单元,也可接入DCS系统,实现全自动化运行。4) 烟风系统 送风系统:锅炉送风系统与炉排进行优化布置,空气经鼓风机通过空气预热器送至炉膛,来达到输送燃料及助燃的作用,炉排下部的风仓使热风可以在炉排下侧均匀的进入炉膛,做到炉排左右两侧配风均匀,减少偏烧现象,保证燃料燃烧完全。引风除尘系统:在引风机作用下,燃烧完成后产生的高温烟气经过在烟管中的对流换热后、再依次通过省煤器、空气预热器进行换热,***进入除尘器净化,***经引风机由烟囱排出。锅炉二次风的布置二次风是指在火床上方送入炉膛的一股强烈气流(习惯上将从炉排下送入的空气称为一次风)。二次风主要作用是扰动炉内气流,使之自相混合,从而使气体不完全燃烧损失和炉膛内过量的空气系数都得以降低。一般情况下,二次风配合炉拱使用,以取得比较好效果。除扰动和混合烟气外,蒸汽锅炉加装二次风若布置恰当,它还能起多种其他的良好作用,例如,二次风能将锅炉炉内的高温烟气引带至漩涡流动,这既可延长未燃尽的飞灰颗粒在炉膛中的行程,增加其停留时间,也由于气流的漩涡分离作用,使部分飞灰摔回炉排,减少飞灰的逸出量。
生物质锅炉可配有燃油(燃气)点火燃烧器,实现点火自动化。锅炉的给料、燃烧、除渣、给水、点火都可采用自动控制,操作非常方便。锅炉配有自动清灰装置,能及时***锅炉受热面的积灰,保证锅炉高效稳定运行。锅炉尾部布置有省煤器、也可根据用户需要布置空气预热器。相对传统的锅炉,锅炉效率更高,排烟温度低。 采用高效保温材料,锅炉表面温度低,散热损失可以忽略不计。严格按中国国家规范和标准生产,所有受压部件均采用质量锅炉钢材。每台锅炉出厂前都要经过严格的检验和测试,包括水压试验和X射线检测。设置有人孔、检查门、观火孔等,维护保养十分方便。生物质锅炉的比较大特点是:节能、环保,且安装使用方便。 锅炉采用**适合生物质燃料燃烧的燃烧设备----往复炉排。锅炉在结构设计上,相对传统锅炉炉膛空间较大,同时布置非常合理的二次风,有利于生物质燃料燃烧时瞬间析出的大量挥发分充分燃烧。
生物质锅炉炉内温度场分析 从图4可见,炉膛上方燃烧强烈,温度较高,从上向下,温度迅速减小,所以**上方的横截面在燃烧的主要区域内,并且发现比较高温度并不是在中心处,而是围绕中心的一个边界。由于烟气出口靠近主燃烧区域,使得高速运行的一部分燃料在还未完全燃烧的情况下,就沿着烟气出**出。 受一次风射流过大的影响,燃烧区域过于靠上,且在其中心处周围的某边界线上温度达到比较高,达2000K左右,靠近烟气出口处温度为1500K左右,与试验测得的烟气出口附近温度1555K非常接近。这也验证了数值模拟结果的正确性。 竖直截面正面温度分,上炉膛为燃烧的主要区域,并且燃烧的充满度不好,主燃区域只占炉膛部分的三分之一。在烟气出口处的温度较高,主要是受一次风的影响,导致从二次风射出的气流和颗粒无法再向下运动,而在上炉膛部分发生了回流。同时,使得燃烧区域靠近烟气口,使得烟气出口处温度过高。 图5竖直截面温度分布(单位:K) 图6侧面截面温度分布(单位:K) 锅炉的侧面截面温度分布见图6,从图中可以看出在上炉膛的涡流部分为主要燃烧区域,这主要是由于从进料**入的二次风向下运行遇到高温烟气,烟气把温度传导给了生物质颗粒,使得它达到着火点,生物质颗粒燃烧。 1.6生物质锅炉燃烧分析 根据数值模拟结果,在进料口处的颗粒停留时间较长,这也与燃烧的主要发生区域相一致,而越往下颗粒的停留时间越短。颗粒在刚进入炉膛后很快就发生热解,析出挥发分;而在炉膛中部及下方的停留时间较短,迅速到达锅炉底部。这与一次风的大小与位置有关,如果一次风越往下,风量越小,火焰的下冲深度就越大,颗粒的停留时间就越长,这样更有利于内部燃烧的稳定。