÷＿ —ｌ 。｜ｌｌ ｌ；。》√ 擎研完 作者： 岳华王晓霞 高少娟 摘要：本文简要分析了生物质燃料对循环流化床锅炉的设计与运行的影响，行介绍了循坏流化床锅炉 更好适麻生物质燃料的一些针对性解决措施。 郑州锅炉股份有 限公司． 关键词：生物质燃料；循环流化床锅炉；适应 河南郑州 ４５（）Ｏｔ）１ 煤、石油、天然气等化石燃料从２０世纪７０ 燃烧技术由于在替代燃料、处理各种废弃物和保 ：代就开始大规模的开采，其存储量急剧减少。 石能源将分别在２００年和３０～４０年以内耗竭， 护环境三方面具有其它燃烧技术无可比拟的独特 的双重压力下，近几年，循环流化床锅炉在我国 ３】。在我国能源与环境 ｝预测，地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等 优势而逐渐受到各国的关注ｌ天然气按储采比也只能用６０年。目前，寻找 得到了快速发展。了解生物质燃料对ＣＦＢ锅炉的 代能源已经引起全社会的广泛关注＿．］。生物质 影响，采取有针对性的设计方案和相应的运行调 是一种可再生的清洁能源，来源十分丰富。它 整，对延长锅炉的使用寿命、提高锅炉的效率具 仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消 有良好的促进作用。 总量第四位的能源。当前，生物质燃料的消耗 占世界总能源消耗的１４％，在发展中国家这一 １生物质燃料种类 ：例达到３８％。据世界粮农组织（ＦＡＯ）预测，到 生物质能是植物通过光合作用将太阳能以化 ０５０年，以生物质能源为主的可再生能源将提供 学能的形式存储在生物质中。我国拥有丰富的生物 世界６０％的电力和４０％的燃料，其价格低于 质资源，但目前可供开发利用的生物质资源主要为 ：石燃料。生物质燃料的开发利用已经成为全世 农业废弃物、林业废弃物、经济作物废弃物、牲畜 的共识ｆ２】。在众多的生物质能源转换技术中， 粪便、城市和工业有机废弃物等。生物质燃料是一 ￡接燃烧是高效利用生物质资源最为切实可行的 种清洁燃料，含硫量低，含碳量不高，燃烧后ＮＯ 式之一。 Ｔ￣ｕｓｏ，的含量很低；生物质中灰分一般也很小，所 循环流化床ＣＦＢ（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ Ｂｅｄ） 以充分燃烧后烟尘含量很低。生物质燃料在燃烧过 新能源产业１ ３ 科学研究Ｉ黥嚣ｌ麟魏《ｌ ｉ枯鹣张翳鞣 簖瓤 程中具有二氧化碳零排放的特点，这对于缓解日益 的炉膛上部温度偏高使过热蒸汽超温，过热器管 严重的“温室效应”有着特殊的意义。随着能源危 壁温度偏高，带来安全上的隐患；锅炉密相区床 机的加剧，生物质能越来越受到人们的重视 ｊ。目 温控制变得困难，锅炉低负荷稳燃水平下降；另 前国内已开发了单一生物质燃料和多种生物质燃料 由于燃烧产生的烟气量增加，排烟温度升高，增 混合燃烧的系列化生物质锅炉，目前已经运行过的 加锅炉的排烟损失，降低锅炉效率。因此，要达 生物质燃料多达３０多种，农业废弃物主要包括稻 到良好的效益必须尽量控制人炉燃料的水分在合 草、麦草、玉米秸秆、棉花杆、油菜杆、稻壳、花 理范围内，首先应控制收购的燃料含水率，杜绝 生壳、红薯藤等；林业废弃物主要包括树皮、树 人为加水，其次生物质流化床锅炉应建足够的防 枝、树根、木材加工废料等；经济作物废弃物主要 雨料库，从源头上控制燃料入炉含水率 Ｊ。 包括甘蔗渣、菌类作物的培养基等；牲畜粪便主要 来源于养殖场。 ２燃料对锅炉的影响与适应措施 ２．１生物质成型技术 实践已经证明，由于各种生物质燃料自身特 性的原因，即使经过简单破碎的秸秆、废木材、稻 壳等生物质废弃物仍然具有热值较低、形状很不规 则的特点。因此，它的炉前热值经常发生很大的变 化，若将其直接送入ＣＦＢ锅炉里进行燃烧，会出现 燃烧不稳定的现象。另外，由于空隙率很高，这些 体积庞大的生物质废弃物也不利于长距离的运输。 为了解决上述矛盾，生物质压缩成型技术应运而 生。生物质压缩成型技术是把生物质与经过除氯的 添加剂混合后被铸造模型制成具有统一尺寸、所含 热值均匀并易于输送的衍生燃料。将生物质加工成 成型燃料是利用ＣＦＢ锅炉燃烧生物质的重要方式。 成型燃料代替原生物质燃料进行燃烧，可以减少大 量的化学不完全燃烧热损失与排烟热损失。而且燃 烧速度均匀适中，燃烧相对稳定 ］。在生物质压缩 成型的过程中，一般都会加入一些添加剂（石灰石 等）和其他辅助燃料（煤、污泥等）。这种方式充分 发挥了生物质燃料易着火和其他辅助燃料燃烧稳定 的优点，是当前生物质燃料进行燃烧利用的重点， 各国学者的研究也大都集中于此。 ２．２生物质含水量 目前国内在运行的生物质流化床锅炉其入炉 生物质燃料普遍含水量高，特别是秸秆类和树皮 类目前入炉水分在３０％～５０％之间，高水分燃料 入炉后，着火相应延迟，炉内流化速度大，燃料 在炉内的有效停留时间短，造成燃烧效率下降， 燃料热值偏低，燃料消耗量更大；着火滞后引起 １ ４Ⅵ唧．ｅｈｏｍｅ．ｇｏｖ．ＣＩｉ ２．３生物质含灰量 循环硫化床需要大量的床料颗粒在循环回路 中循环，使炉膛的热量分布更均匀，传热更快，燃 烧更充分，因此，生物质燃料的含灰量对循环流化 床锅炉设计和运行非常重要。一般生物质燃料中本 身含灰量在３％一１ ０％之间，但由于生物质燃料的 外带杂质较多，特别是农、林废弃物，在锅炉实际 运行中尾部灰浓度实测值是理论值的３～５倍。应控 制收购的燃料灰分，杜绝人为加沙加土。 炉膛的灰浓度对循环流化床锅炉的负荷和 炉膛床温的均匀性影响较大。在燃烧木材加工废 弃物等生物质燃料含灰量低时，靠自身的灰量无 法满足床料的要求，则在运行中一般采取添加床 料，所以床料成为循环物料的主体。在设计上采 用可调试返料系统的循环灰量，保证物料循环系 统的畅通，稳定炉膛温度。在运行上当燃料含灰 量较高时，则需放灰，一般采取放底渣的方式［７】。 生物质锅炉床层的高度受燃料的含灰量影响 非常大，床层的过高、过低都会影响流化质量， 引起结焦。燃料灰分和杂质影响尾部飞灰的浓 度，尾部的吹灰装置应设置到位。 ２．４炉内结渣、积灰、腐蚀 生物质因钾、氯含量较高，所以燃烧后灰中 含有大量碱金属盐，作为肥料是很好的，但是在 燃烧过程中因为这些碱金属盐熔点低，容易在炉 排、水冷壁以及尾部受热面上结渣、积灰，应引 起设计者和运行人员的高度重视。采用循环流化 床燃烧方式时，这些钾盐会与砂床料或秸秆夹带 的泥土（含砂子）反应生成硅酸钾一玻璃，容易造 成床料结焦或颗粒长大，因此运行过程中应及时 排除燃烧过程中形成的大颗粒物，补充合适的床 料，维持炉内物料粒度的相对均匀。 篙嚣《 《ｌｉ 嚣嚣端 馘 嚣瓤Ｉ科学研究 由于灰中碱金属含量高，导致对流受热面的 价权，也使当地的 积灰严重，一方面需要采用合适的管子节距，同时 生物质资源得到充 需要选择合适的吹灰方式。从目前的运行效果来 分利用。但由于不 看，脉冲吹灰、蒸汽吹灰、机械振打方式是有效的 同生物质燃料有所 清灰方式，效果较好，而超声波除灰效果不佳。 差别，这对Ｃ ＦＢ锅 此外，生物质灰中富含钾和钠等碱金属，熔 炉设备和运行人员 点低，在炉膛内为汽相，在５００ｏＣ左右以灰污形 提出了更高要求。 式凝结于高温过热器受热面上，对过热器造成高 只有对生物质燃料 温腐蚀。解决方法为可以将高温过热器放置在外 的特殊性进行充分 置换热器中，也可像其他燃烧方式一样采用抗腐 了解，在设计和运 蚀材料如奥氏体不锈钢材料（０Ｃ ｒ１ ７Ｎｉ１２Ｍｏ２） 行中采取必要的措 或将过热器放置于６５０。ｃ以内的烟气中。采用 施，提高锅炉及其 １２Ｃ ｒｌＭｏＶＧ或表面喷涂耐腐蚀材料；解决省煤器 系统设备的适应性 腐蚀的方法是使省煤器入口水温高于ＨＣ１露点温 和可靠性，以使生 度２０～３０℃。避免或减轻空气预热器腐蚀的方法 物质流化床锅炉产 是采用考登钢或热空气再循环，保证空预器人口 生更高的社会和经 温度在８０～１００℃；也可以采用暖风器将空气加热 济效益。 到８Ｏ一１ Ｏ０。Ｃ以上再送人空气预热器。 ２．５辅机的选择 ３．２采用ＣＦＢ 锅炉燃烧生物质燃料，独烧效果不如混烧好。但 由于生物质燃料的灰量和水分的变化随季节 是，对各种生物质燃料与高热值燃料混烧的研究还 性和地域的变化非常大以及生物质燃料实际外带 不系统，应在混合比例和相应的污染物排放方面 特别是金属排放方面）进行全面的研究，最好能够 灰量较多，在实际运行中许多生物质循环流化床 （锅炉因引风机和除尘器选小导致锅炉出力不足， 炉膛冒正压等问题。因此，选择一次风机、引风 机、布袋除尘器等设备时应充分考虑裕量。 ３结语 形成生物质在ＣＦＢ锅炉燃烧的数据库。 总上所述，在一系列目标的引导下，今后一个 时期我国将迎来ＣＦＢ锅炉燃烧生物质燃料的高潮， 同时，随着国家对生物质能扶持力度的不断加 大，只有对生物质燃料进行充分了解，在设计和运 ３．１生物质燃料对ＣＦＢ锅炉的设计与运行有 行中采取必要的措施，提高锅炉及其系统设备的适 很大影响。生物质燃料不仅有效提高了ＣＦＢ锅炉 应性和可靠性。建议国家制定一定的方针，鼓 燃料供应的安全度，提高了ＣＦＢ锅炉对燃料的定 励和促进生物质燃料对ＣＦＢ￣］炉的发展。 参考文献： （作者简介： ［１］陈继辉，卢啸风．循环流化床锅炉焚烧生物质燃料的研究进展，农业工程学报，２００６（１０）：２６７—２７０． （岳华（ 。一）， ［２］孙振钧．中国生物质产业及发展取向［Ｊ］．农业工程学报，２００４，２０（５）：卜５． Ｅ３］别如山，李炳熙，陆慧林，等．燃生物废料流化床锅炉［Ｊ］． 热能动力工程，２０００，（１５）：３４３—３４７． （女，硕士研誓生学 ５历。主要从事锅炉 ３设计工作。 ［４］袁振宏，罗文，吕鹏梅，等．生物质能产业现状及发展前景［Ｊ］．化工进展，２００９，２８（１０）：１６８７—１６９２． ） 单位名称：郑州锅 ［５］Ｃｏｎｎｅ１１ Ｍ Ｇ Ｒ． Ｃａｒｂｏｎ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｉ０ｍａｓｓ ｅｎｅｒｇｖ ｏｆｆｓｅｔ： 讣ｅｏｒｅｔｉｃａｌ， ｐｏｔｅｎｔｉａ１ ａｎｄ ） 炉股份有限公司 ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ ｇ１ｏｂａ¨ｙ， ｉｎ Ｅｕｒｏｐｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｕ Ｋ ＥＪ］．Ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ Ｂｉｏ—ｅｎｅｒｇｙ， ２００３，２４（２）：９７—１１６． 发电设备，２０１２（５）：３７８￣３８１ 北京：中国电力出版社，２００８ ） 单位地址：郑州市 ） 高新区科学大道８ ［６］肖惠平，徐荻萍．燃料特性对生物质循环流化床锅炉设计与运行的影响［Ｊ］． ［７］中国可再生能源发展战略研究项目组编．中国可再生能源发展战略研究丛书．综合卷ＥＭ］． ） 号 ７ 单位邮编：４５０００１ ｅ 邮箱： ｃ ｙｕｅｈｕａ１２３２００３＠ 新能源产业１ ５
