煤炭這種化石能源在利用和能量轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生大量S02、C02超細(xì)顆粒物等有毒氣體的排放所造成的溫室效應(yīng)、酸雨帶來的環(huán)境污染的負(fù)面效應(yīng)是人所共知的。而生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油、天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，是人類賴以生存的重要的可再生能源，它具有可再生性，低污染性、分布廣泛性、兼容性好等優(yōu)點，被稱為“綠色石油”。是全部或部分替代煤炭的理想燃料，富通新能源專業(yè)生產(chǎn)銷售
秸稈顆粒機、
木屑顆粒機等生物質(zhì)顆粒燃料成型機械設(shè)備。
目前全國有各類工業(yè)鍋爐約50余萬臺，作為廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活不可或缺的熱能動力設(shè)備，每年煤炭消耗量約占全國煤炭消耗量的1/3，由于工業(yè)鍋爐量大面廣，普遍存在著熱效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重的問題。如果將現(xiàn)有的燃煤鍋爐改造為以生物質(zhì)顆粒燃料為主，以煤燃燒為輔的混合燃燒技術(shù)是否可行呢？如果可行，那么如何改造才能達(dá)到最佳效果呢？
1、生物質(zhì)和生物質(zhì)能簡介
生物質(zhì)主要包括農(nóng)業(yè)廢棄物（如植物的秸桿、枝葉）、包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業(yè)中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等；木材采運和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物，如果殼和果核等、水生植物、油科植物、動物糞便等。生物質(zhì)是多種高分子有機化合物組成和復(fù)合體，主要含有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、淀粉、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等。生物質(zhì)能是蘊藏在生物質(zhì)中的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲存在生物質(zhì)內(nèi)部能量，目前廣泛使用的固體煤等也是由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)變而來的。
2、生物質(zhì)的燃燒特性與燃燒設(shè)備之間的關(guān)系
生物質(zhì)是一種具有揮發(fā)分高、炭活性高、N和S含量低、灰分低，可以大量減少NOx.SOx等有毒氣體排放，生命周期內(nèi)燃燒過程C02零排放，特別適合燃燒轉(zhuǎn)化利用，是一種優(yōu)質(zhì)燃料。生物質(zhì)的燃燒過程是燃料與空氣間的傳熱、傳質(zhì)過程。是發(fā)生在炭表面和氧化劑之間的氣固兩相反應(yīng)，屬于靜太滲透式擴散燃燒。其燃燒過程大致可分為揮發(fā)分析出、燃燒和殘余焦炭的燃燒、燃盡兩個獨立階段。
其燃燒過程的特點是：
(1)生物質(zhì)水份含量較多，燃燒需要較高的干燥溫度和較長的干燥時間，產(chǎn)生的煙氣體積較大，排煙熱損失較高。
(2)生物質(zhì)顆粒燃料的密度小，結(jié)構(gòu)比較松散，迎風(fēng)面積大，容易被吹起，懸浮燃燒的比例較大。
(3)生物質(zhì)發(fā)熱量低，爐內(nèi)溫度場偏低，形成穩(wěn)定的燃燒比較困難。
(4)由于生物質(zhì)灰發(fā)分含量高，燃料著火溫度較低，一般在250℃～350℃下?lián)]發(fā)分就大量析出并開始劇烈燃燒，此時若空氣供應(yīng)量不足，將會增大燃料的不完全燃燒損失；
(5)揮發(fā)分燃盡后，受到灰燼包裹和空氣滲透困難的影響，焦炭顆粒燃燒速度緩慢、燃盡困難，如不采用適當(dāng)?shù)谋匾胧瑢䦟?dǎo)致灰燼中殘留較多的余炭，增大不完全燃燒損失。
因此，生物質(zhì)燃燒設(shè)備的設(shè)計和選擇應(yīng)從生物質(zhì)燃燒特性出發(fā)，才能保證生物質(zhì)燃燒設(shè)備運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。
3、煤的燃燒特性與爐膛特性尺寸之間的關(guān)系
固體燃料的化學(xué)成分大致分為可燃成分C、H、O、N、S和不可燃成分A、M，燃燒過程一般要經(jīng)過加熱干燥、逸出揮發(fā)分形成焦碳、揮發(fā)分著火燃燒、焦炭燃燒形成灰渣四個階段。高Vdaf的燃料爐膛體積較大，爐膛高度較低；低Vdaf而含Car量較高的燃料，爐膛體積較小，爐膛溫度較高。此外，水分與灰分含量也對爐膛的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。由于不同的煤種有不同著火燒盡特性。因此層燃鍋爐爐膛的設(shè)計是在鍋爐容量、蒸汽參數(shù)確定后，根據(jù)燃料的類別和性質(zhì)確定燃燒設(shè)備、燃燒方式、爐膛容積以及與不同煤種相適應(yīng)的爐拱結(jié)構(gòu)尺寸。
4、生物質(zhì)顆粒燃料與煤混合燃燒綜合改造方法初探
4.1生物質(zhì)顆粒燃料與煤的選配
從生物質(zhì)顆粒燃料燃燒特性來看，由于其所含水份多，結(jié)構(gòu)松散，燃燒時基本以懸浮燃燒為主，同時水分蒸發(fā)會增加煙氣的體積，增加排煙熱損失；而空氣量過大或過小會增加不完全燃燒熱損失。因此，應(yīng)優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)密度較松馳、易點燃的生物質(zhì)成型顆粒燃料為宜。雖然生物質(zhì)顆粒燃料的燃燒過程與煤的燃燒過程大致相近，但其熱值較煤低，揮發(fā)分、燃盡率較煤高。因此，為使?fàn)t膛保持一定的溫度水平和穩(wěn)定性，可選擇揮發(fā)分低而灰熔點較高的難燃煤種與之混合。這樣可有效降低爐膛結(jié)渣。
4.2采取分層給煤技術(shù)與變頻調(diào)速爐排相配合
分層給煤裝置是將現(xiàn)有的煤斗進(jìn)行改造，著先增加煤斗體積，然后在煤斗內(nèi)加裝有一個可調(diào)傾斜角度的分料板（當(dāng)生物質(zhì)顆粒燃料通過煤斗前半部加料口鋪入爐排后，開啟或調(diào)整分料板將煤鋪在生物質(zhì)顆粒燃料層上面，該套分料裝置有優(yōu)點是可根據(jù)鍋爐燃料種類及燃燒工況及時調(diào)整兩種燃料的進(jìn)料量），將煤與生物質(zhì)顆粒燃料分開送入分料斗內(nèi)，使堆積密度較小的生物質(zhì)顆粒燃料在底層，煤在上層（顆粒較小的煤粉落人生物質(zhì)顆粒層的空隙，以封堵燃料層漏風(fēng)）。由于生物質(zhì)顆粒燃料揮分高，因此人爐后先析出揮發(fā)分著火強烈燃燒，形成底部加熱層。上層的新煤進(jìn)入爐膛后在前拱強烈輻射熱和下部熾熱火床加熱下的雙面引燃條件下，可較快著火燃燒。燃燒過程中，由于一次風(fēng)的強烈擾動下及充分的氧氣供應(yīng)，可促使生物質(zhì)顆粒燃料中的余炭充分與氧氣接觸燃燒，以利于燃盡�？筛鶕�(jù)燃料種類的變化調(diào)整行進(jìn)速度。
4.3二次風(fēng)的配置和一、二次風(fēng)的配比率
對鼓、引風(fēng)機增裝變頻調(diào)速裝置，根據(jù)爐膛內(nèi)煙氣壓力、爐膛出口過量空氣量、爐膛溫度等適時調(diào)整鼓、引風(fēng)量。此時混合燃料在一次風(fēng)的推動下，煤以及生物質(zhì)顆粒燃料中的小顆粒呈懸浮燃燒狀態(tài)。同時，煤中析出的可燃?xì)怏w、生物質(zhì)顆粒燃料析出未及時燃燒的可燃?xì)怏w被在爐膛中部適當(dāng)位置從不同的角度送入的二次風(fēng)強烈的擾動下產(chǎn)生旋渦并迅速燃燒，此時一、二次風(fēng)的配風(fēng)比率可控制在1:0.30左右。適當(dāng)調(diào)整二次風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)壓不僅可以延長了可燃?xì)怏w和高溫?zé)煔庠跔t膛內(nèi)的停留時間，還可促進(jìn)懸浮顆粒物的充分燃燒，使飛灰及飛灰可燃物大大降低。
4.4生物質(zhì)顆粒燃料與煤的混燃比例
由于生物質(zhì)顆粒燃料含有一定量的水分，與煤混燃時會產(chǎn)生大量的煙氣，如煙氣量過大會使排煙熱損失增加，造成爐膛正壓燃燒，換熱設(shè)備也很難適應(yīng)。此外，由于在生物質(zhì)中由于鈉、鉀等堿金屬的存在，使生物質(zhì)顆粒燃料的灰熔點低于煤碳約100～200℃，爐膛較易結(jié)渣。如結(jié)渣嚴(yán)重會污染輻射受熱面，減小煙氣流通截面積。因此，混燃比例應(yīng)根據(jù)不同的燃料品種以及鍋爐運行工況適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整確定，一般應(yīng)控制生物質(zhì)顆粒燃料層厚度在100～150mm，煤層厚度在50～80mm。
5、結(jié)論
綜上所述如層燃鍋爐不加以適當(dāng)?shù)木C合改造而直接燃用生物質(zhì)顆粒燃料，必將會降低鍋爐出力及熱效率，甚至?xí)l(fā)安全事故，得不償失。只有綜合兩種燃料的燃燒特性以適當(dāng)?shù)姆绞綄ΜF(xiàn)有燃燒設(shè)備進(jìn)行有針對性的改造，才能取長補短達(dá)到預(yù)期效果。
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