徐建東，李華，蘇學(xué)褔

(安徽國(guó)禎生態(tài)科技有限公司，安徽阜陽236000)

　　摘要：生物質(zhì)流化床鍋爐床料工藝流程由冷卻后篩分回用，技術(shù)改造為床料在熱態(tài)進(jìn)行篩分回用，回用的床料改造前入爐溫度30℃，改造后600℃，年節(jié)約生物質(zhì)燃料487.52t，減少操作人員8人，增加效益70.27萬元，減輕環(huán)境粉塵與熱污染。文章簡(jiǎn)要分析了生物質(zhì)流化床燃燒過程、燃燒條件以及一些調(diào)整方法，為了更好的節(jié)約燃料，提升燃燒的效率，本公司對(duì)工藝流程作出了改進(jìn)，取得了可觀的成果。

　　0引言

　　生物質(zhì)是可再生能源，在自然界大量的存在，如一些木材、農(nóng)作物秸稈、動(dòng)物糞便等，有著可再生性和低污染性的特點(diǎn)。如能將這些資源做到充分利用，將發(fā)揮出不可估量的價(jià)值。生物質(zhì)發(fā)電是國(guó)家政策扶持的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，解決了近年來我國(guó)農(nóng)業(yè)秸稈被就地焚燒，能源浪費(fèi)，帶來空氣污染、土壤表面微生物破壞、土壤板結(jié)、火災(zāi)安全隱患等；秸稈發(fā)電使秸稈能源得到綜合利用，節(jié)約了不可再生資源—煤炭，符合國(guó)家倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展的要求。并且，收購(gòu)生物質(zhì)也能帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，為農(nóng)民創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。

　　1生物質(zhì)流化床內(nèi)燃燒

　　(1)燃燒過程

　　生物質(zhì)的燃燒過程分成三個(gè)階段，分別是預(yù)熱起燃、揮發(fā)分燃燒和炭燃燒階段。在鍋爐主副床燃燒過程，分為預(yù)熱干燥區(qū)、燃燒區(qū)和燃盡區(qū)。不同的燃燒區(qū)域，有著不一樣的燃燒特征。每個(gè)區(qū)域中，所需要的風(fēng)量也不是一致的。其中在預(yù)熱干燥區(qū)，所需風(fēng)量較少；燃燒區(qū)就需要大量的風(fēng)。鍋爐燃燒過程中，根據(jù)燃粒燃燒狀態(tài)的不同，將燃粒分成不同的類型。一些顆粒較大的燃粒，在流化床主床上的密相區(qū)燃燒。顆粒較小的燃粒在流化床稀相區(qū)燃燒，一些燃粒的顆粒沒有完全燃燒完，在流化床的稀相區(qū)進(jìn)行燃燒。

　　(2)完全燃燒條件

　　完全燃燒是生物質(zhì)在鍋爐內(nèi)良好燃燒的重要標(biāo)志，若想實(shí)現(xiàn)完全燃燒，前提就是爐內(nèi)不結(jié)扎。鍋爐內(nèi)要有充足的空氣，若鍋爐內(nèi)的空氣量不足，生物質(zhì)就很難在鍋爐內(nèi)做到完全燃燒，熱量損失增大，燃燒的效率也比較低。如果鍋爐內(nèi)的空氣量過多時(shí)，則會(huì)影響到鍋爐內(nèi)的溫度，使得爐膛內(nèi)的溫度降低，也會(huì)使得熱損失增大。由于燃燒反應(yīng)速度和溫度呈現(xiàn)出指數(shù)關(guān)系，若想提升燃燒的程度，實(shí)現(xiàn)完全燃燒，就要在鍋爐內(nèi)不結(jié)渣的前提下，盡量的提升爐子內(nèi)部的溫度。在生物質(zhì)燃燒的階段，要保證生物質(zhì)燃料和空氣盡可能的接觸。燃盡階段，更要保證充足的空氣量，使得擾動(dòng)混合的程度增強(qiáng)。燃燒時(shí)，鍋爐內(nèi)高溫區(qū)域位于密相區(qū)中央，合適的循環(huán)倍率，使得生物質(zhì)燃料能在爐內(nèi)有足夠的停留時(shí)間。

　　(3)鍋爐燃料調(diào)整方法

　　在差速流化床鍋爐內(nèi)燃燒時(shí)，進(jìn)入鍋爐內(nèi)的燃料要配比均勻，保持材質(zhì)的穩(wěn)定和燃料的安全。為了保障鍋爐內(nèi)能安全穩(wěn)定的燃燒，就要讓燃料做到連續(xù)的供應(yīng)。根據(jù)內(nèi)燃燃料料位的高低，對(duì)取料機(jī)的轉(zhuǎn)速做到及時(shí)的調(diào)整，使得燃料能勻速的向前推進(jìn)，減少蓬料的次數(shù)。當(dāng)流化床的溫度出現(xiàn)降低現(xiàn)象時(shí)，要做到適當(dāng)?shù)臏p小一次風(fēng)量，增加燃料的量。這個(gè)時(shí)候要格外留意到過熱器出口溫度，對(duì)減溫水量作出調(diào)節(jié)，當(dāng)床溫上升時(shí)要進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。當(dāng)床溫的溫度變化幅度較大時(shí)，要對(duì)一次風(fēng)量作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。這個(gè)時(shí)候能通過增大或者減少燃料量的方式，此時(shí)要注意到床的溫度變化，作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。如果鍋爐內(nèi)的溫度變化是由于負(fù)荷的變化而引發(fā)的，工作人員調(diào)整負(fù)荷的方法有多種，可以通過調(diào)整風(fēng)量和燃料的比例或者改變一次風(fēng)和二次風(fēng)之間的配比，對(duì)鍋爐負(fù)荷作出調(diào)整。此外，導(dǎo)致流化床溫度下降的原因還有很多，燃料缺失時(shí)，要增大燃料的量，并根據(jù)燃燒的狀況，適當(dāng)?shù)臏p小一次風(fēng)量。當(dāng)流化床的溫度下降幅度過大時(shí)，要減小一次風(fēng)量并減小回料的量。鍋爐管理人員要根據(jù)鍋爐床溫下降的具體原因，給出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，以維持住鍋爐溫度的穩(wěn)定。通常情況下，當(dāng)鍋爐燃燒正常時(shí)，一次風(fēng)量應(yīng)該占據(jù)著總風(fēng)量的45%。一次風(fēng)的充足，能滿足密相區(qū)的燃燒需求，也能使得密相區(qū)中的NOX的排放量減小。當(dāng)流化床的溫度升高時(shí)，此時(shí)鍋爐管理人員要適當(dāng)?shù)臏p小燃料的量，但注意不能返空。

　　燃料在鍋爐內(nèi)燃燒的過程中，可能會(huì)出現(xiàn)燃料材質(zhì)忽然變差的狀況，會(huì)導(dǎo)致流化床的溫度有所下降，鍋爐內(nèi)氧化鋯指示氧量升高，此時(shí)應(yīng)將燃料的量增大，及時(shí)的控制住床溫。生物質(zhì)材料忽然變好時(shí)鍋爐膛內(nèi)的溫度會(huì)出現(xiàn)上升現(xiàn)象，鍋爐內(nèi)氧化鋯的含量會(huì)有所降低，若想使得鍋爐內(nèi)的燃燒狀況保持穩(wěn)定，工作人員要適當(dāng)?shù)臏p少燃料的量。燃料粒突然變大時(shí)，會(huì)使得密相區(qū)燃燒份額增大，導(dǎo)致流化床的溫度升高。這個(gè)時(shí)候應(yīng)將一次風(fēng)量增大，將二次風(fēng)量適當(dāng)?shù)臏p小。

　　2鍋爐燃燒工藝流程改造

　　安徽國(guó)禎生態(tài)科技有限公司擁有5個(gè)生物質(zhì)發(fā)電廠，公司以秸稈農(nóng)林廢棄物為原料，將這些物質(zhì)做到綜合利用，生產(chǎn)出熱、電和生態(tài)肥料。生物質(zhì)燃燒采用的鍋爐是流化床鍋爐，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)告訴我們，鍋爐床料在爐膛內(nèi)的厚度及粒徑是鍋爐穩(wěn)定燃燒的重要參數(shù)之一，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，爐膛內(nèi)床料要保持相對(duì)穩(wěn)定的厚度，過厚、過薄對(duì)鍋爐穩(wěn)定燃燒都會(huì)造成不良影響，公司2016年組織工程技術(shù)人員對(duì)爐膛內(nèi)的床料篩分成立攻關(guān)小組，通過對(duì)床料的工藝技術(shù)改進(jìn)來提高鍋爐效率，降低生產(chǎn)成本，提高公司利潤(rùn)等。改造前其工藝流程如圖1所示，常規(guī)工藝技術(shù)是：爐膛內(nèi)保持床料厚度在300～400mm左右，床料溫度是800～850℃，床料隨鍋爐運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)料層厚度不斷增加，為保證床料正常流化，穩(wěn)定鍋爐燃燒工況，多余床料(合格床料及雜質(zhì)混合物)需從爐膛內(nèi)排出，800℃以上床料混合物排出爐膛后，經(jīng)過冷卻至30℃以下，進(jìn)行人工篩分，粒徑小于3mm的部分床料經(jīng)過斗提機(jī)送回爐膛內(nèi)，從而保證了床料的穩(wěn)定性，大于3mm雜質(zhì)外運(yùn)到廠外再利用。

　　此工藝是床料從爐膛內(nèi)放出就地冷卻，篩分也是在鍋爐零米人工進(jìn)行，粉塵大、溫度高，環(huán)境十分惡劣，對(duì)操作工人健康威脅很大；公司在國(guó)禎生物質(zhì)發(fā)電有限責(zé)任公司有三臺(tái)65t/h生物質(zhì)鍋爐4班運(yùn)行，床料操作工32人，外運(yùn)的床料每月支付1.5萬元費(fèi)用。工藝改造流程如圖2所示，800～850℃的床料混合物直接排入一封閉振動(dòng)篩中直接進(jìn)行篩分，合格的600℃床料經(jīng)過篩分后直接送入斗提機(jī)，提升到爐膛內(nèi)，同時(shí)篩分后床料經(jīng)過永久磁鐵作用鐵屑被移出來，保證床料的穩(wěn)定性。經(jīng)過1年多的運(yùn)行，取得如下成果：(1)熱床料不再經(jīng)過冷卻，直接篩分，減輕了床料冷卻對(duì)環(huán)境的熱污染、粉塵污染，改善了操作工的工作環(huán)境，保護(hù)了職工的身體健康；(2)提高鍋爐的熱效率，每天約46t600℃熱床料直接進(jìn)入爐膛與改造前冷卻至30℃進(jìn)入爐膛相比，穩(wěn)定了鍋爐的運(yùn)行，年回收熱床料1.54萬t，折算成標(biāo)煤243.76t，生物質(zhì)燃料487.52t，節(jié)約采購(gòu)生物質(zhì)燃料費(fèi)17.065萬元；(3)改善了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境：改造前床料直接放到地面冷卻，改造后床料通過管道直接進(jìn)入封閉的振動(dòng)篩，粉塵下降明顯，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境整潔有序；(4)減少操作工：改造后操作工為8人，減少操作工8人，年節(jié)約工資43.2萬元；(5)改造后增加了磁鐵對(duì)床料內(nèi)鐵屑進(jìn)行移除，年回收廢鐵約100t，增加收入10萬元以上；(6)安全操作上，鍋爐床料置換合格，流化充分，保障了鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少了堵渣搗渣次數(shù)，減輕了司爐工的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了堵渣搗渣過程中高溫爐渣噴出燙傷人的安全事故，取得年綜合效益達(dá)70.27萬元的良好效果。

　　生物質(zhì)流化床鍋爐床料熱篩分工藝的改造，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益：主要表現(xiàn)在操作工減少、勞動(dòng)強(qiáng)度降低、現(xiàn)場(chǎng)粉塵及熱污染下降、鍋爐熱效率提高、工作環(huán)境改善等，有利于操作工人身體健康，降低生產(chǎn)成本，增加公司利潤(rùn)等，總結(jié)出來，同行共享。

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