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孫偉，李興國
(黑龍江省林業(yè)設(shè)計研究院)
[摘要]對現(xiàn)階段內(nèi)國產(chǎn)主要生物質(zhì)鍋爐生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品特點(diǎn)及實(shí)際運(yùn)行情況做了簡單介紹，以期初步了解我國現(xiàn)階段的生物質(zhì)直燃技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，最后得出結(jié)論，我國國產(chǎn)化生物質(zhì)鍋爐已經(jīng)基本達(dá)到了實(shí)際工作的要求；生物質(zhì)燃料的適應(yīng)性較好，而且價格要遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)品，符合我國的實(shí)際特點(diǎn)，在國內(nèi)具有廣闊的市場前景。
0引言
隨著社會對能源需求的日益增長，作為主要能源來源的化石燃料卻迅速地減少。因此，尋找一種可再生的替代能源，成為社會普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。生物質(zhì)能是一種理想的可再生能源，它來源廣泛，每年都有大量的工業(yè)，農(nóng)業(yè)及森林廢棄物產(chǎn)出。在目前世界的能源消耗中，生物質(zhì)能消耗占世界總能耗的14％，僅次于石油、煤炭和天然氣，位居第四位。而在發(fā)展中國家，生物質(zhì)能占較大的比重，達(dá)到50％以上。據(jù)統(tǒng)計全球生物質(zhì)能占可再生能源資源35％，在可再生資源中位居首位。1996年的我國生物質(zhì)產(chǎn)量(主要是農(nóng)作物秸桿)7.05億噸，而當(dāng)年利用量不足30％，這說明我國生物質(zhì)能的利用潛力還很大。
利用生物質(zhì)能發(fā)電是生物質(zhì)利用的一種重要方式之一。瑞典和丹麥的大城市都是利用生物質(zhì)，通過熱電聯(lián)產(chǎn)的方式進(jìn)行區(qū)域集中供熱的。生物質(zhì)與化石燃料相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可再生性；②低污染性：SOx、NOx排放濃度低；③生物質(zhì)作為燃料時，在生長周期內(nèi)，對大氣的SO2凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應(yīng)。
本報告主要是根據(jù)我院的多次實(shí)地考察結(jié)果，經(jīng)過分析和整理而形成的。其是對現(xiàn)階段內(nèi)國產(chǎn)主要生物質(zhì)鍋爐生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品特點(diǎn)及實(shí)際運(yùn)行情況做以簡單介紹，以期初步了解我國現(xiàn)階段的生物質(zhì)直燃技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。
1國產(chǎn)生物質(zhì)鍋爐介紹
國內(nèi)目前的生物質(zhì)鍋爐生產(chǎn)廠家主要有：無錫華光鍋爐股份有限公司、杭州鍋爐集團(tuán)有限公司、濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司、上海四方鍋爐廠等，另有部分其它鍋爐生產(chǎn)企業(yè)也相應(yīng)的推出了一些產(chǎn)品，但因技術(shù)實(shí)力和加工技術(shù)等方面原因，推廣與應(yīng)用不廣泛，因此本報告不做調(diào)查與分析。
1.1無錫華光鍋爐股份有限公司
鍋爐為單鍋筒、集中下降管、自然循環(huán)、四回程布置燃秸稈爐。爐膛采用膜式水冷壁，爐底布置為水冷振動爐排。在冷卻室和過熱器室分別布置了高溫過熱器、中溫過熱器和低溫過熱器。尾部采用光管式省煤器及管式空氣預(yù)熱器。爐膛、冷卻室和過熱器室四周全為膜式水冷壁，為懸吊結(jié)構(gòu)。鍋筒中心線標(biāo)高為32.00m。鍋爐按半露天。布置進(jìn)行設(shè)計。鍋爐的其它詳細(xì)數(shù)據(jù)可見由無錫華光鍋爐廠的《UG一7513.82一J鍋爐說明書》。
鍋爐燃燒后的灰渣比為2：8或3：7，出渣口設(shè)有冷渣機(jī)。
無錫華光鍋爐廠對鍋爐的本體細(xì)節(jié)和上料部分考慮較細(xì)致，并在不斷完善設(shè)計。其鍋爐已在江蘇的淮安、寶印、連云港，安徽宿州和河北晉州等地的生物質(zhì)熱電廠運(yùn)行或正在安裝。
鍋爐在運(yùn)行中主要出現(xiàn)了以下的問題。水冷振動爐排的金屬疲勞問題，據(jù)廠方介紹。在國外的類似鍋爐也存在類似的問題；鍋爐設(shè)計時曾考慮燃燒或摻燒煤的可能，但實(shí)際運(yùn)行中無法達(dá)到預(yù)想的工作情況，故取消原設(shè)計中考慮的燃煤系統(tǒng)；鍋爐的入料口、風(fēng)室和冷渣機(jī)等處漏風(fēng)嚴(yán)重，其中風(fēng)室的漏風(fēng)問題已經(jīng)采取措施解決；冷渣器容易結(jié)焦，廠方建議采用濕式出渣方式；實(shí)際運(yùn)行效率要略低與最初的設(shè)計效率。
近期鍋爐廠根據(jù)實(shí)際使用情況，對鍋爐本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修改，鍋爐本體采用用角管式鍋爐的自承重結(jié)構(gòu)，尾部采用框架支撐結(jié)構(gòu)。
1.2杭州鍋爐集團(tuán)有限公司
杭州鍋爐集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的鍋爐同無錫華光鍋爐股份有限公司的產(chǎn)品相似，同樣采用了水冷振動爐排結(jié)構(gòu)，鍋爐爐膛布置也基本相同，其主要特點(diǎn)是爐前進(jìn)料系統(tǒng)相對要簡單一些，減少了設(shè)備故障率，同時也可以節(jié)省部分造價和運(yùn)行電耗。
1.3濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司
濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司在采用丹麥BWE技術(shù)生產(chǎn)生物質(zhì)鍋爐的同時。也開發(fā)出循環(huán)流化床生物質(zhì)鍋爐，其燃料主要為生物質(zhì)顆粒。其燃料主要通過機(jī)械壓縮成型，一般不需添加劑，其顆粒密度可達(dá)到1～0.7t/m3，這樣就解決
了生物質(zhì)散料因密度低造成的燃料運(yùn)輸量大的問題。但顆粒燃料的生產(chǎn)電耗高，一般每生產(chǎn)1t顆粒燃料需耗電30～55kW，因而成本較高，大約在300元/t。循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)一般需添加粘土、石英沙等作為底料已輔助燃燒。由于燃料呈顆粒狀，因而上料系統(tǒng)同輸煤系統(tǒng)一致，很適于中小型燃煤熱電廠的生物質(zhì)改造工程，在國家關(guān)停中小型燃煤(油)火力熱電政策和鼓勵生物質(zhì)能開發(fā)政策下有廣闊的市場前景。
1.4上海四方鍋爐廠
鍋爐本體為自然循環(huán)，N型布置，鍋爐本體采用角管式鍋爐的自承重結(jié)構(gòu)，尾部采用框架支撐結(jié)構(gòu)，爐膛和通道四周為全膜式水冷壁，通道內(nèi)布置高、低溫過熱器，中間設(shè)噴水減溫器，在通道的進(jìn)出121布置了二級對流受熱面，尾部設(shè)二段省煤器和空氣預(yù)熱器。鍋爐按室內(nèi)布置進(jìn)行設(shè)計，75t/h運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為6.00m，鍋筒中心標(biāo)高為23.273m。
燃燒方式為室燃和層燃，爐排為鱗片式鏈條爐排，運(yùn)行時左右兩條爐排同步運(yùn)行。鍋爐的其它詳細(xì)數(shù)據(jù)可見上海四方鍋爐廠的(SF一75/3.82一T秸稈鍋爐設(shè)計說明書》。
此鍋爐結(jié)構(gòu)較為簡單，采用的是鏈條爐排，進(jìn)料口離爐排面3m，燃料通過爐前的六個進(jìn)料口進(jìn)入爐膛，進(jìn)料口處設(shè)有角度可調(diào)的二次風(fēng)進(jìn)行布料。原設(shè)計燃料為壓塊秸稈，要求秸稈的尺寸≤30×30×5nan，最大尺寸不超過30×30×10mm，且厚度5～10rmn的燃料塊不超過總秸稈量的20％。但實(shí)際運(yùn)行中燃燒的燃料為破碎后的散料秸稈和玉米芯、花生殼、稻殼以及木屑等，燃燒效果也達(dá)到了設(shè)計狀況。因而該爐對生物質(zhì)燃料的適應(yīng)性較好。根據(jù)廠方介紹，該爐也能摻燒煤，但未做過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證摻燒的比例和效果。另外由于爐膛內(nèi)構(gòu)造的原因，如采用煤為燃料時可能會存在點(diǎn)火困難的問題。
鍋爐風(fēng)系統(tǒng)分為一次風(fēng)和二次風(fēng)系統(tǒng)，配套風(fēng)機(jī)型號與參數(shù)如下表：
鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓較普通的燃煤鍋爐要大，主要是為了保證燃料部分懸浮燃燒。引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量也較燃煤鍋爐要大。全爐膛為負(fù)壓運(yùn)行。
鍋爐燃燒后的灰渣比為2：8，出渣口不設(shè)冷渣機(jī)。
整臺鍋爐結(jié)構(gòu)較為簡單，因而運(yùn)行和維護(hù)較容易，可靠性較好，燃料適應(yīng)性好?，F(xiàn)有河南長葛熱電廠、安陽靈瑞熱電廠和新密熱電廠已采用此型鍋爐，其中河南長葛熱電廠已經(jīng)運(yùn)行。
鍋爐在運(yùn)行中主要出現(xiàn)了以下的問題。在運(yùn)行中燃料為稻殼時，鍋爐的尾部受熱面磨損較大，其主要原因應(yīng)是稻殼未燃燼，剩余部分含二氧化硅較高，隨煙氣帶出爐膛，直接沖刷鍋爐的尾部受熱面造成的；鍋爐爐排設(shè)計得過長，在實(shí)際運(yùn)行中燃料在爐排中部附近就已經(jīng)燃燼；燃料的進(jìn)料口存在漏風(fēng)問題；鍋爐的進(jìn)料口未考慮防返燒情況，曾出現(xiàn)過燒壞爐前進(jìn)料皮帶的情況。
2調(diào)查結(jié)論
生物質(zhì)鍋爐在實(shí)際運(yùn)行中也暴露出了一些問題，現(xiàn)各鍋爐廠正在不斷的調(diào)整和修改原設(shè)計，總體上正日趨完善。
已投產(chǎn)鍋爐運(yùn)行暴露出的問題主要是：鍋爐的漏風(fēng)較嚴(yán)重，影響鍋爐效率；爐前進(jìn)料系統(tǒng)較復(fù)雜，應(yīng)適當(dāng)簡化；因國產(chǎn)的生物質(zhì)鍋爐均為新設(shè)備，在設(shè)計時相對保守，在隨著生物質(zhì)鍋爐的普及后，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可優(yōu)化設(shè)計，降低生物質(zhì)鍋爐的造價。
從以上四家企業(yè)的產(chǎn)品特點(diǎn)和運(yùn)行情況來看，我國國產(chǎn)化生物質(zhì)鍋爐已經(jīng)基本達(dá)到了實(shí)際工作的要求，且對生物質(zhì)燃料的適應(yīng)性較好，而且價格要遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)品。符合我國的實(shí)際特點(diǎn)，在國內(nèi)具有廣闊的市場前景。 |
