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李廣風，趙旭，韓增頌
(濟南鍋爐集團有限公司，濟南250000)
摘要：本文介紹了聯合爐排燃燒系統及其工作原理，說明了在建設生物質電廠時使用聯合爐排燃燒系統的優點。
隨著國民經濟的持續發展，對能源的需求不斷增加，造成能源的緊張與短缺，能源的價格持續走高。在這種局面下，國家對能源結構進行了不斷的調整，風能、水能、核能的比例不斷加大。但目前我國還是以燃煤發電為主導。隨著煤價和運費的不斷上漲，電廠的運行成本逐漸加大，給電廠的經營帶來了巨大的壓力。這時，政府和企業開始考慮用可再生的生物質資源做燃料，進行發電、供熱，為燃煤電廠開辟了一條新的能源渠道；同時國家也制定了相應的扶持政策，為生物質電廠的大力推廣打下了堅實的基礎。
生物質發電主要利用農作物秸稈、果樹枝、林業加工廢棄物、城市和工業有機廢棄物等燃燒發電的技術。目前生物質能秸稈發電技術的開發和應用，已引起世界各國政府和科學家的關注．許多國家都制定了相應的計劃，如日本的“陽光計劃”，美國的“能源農場”，印度的“綠色能源工廠”等，它們都將生物質能秸稈發電技術作為21世紀發展可再生能源戰略的重點工程．我國在2006年1月1日開始實施的《可再生能源法》規定，秸稈發電廠所發電量將由電網全額收購，進口設備的關稅和進口環節增值稅全免。因此，從中央到地方政府都制定了一系列補貼政策支持生物質能技術的發展，這些措施為秸稈發電項目提供了極好的發展機遇。目前，國內呈現生物質發電投資迅速升溫的態勢。預計到2020年將建成總裝機容量2000萬千瓦的生物質發電項目，每年不但可以替代7500萬噸煤，而且減少大量的污染排放，此外，出售秸稈這一項還可以給農民帶來200一300億元的收入。既有經濟、社會效益，又能保護環境的秸稈發電技術的利用前景將會越來越廣闊．
1基本情況
目前，國家除利用國外技術啟動生物質燃料發電市場，同時也鼓勵國內自主技術產權的燃燒技術開發生物質燃料發電市場，國外技術的生物質燃料鍋爐采用的是水冷震動爐排，定向燃料，不可以燃用多種燃料。針對這種狀況我們吸收國外技術后開發了具有我國知識產權的聯合爐排燃燒技術。
聯合爐排是生物質燃料鍋爐的關鍵技術核心。鍋爐設計采用丹麥BⅥ，E設計的理念，對爐膛結構，爐膛熱負荷，空腔流速，爐排面積，爐膛燃燒溫度控制，二次風布置等均參考BwE的參數比較進行設計，而生物質燃料鍋爐又是建設生物質燃料電廠三大主機中之重要設備，我公司在借鑒利用國外技術設計制造生物質燃料鍋爐中積累了寶貴的技術經驗，再融合自己的聯合爐排專利技術，走出了一條適合中國國情的建設生物質燃料電廠的道路。
2系統設計
2．1系統簡介
聯合爐排鍋爐是指在鍋爐的燃燒設備中采用兩套不同的爐排聯合使用，其中前邊爐排為傾斜往復爐排，后面的爐排為重型鱗片式爐排，并呈上下搭接狀態，運行中前邊的爐排做為預燃并控制燃料量，后邊的爐排控制燃盡五度，由于可分別調整運行速度，能做到相互的運行配合，所以稱做聯合爐排，是一種非常好的燃燒設備。爐前沿寬度方向均勻布置多臺螺旋給料裝置，實現強制給料，這對小麥等較輕質燃料是必須的措施，傾斜往復爐排采用梯節結構，采用耐熱特種鑄鋼制造，保證長久的使用壽命，鱗片式爐排是我國非常成熟的技術，這兩種爐排的聯合使用將大于其他任何一種爐排形式，因此是一種先進的燃燒設備。隨著電廠更多的使用生物質作為鍋爐燃料，聯合爐排燃燒系統將為生物質燃料電廠提供更可靠的保證。
2．2系統結構
由于鍋爐采用生物質燃料和煤炭兩種燃料，設計首先針對生物質燃料的技術特性，同時考慮煤炭的適應性在受熱面布置上，以燃燒最差的燃料工況進行設計，計算各受熱面，由于生物質燃料燃燒溫度低，輻射強度低，爐膛煙氣速度要求低，因此各受熱面同煤炭要求相比布置偏大，尤其是過熱器結構形式必須保證燃煤情況下不超溫，過熱器采用三級布置兩級噴水方式來保證燃煤條件下的蒸汽參數，考慮到燒生物質燃料時煙氣量的變化較大，為防止省煤器沸騰率過大和排煙溫度過高，在過熱器之后設置一組自然循環的蒸發器，省煤器采用順列布置，空氣預熱器采用橫管管箱結構，這些結構都能有效防止積灰，為盡一步的清潔受熱面在過熱器及尾部受熱面都設置了蒸汽吹灰的長伸縮式吹灰器，鍋爐的二次風分三層布置，便于控制爐膛燃燒溫度，分層燃燒有利于降低氮氧化物的排放聯合爐排的前段爐排由于采用了傾斜的階梯往復爐排，燃料由上往下滾動運行，爐膛火焰對燃料輻射好，因此特別適應含水分較高的燃料，能對燃料干燥燃燒起到作用，而后段采用了鱗片式爐排，布置了多級風室送風，可以在燃盡過程中調節適合風量。
聯合爐排中的前段往復爐排采用了水冷支撐結構，所有爐排片支撐在水冷管子上。爐排片采用特種耐熱鑄鋼和耐熱鑄鐵制造。往復運動的活動爐排片采用整體框架拖動運行，推進裝置采用機械偏心搖臂帶動整體框架，變頻調速控制，使爐排統一整體穩定運行。
聯合爐排中后段采用了重型鱗片式鏈條爐排，這種爐排是一種成熟的爐排技術，爐排是由鏈輪拖動多條大型鏈條，所有爐排片由滾柱、夾板固定在鏈條上，爐排片全部采用耐熱鑄鐵制造，傳動采用齒輪減速箱，變頻調速控制，運行十分可靠。
2．3系統特點
聯合爐排最大的技術優勢在于其良好的調節性能，是其他單一爐排所不能比的，另外它還具有適應高水分燃料的特點，這是因為前段爐排采用傾斜往復爐排，燃料由高處向下推進，這個過程有利于燃料的烘干，并且燃料在向下滾動中使燃料透氣性加大，更加有利了燃料燃燒。
3實際應用
我公司為馬來西亞SRSB公司設計了一臺75t/h次高溫、次高壓參數自然循環鍋爐，采用了聯合爐排燃燒系統。燃料為棕櫚纖維，可以摻燒木片、樹枝等。預計于2008年10月投入運行。設計中聯合爐排由往復爐排加鏈條爐排與風室及支撐件組成，往復爐排配置搖臂式往復運動的變頻調速裝置，鏈條爐排配置變頻調速的J300型齒輪減速箱，所有進風門均配為電動執行機構，往復爐排通風率5％，鏈條爐排為6．5％，一次風進入爐底風室后再由爐排之間隙進入燃料層，為燃燒提供所需的氧。燃料由往復爐排上方進入爐膛，在此處由于爐內高溫輻射和一次風的作用逐步預熱、干燥、著火、燃燒。隨著往復機構的工作，燃料邊燃燒邊逐級向后部運動，傳直至給鏈條爐排燃燼，最后灰渣落入爐后的除渣口。
我公司還為黑龍江、河南兩個熱電公司設計了兩臺使用聯合爐排技術的130t/h生物質燃料鍋爐，現在正在安裝過程中，預計年底即可投入使用。同時，我公司為河南長葛電廠使用聯合爐排技術煤粉爐改造生物質鍋爐已經成功運行。
4結論
聯合爐排燃燒技術開辟了建設生物燃料生物電廠的新途徑，具有廣泛的推廣價值和社會意義。同時聯合爐排燃燒可以燃燒除了谷物殼類的燃料外，秸桿類植物經粉碎或切段后均可燃燒。改善了電廠燃料單一的缺點。 |
