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蘇衍坤
（福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院龍巖分院，福建 龍巖 364000）
摘要：能源緊缺已經(jīng)是全球共同關(guān)注的世界性問(wèn)題，在各個(gè)行業(yè)都在進(jìn)行能源節(jié)約相關(guān)的改造工作。鍋爐是一個(gè)高耗能的設(shè)備，人們一直在尋找著能替代傳統(tǒng)燃煤鍋爐的新型技術(shù)。生物質(zhì)能是一種新型清潔能源，可以再生循環(huán)利用，在使用的過(guò)程中也很環(huán)保。在當(dāng)前實(shí)行節(jié)能減排的大環(huán)境下，生物質(zhì)能鍋爐的使用，可以有效地減少工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的溫室氣體排放，減輕環(huán)境污染，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
1引言
隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界對(duì)于能源的需求不斷增加，但是自然資源卻是在日益枯竭。同時(shí)由于能源消耗帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越受人們的重視，能源與環(huán)境的矛盾愈發(fā)成為全球關(guān)注的中心，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步必須解決的問(wèn)題。為了做到能源與環(huán)境的平衡與和諧，人們正不斷研制脫離于自然資源的新能源。
我國(guó)是一個(gè)煤炭使用大國(guó)，不管是日常生活還是工業(yè)生產(chǎn)，煤炭都是傳統(tǒng)的主要能源來(lái)源，其中工業(yè)鍋爐更是耗煤大戶(hù)。燃煤工業(yè)鍋爐由于其熱效率較低，排放污染嚴(yán)重，正受各地政府限制使用，轉(zhuǎn)而大力倡導(dǎo)清潔能源的使用和推廣。生物質(zhì)燃料與煤炭相比，具有資源儲(chǔ)備豐富、可以循環(huán)再生以及相對(duì)清潔、廉價(jià)高效等優(yōu)勢(shì)。因此，用燃生物質(zhì)燃料取代燃煤工業(yè)鍋爐已然成為深受社會(huì)接受、企業(yè)歡迎的過(guò)渡性解決方案。
2生物質(zhì)能在鍋爐中使用的優(yōu)勢(shì)
煤、石油、天然氣是目前大量使用的能源，生物質(zhì)能是這三種之外的第四大能源，三大資源都是可以探明儲(chǔ)量，短期不可再生的能源，而生物質(zhì)能蘊(yùn)藏在植物和微生物等可以生長(zhǎng)出來(lái)的有機(jī)物中，這是一種可再生的清潔能源，既可以循環(huán)的使用，且在使用的過(guò)程中基本符合環(huán)保的要求。生物質(zhì)能的來(lái)源非常豐富，在人們的生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量諸如秸稈、屑末等廢棄物，這些都可以作為生物質(zhì)能的來(lái)源。從另外角度上看，生物質(zhì)能的利用在很大的程度上保護(hù)了環(huán)境，減少了大氣的污染，同時(shí)緩解了能源緊張的局面。
3生物質(zhì)顆粒燃料分析
生物質(zhì)顆粒燃料，即生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)，是在特定的溫度和壓力下，將秸稈之類(lèi)的生物質(zhì)能源來(lái)源壓縮成顆粒狀等成型燃料，這種壓縮技術(shù)可以將原有的生物質(zhì)體積極大的縮小。因?yàn)樯镔|(zhì)燃料主要是由植物的桿葉等組成的，這些東西一般體積比較大，密度卻很小，如果直接使用，不管是運(yùn)輸還是存儲(chǔ)都會(huì)帶來(lái)不必要的資源浪費(fèi)，因此對(duì)于生物質(zhì)的壓縮成型就成為必要的工序。生物質(zhì)的燃燒值約為標(biāo)準(zhǔn)煤的百分之五十五，為燃油的百分之四十，在很大的程度上改善了燃料的燃燒性能，提高了燃料的利用效率，這一系列的優(yōu)點(diǎn)，使得生物質(zhì)固體成型成為生物質(zhì)能發(fā)展的方向。
生物質(zhì)燃料在燃燒后只剩下水和二氧化碳，對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)有影響，再加上其可再生性，生物質(zhì)能具有廣闊的發(fā)展前景，對(duì)于生物質(zhì)能的合理開(kāi)發(fā)利用，是解決我國(guó)能源緊張和環(huán)境污染問(wèn)題的有效途徑。生物質(zhì)的化學(xué)成分很復(fù)雜，主要由高分子有機(jī)化合物組成，且生物質(zhì)的燃燒指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)煤的成分差不多，但是固定碳的含量低，含氫量高，這樣的組成成分使得生物質(zhì)可以很好的燃燒。生物質(zhì)中有低分子的碳?xì)浠衔铮怯扇剂现械奶己蜌浣Y(jié)合而成的，因此生物質(zhì)在達(dá)到一定的溫度后就會(huì)分解并且揮發(fā)，容易著火。在作為燃料使用時(shí)，生物質(zhì)容易被引燃，在燃燒的過(guò)程中二氧化碳和二氧化硫的排放量很少，極大的減少了鍋爐使用對(duì)于空氣的污染[1]。
4生物質(zhì)燃料在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用
以生物質(zhì)顆粒為燃料的鍋爐，其形式主要有兩種，流化床鍋爐和層燃鍋爐。流化床鍋爐的受熱面容易磨損，且有著較高的運(yùn)行成本，而層燃鍋爐沒(méi)有這樣的問(wèn)題，層燃鍋爐的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)潔方便，安裝的成本和運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用較低，在很多的小企業(yè)中層燃鍋爐得到廣泛的應(yīng)用。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，對(duì)于燃煤工業(yè)鍋爐的生物質(zhì)改造已經(jīng)在很多企業(yè)開(kāi)展，生物質(zhì)在燃料中的利用潛力很大[4]。
以生物質(zhì)顆粒為燃料的層燃工業(yè)鍋爐中，生物質(zhì)顆粒具有很大的揮發(fā)性，在鍋爐中的溫度達(dá)到其揮發(fā)應(yīng)有的溫度時(shí)，燃料能夠在有風(fēng)的情況下迅速燃燒，鍋爐的負(fù)荷可以通過(guò)給料量來(lái)調(diào)整，燃燒產(chǎn)生的煙氣可以在對(duì)流煙道中進(jìn)行換熱，在有除塵器進(jìn)行必要的凈化處理，最后排出，整個(gè)燃燒和供熱的過(guò)程就此完成。鍋爐上裝配有全自動(dòng)的吹灰裝置，會(huì)定時(shí)清掃爐膛和煙管，避免鍋爐中大量煙灰的出現(xiàn)，從而保障鍋爐的安全高效運(yùn)行。通過(guò)PLC控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)鍋爐的全自動(dòng)操作運(yùn)行。
爐排層狀燃燒是生物質(zhì)顆粒層燃鍋爐最常采用的燃燒方式，這種方式中，爐排的面積很大，其運(yùn)行的速度可以根據(jù)需要進(jìn)行必要的調(diào)整，且在爐膛內(nèi)有足夠的懸浮空間，能夠有效地延長(zhǎng)燃燒物質(zhì)在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，使燃料的燃燒更加的充分[2]。生物質(zhì)燃燒顆粒在給料系統(tǒng)中首先要進(jìn)入爐排的預(yù)熱區(qū)，因此在進(jìn)入主排爐前，燃料的溫度已經(jīng)很接近其燃點(diǎn)，引燃的位置得到了提前。在配風(fēng)的工作影響下，燃料經(jīng)過(guò)燃燒的整個(gè)過(guò)程，最后經(jīng)螺旋冷渣機(jī)排出爐外[3]。
5燃生物質(zhì)鍋爐的熱效率分析
選擇蒸發(fā)量與蒸汽壓力一致的燃生物質(zhì)鍋爐和燃煤鍋爐作為實(shí)驗(yàn)的標(biāo)本，蒸汽量都為4噸，兩者的額定蒸汽壓力都為1.25MPa，將兩者都放在蒸汽壓力為0.8MPa的狀態(tài)下進(jìn)行能效對(duì)比。
首先列出鍋爐正平衡熱效率公式：
6結(jié)語(yǔ)
從熱效率計(jì)算結(jié)果可以看到，燃生物質(zhì)鍋爐比傳統(tǒng)燃煤鍋爐的熱效率要高，更符合工業(yè)鍋爐節(jié)能降耗的發(fā)展要求。燃煤工業(yè)鍋爐消耗了我國(guó)大量的煤炭，也是環(huán)境惡化的重要污染源。盡可能的開(kāi)發(fā)使用清潔能源是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排任務(wù)的主要手段，生物質(zhì)燃料的特質(zhì)正符合了目前工業(yè)鍋爐改造的要求，是解決目前能源危機(jī)和環(huán)境污染的重要手段。
參考文獻(xiàn)
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