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生物质燃烧发电过程中若干问题的探讨(2)

北极星电力网技术频道    作者:别如山,王庆功,修太春   2012/8/7 17:39:50   

实验结果表明,与原生秸秆相对比,加添加剂后的生物质灰的变形熔点提高280~300 oC,灰熔点得到大幅度提高,说明添加剂与灰中的低熔点物质反应生成高熔点物质,彻底解决了生物质燃烧因灰熔点低导致炉内结渣问题。

1.4 含添加剂的成型燃料的应用

含添加剂的秸秆成型燃料在实验室的燃烧结果表明,燃烧彻底,底灰不结渣,燃烧效果明显优于未加添加剂的成型燃料。在4 t/h的热水锅炉上试烧,没有出现炉排结渣问题;在130 t/h高温高压水冷振动炉排锅炉上试烧发现,成型燃料燃烧不完全,主要原因是掺烧部分成型燃料,所以,散料与成型燃料前进速度相同,而燃料前进速度是按散料来定的,这样成型燃料势必燃烧不完全。当全烧成型燃料时,调整燃料前进速度和料层厚度,就可解决这一问题。

1.5 建议电厂采用生物质成型燃料

秸杆成型燃料是优质的生物质燃料。由于送料系统给料均匀,燃烧稳定,给机组稳定满发提供条件。又因含水率低、热值高所以机组热效率高,燃料成本降低。若采用防结渣添加剂的成型燃料,可以防治炉内结渣,减轻锅炉尾部受热面积灰。若电厂收购每吨360元,加上运费和储存损耗,人炉前成本价可控制在420—450元。若发电成本为1.2 kg秸~T/kW ·h(中压机组就可实现),那么燃料发电成本能控制在0.50~0.54元 kW ·h,在享受入网电价0.7元/kW ·h时,电厂利润是相当丰厚的。

2 燃烧方式

2.1 层燃

一般生物质燃烧后灰分很少(稻壳、稻草除外)又很轻,在层燃炉中燃烧后形成的灰不能覆盖在炉排上。因而不能有效保护炉排免受炉内高温辐射。此外,秸秆灰中K、cl含量高,导致灰熔点只有950~1100℃ ,所以生物质在炉排上燃烧后灰易软化,容易在炉排上结成大块,一方面影响锅炉稳定运行,另一方面,也影响燃烧效率。因此,一般认为不宜采用链条炉排锅炉燃烧生物质。为此,丹麦BWE公司开发了水冷振动炉排,很好地解决了这一难题,国内BWE公司130 t/h水冷振动炉排的运行结果表明,水冷振动炉排较好地解决了炉排冷却、床面结块问题。

当燃烧稻壳、稻草或它们与其他秸秆混合的燃料时,采用常规链条炉排是可以的,因为稻壳、稻草或它们与其他秸秆混合燃烧后,炉床表面能够形成稳定厚度的灰渣层,并且其灰熔点可达到1 200 cc,在控制好燃烧的基础上是能够解决上述存在问题。

由于国内生物质燃料比较杂,燃烧单一燃料的电厂较少,通常都掺烧部分稻壳,运行的结果不能让人满意,因为,稻壳是最难燃尽的生物质之一,当采用层状燃烧时(包括链条炉排和水冷振动炉排),炉排上灰渣含碳量有的高达10% ,而尾部飞灰有的高达20% ,对锅炉的热效率影响较大。当然,这与燃料水分(有时水分高达40%)和燃烧调整密切相关。

根据我们的实测结果,当链条炉排纯烧稻壳时,炉排上灰渣含碳量一般在8% ~10% ,尾部飞灰含碳量一般在14% ~20% 。所以,在燃料不断涨价的情况下,纯烧稻壳锅炉采用链条炉排不是最佳选择(尽管很多用户选择链条炉排,因为操作简单,自用电低)。

2.2 流化床燃烧

哈尔滨工业大学研究采用流化床技术燃烧生物质如稻壳、木屑、甘蔗渣等已有20年的历史,到目前为止,采用哈工大技术生产的生物质锅炉已有30多台,其中20余台出口马来西亚、泰国和西非加纳共和国,受到国内外用户的好评。但是,当生物质燃料(如农业秸秆、林业废弃物如棕榈须等)灰中K、Na以及Cl含量较高时,采用流化床燃烧方式最大难题就是床料选择,砂子是最廉价的床料,但砂子主要成分是SiO:,在床温800 oC以上时会与K、Na反应生成低熔点的玻璃,很容易造成床料粘结,导致流化失败,这一点在早期的稻壳炉和烧棕榈废料流化床锅炉上发生过。于是人们将目光投向燃煤流化床的底料,一般的燃煤流化床底料是生物质流化床锅炉较好的床料,但是,实验室试验结果表明,并不是所有的流化床底料都适合作为床料,有的底料也是容易结焦的,所以,需要慎重选择。有时用户连流化床底料也买不到,这时要么低温燃烧(锅炉出力降低),要么使用添加剂,添加高铝基的添加剂效果比较理想,但要控制运行费用,最好在当地寻找廉价的床料。

因大多数生物质燃料容易燃尽,所以,从燃烧角度考虑,流化床燃烧是不错的选择。采用鼓泡床加飞灰燃尽室是可以充分燃烧的。在燃烧木屑时燃烧效率达到99%,在烧稻壳时,飞灰含碳量仅为4% 一10%,比层燃炉低10%以上,而且采用负压给料,不易出现回火现象,运行比较安全。因此,我们认为当锅炉容量为10~20 Vh时,可以采用流化床燃烧生物质,而且是不错的选择。由于不布置埋管,自然就不存在埋管磨损问题,炉内受热面磨损问题也基本不存在。当锅炉容量为35~75 L/h时,我们建议采用低倍率循环流化床,燃烧生物质低倍率循环流化床锅炉与燃煤低倍率循环流化床锅炉不同,首先密相区不布置埋管,这是因为生物质在密相区燃烧份额很低,密相区温度在设计合理条件下容易控制在合理范围内,而在稀相区受热面需要特殊设计。此外,炉膛出口布置高温水冷或汽冷分离器,有利于燃尽,提高锅炉燃烧效率和热效率。其优点是燃烧效率高、电耗相比于循环流化床为低,负压给料不易回火、磨损轻微等。

来源:《工业锅炉》
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