生物质锅炉的特点

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生物质锅炉的特点范文第1篇

关键词：锅炉;生物质颗粒

引言

生物质锅炉是锅炉的一个种类，就是以生物质能源做为燃料的锅炉叫生物质锅炉，分为生物质蒸汽锅炉、生物质热水锅炉、生物质热风炉、生物质导热油炉、立式生物质锅炉、卧式生物质锅炉等。锅炉采用最适合生物质燃料燃烧的燃烧设备----往复炉排。锅炉在结构设计上，相对传统锅炉炉膛空间较大，同时布置非常合理的二次风，有利于生物质燃料燃烧时瞬间析出的大量挥发分充分燃烧。

采用高效保温材料，锅炉表面温度低，散热损失可以忽略不计。严格按中国国家规范和标准生产，所有受压部件均采用优质锅炉钢材。每台锅炉出厂前都要经过严格的检验和测试，包括水压试验、X射线检测和能效测试。设置有人孔、检查门、观火孔等，维护保养十分方便。生物质锅炉的最大特点是：节能、环保且燃料成本低。

1.生物质颗粒锅炉燃烧试验

1.1生物质锅炉

试验中采用的生物质颗粒燃烧器，炉膛面积为1.05m×0.65m，其长宽比为1.6∶1，该锅炉在炉膛上下方各有一组风机，见图1。

图1生物质颗粒锅炉纵向剖面

1.2数值计算模型

由于模型结构比较简单，在几何结构和流场特点简单的区域，使用结构化体网格，而在燃烧很集中的区域，对网格进行生物质颗粒直燃预燃室采用上给料下送风（定义为一次风）布置方式，进料和主配风位于预燃室的一侧，进料斜向插入预燃室，依靠重力和流化风助流进料。配风点包含为自炉排底部进入的风量;流化物料的流化风;预燃室出口烟道冷却周界风;炉侧壁观察孔保护风，出口高温烟气则位于另外一侧。预燃室内壁有保温装置，材料为粘土，厚度为200mm。

图2数值模拟生物质锅炉结构

由于模型结构比较简单，在几何结构和流场特点简单的区域，使用结构化体网格，而在燃烧很集中的区域，对网格进行了部分的密化，应用了分区划分的思想，这也是精简计算的重要手段。

采用三维稳态的形式来建立数值模拟，并用QUICK格式进行方程的离散，而流场计算采用SIMPLEC算法，它可以增加收敛性，也是目前使用较多的算法，而边界条件直接由速度入口和压力出口可知。其元素分析与工业分析见表1

表1生物质颗粒的元素分析与工业分析

1.3生物质锅炉燃烧生物质颗粒试验分析

对生物质锅炉进行了燃烧试验，从试验可知：在100%工况下该锅炉烟道出口处CO2和O2的分别只有302.53mL/m3和23.5mL/m3，而CO为8437mL/m3。

1.4生物质燃烧锅炉炉内流场分析

在烟道口出口处的速度达到最高，流速高达70m/s，在炉排处的速度由于受到炉排的阻挡，流速在10m/s以下。分析原因，一次风射流进入炉膛后，与从进料口处出来的二次风相互作用，使得在烟气出口处的一次风速度进一步提升。

根据实验测得，在100%工况下，一次风所占总风量比例在85%以上。数值模拟结果，在炉膛下方贴炉壁处的速度较大，并且一直延伸到烟气出口处的速度也很大。进料口同时也可看做是二次风喷口，生物质颗粒从进料口斜向下高速射出后，有从烟气出的趋势，并且靠近壁面的速度较小，二次风中心速度较大。与一次风相互作用后，射流速度还会继续增大。

图3俯视流场分布

1.5生物质锅炉炉内温度场分析

从图4可见，炉膛上方燃烧强烈，温度较高，从上向下，温度迅速减小，所以最上方的横截面在燃烧的主要区域内，并且发现最高温度并不是在中心处，而是围绕中心的一个边界。由于烟气出口靠近主燃烧区域，使得高速运行的一部分燃料在还未完全燃烧的情况下，就沿着烟气出出。

受一次风射流过大的影响，燃烧区域过于靠上，且在其中心处周围的某边界线上温度达到最高，达2000K左右，靠近烟气出口处温度为1500K左右，与试验测得的烟气出口附近温度1555K非常接近。这也验证了数值模拟结果的正确性。

图4俯视温度分布（单位：K）

竖直截面正面温度分布见图5，从图中可见，上炉膛为燃烧的主要区域，并且燃烧的充满度不好，主燃区域只占炉膛部分的三分之一。在烟气出口处的温度较高，主要是受一次风的影响，导致从二次风射出的气流和颗粒无法再向下运动，而在上炉膛部分发生了回流。同时，使得燃烧区域靠近烟气口，使得烟气出口处温度过高。

图5竖直截面温度分布（单位：K） 图6侧面截面温度分布（单位：K）

锅炉的侧面截面温度分布见图6，从图中可以看出在上炉膛的涡流部分为主要燃烧区域，这主要是由于从进料入的二次风向下运行遇到高温烟气，烟气把温度传导给了生物质颗粒，使得它达到着火点，生物质颗粒燃烧。

1.6生物质锅炉燃烧分析

根据数值模拟结果，在进料口处的颗粒停留时间较长，这也与燃烧的主要发生区域相一致，而越往下颗粒的停留时间越短。颗粒在刚进入炉膛后很快就发生热解，析出挥发分;而在炉膛中部及下方的停留时间较短，迅速到达锅炉底部。这与一次风的大小与位置有关，如果一次风越往下，风量越小，火焰的下冲深度就越大，颗粒的停留时间就越长，这样更有利于内部燃烧的稳定。

2.结语

在炉膛内，炉内温度场略呈菱形，并在出料口下方存在一定的倾斜，在一次风和二次风的作用下，两相流沿烟气出口处射出，使得烟气出口处温度较高，容易结焦，而在炉膛内部的火焰充满度不高，燃烧区域靠上，炉膛上部容易烧坏。

在烟气出口附近，由于靠近主燃烧区域，温度较高，特别是靠近出口上方，温度比炉膛内的部分区域还要高，此时温度达到1555K，数值模拟结果为1500K，与试验测得的最高温度较吻合。

生物质颗粒运行速度迅速衰减的时间只有毫秒的数量级，最终速度与炉内主气流基本一致;在进料口截面上，靠近后墙附近，颗粒运行速度较慢，停留时间是下炉膛部分的一倍。此处的挥发分析出的速度也较快;同时此处也是高温区域，由此表明颗粒停留时间与温度有很大的关系。

参考文献：

[1]孙志华，刘红，郭亮，邢立云.锅炉燃烧调整及优化运行[J].民营科技，2011（08）.

生物质锅炉的特点范文第2篇

关键词：生物质燃料；循环流化床锅炉；适应

煤、石油、天然气等化石燃料从20世纪70年代就开始大规模的开采，其存储量急剧减少。据预测，地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在200年和30～40年以内耗竭，而天然气按储采比也只能用60年。目前，尋找替代能源已经引起全社会的广泛关注。生物质能是一种可再生的清洁能源，来源十分丰富。它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。当前，生物质燃料的消耗已占世界总能源消耗的14%，在发展中国家这一比例达到38%。据世界粮农组织（FAO）预测，到2050年，以生物质能源为主的可再生能源将提供全世界60%的电力和40%的燃料，其价格低于化石燃料。生物质燃料的开发利用已经成为全世界的共识。在众多的生物质能源转换技术中，直接燃烧是高效利用生物质资源最为切实可行的方式之一。

循环流化床CFB（Circulating Fluidized Bed）燃烧技术由于在替代燃料、处理各种废弃物和保护环境三方面具有其它燃烧技术无可比拟的独特优势而逐渐受到各国的关注。在我国能源与环境的双重压力下，近几年，循环流化床锅炉在我国得到了快速发展。了解生物质燃料对CFB锅炉的影响，采取有针对性的设计方案和相应的运行调整，对延长锅炉的使用寿命、提高锅炉的效率具有良好的促进作用。

1 生物质燃料种类

生物质能是植物通过光合作用将太阳能以化学能的形式存储在生物质中。我国拥有丰富的生物质资源，但目前可供开发利用的生物质资源主要为农业废弃物、林业废弃物、经济作物废弃物、牲畜粪便、城市和工业有机废弃物等。生物质燃料是一种清洁燃料，含硫量低，含碳量不高，燃烧后NOx和SO2的含量很低；生物质中灰分一般也很小，所以充分燃烧后烟尘含量很低。生物质燃料在燃烧过程中具有二氧化碳零排放的特点，这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。随着能源危机的加剧，生物质能越来越受到人们的重视。目前国内已开发了单一生物质燃料和多种生物质燃料混合燃烧的系列化生物质锅炉，目前已经运行过的生物质燃料多达30多种，农业废弃物主要包括稻草、麦草、玉米秸秆、棉花杆、油菜杆、稻壳、花生壳、红薯藤等；林业废弃物主要包括树皮、树枝、树根、木材加工废料等；经济作物废弃物主要包括甘蔗渣、菌类作物的培养基等；牲畜粪便主要来源于养殖场。

2 燃料对锅炉的影响与适应措施

2.1生物质成型技术

实践已经证明，由于各种生物质燃料自身特性的原因，即使经过简单破碎的秸秆、废木材、稻壳等生物质废弃物仍然具有热值较低、形状很不规则的特点。因此，它的炉前热值经常发生很大的变化，若将其直接送入CFB锅炉里进行燃烧，会出现燃烧不稳定的现象。另外，由于空隙率很高，这些体积庞大的生物质废弃物也不利于长距离的运输。为了解决上述矛盾，生物质压缩成型技术应运而生。生物质压缩成型技术是把生物质与经过除氯的添加剂混合后被铸造模型制成具有统一尺寸、所含热值均匀并易于输送的衍生燃料。将生物质加工成成型燃料是利用CFB锅炉燃烧生物质的重要方式。成型燃料代替原生物质燃料进行燃烧，可以减少大量的化学不完全燃烧热损失与排烟热损失。而且燃烧速度均匀适中，燃烧相对稳定。在生物质压缩成型的过程中，一般都会加入一些添加剂（石灰石等）和其他辅助燃料（煤、污泥等）。这种方式充分发挥了生物质燃料易着火和其他辅助燃料燃烧稳定的优点，是当前生物质燃料进行燃烧利用的重点，各国学者的研究也大都集中于此。

2.2生物质含水量

目前国内在运行的生物质流化床锅炉其入炉生物质燃料普遍含水量高，特别是秸秆类和树皮类目前入炉水分在30%～50%之间，高水分燃料入炉后，着火相应延迟，炉内流化速度大，燃料在炉内的有效停留时间短，造成燃烧效率下降，燃料热值偏低，燃料消耗量更大；着火滞后引起的炉膛上部温度偏高使过热蒸汽超温，过热器管壁温度偏高，带来安全上的隐患；锅炉密相区床温控制变得困难，锅炉低负荷稳燃水平下降；另由于燃烧产生的烟气量增加，排烟温度升高，增加锅炉的排烟损失，降低锅炉效率。因此，要达到良好的效益必须尽量控制入炉燃料的水分在合理范围内，首先应控制收购的燃料含水率，杜绝人为加水，其次生物质流化床锅炉应建足够的防雨料库，从源头上控制燃料入炉含水率。

2.3生物质含灰量

循环硫化床需要大量的床料颗粒在循环回路中循环，使炉膛的热量分布更均匀，传热更快，燃烧更充分，因此，生物质燃料的含灰量对循环流化床锅炉设计和运行非常重要。一般生物质燃料中本身含灰量在3%～10%之间，但由于生物质燃料的外带杂质较多，特别是农、林废弃物，在锅炉实际运行中尾部灰浓度实测值是理论值的3～5倍。应控制收购的燃料灰分，杜绝人为加沙加土。

炉膛的灰浓度对循环流化床锅炉的负荷和炉膛床温的均匀性影响较大。在燃烧木材加工废弃物等生物质燃料含灰量低时，靠自身的灰量无法满足床料的要求，则在运行中一般采取添加床料，所以床料成为循环物料的主体。在设计上采用可调试返料系统的循环灰量，保证物料循环系统的畅通，稳定炉膛温度。在运行上当燃料含灰量较高时，则需放灰，一般采取放底渣的方式。

生物质锅炉床层的高度受燃料的含灰量影响非常大，床层的过高、过低都会影响流化质量，引起结焦。燃料灰分和杂质影响尾部飞灰的浓度，尾部的吹灰装置应设置到位。

2.4炉内结渣、积灰、腐蚀

生物质因钾、氯含量较高，所以燃烧后灰中含有大量碱金属盐，作为肥料是很好的，但是在燃烧过程中因为这些碱金属盐熔点低，容易在炉排、水冷壁以及尾部受热面上结渣、积灰，应引起设计者和运行人员的高度重视。采用循环流化床燃烧方式时，这些钾盐会与砂床料或秸秆夹带的泥土（含砂子）反应生成硅酸钾一玻璃，容易造成床料结焦或颗粒长大，因此运行过程中应及时排除燃烧过程中形成的大颗粒物，补充合适的床料，维持炉内物料粒度的相对均匀。

由于灰中碱金属含量高，导致对流受热面的积灰严重，一方面需要采用合适的管子节距，同时需要选择合适的吹灰方式。从目前的运行效果来看，脉冲吹灰、蒸汽吹灰、机械振打方式是有效的清灰方式，效果较好，而超声波除灰效果不佳。

此外，生物质灰中富含钾和钠等碱金属，熔点低，在炉膛内为汽相，在500℃左右以灰污形式凝结于高温过热器受热面上，对过热器造成高温腐蚀。解决方法为可以将高温过热器放置在外置换热器中，也可像其他燃烧方式一样采用抗腐蚀材料如奥氏体不锈钢材料（0Cr17Ni12Mo2）或将过热器放置于650℃以内的烟气中，采用12CrlMoVG或表面喷涂耐腐蚀材料；解决省煤器腐蚀的方法是使省煤器人口水温高于HC1露点温度20～30℃。避免或减轻空气预热器腐蚀的方法是采用考登钢或热空气再循环，保证空预器人口温度在80～100℃；也可以采用暖风器将空气加热到80～100℃以上再送入空气预热器。

2.5辅机的选择

由于生物质燃料的灰量和水分的变化随季节性和地域的变化非常大以及生物质燃料实际外带灰量较多，在实际运行中许多生物质循环流化床锅炉因引风机和除尘器选小导致锅炉出力不足，炉膛冒正压等问题。因此，选择一次风机、引风机、布袋除尘器等设备时应充分考虑裕量。

3 结语

3.1生物质燃料对CFB锅炉的设计与运行有很大影响。生物质燃料不仅有效提高了CFB锅炉燃料供应的安全度，提高了CFB锅炉对燃料的定价权，也使当地的生物质资源得到充分利用。但由于不同生物质燃料有所差别，这对CFB锅炉设备和运行人员提出了更高要求。只有对生物质燃料的特殊性进行充分了解，在设计和运行中采取必要的措施，提高锅炉及其系统设备的适应性和可靠性，以使生物质流化床锅炉产生更高的社会和经济效益。

生物质锅炉的特点范文第3篇

关键词：生物质锅炉；高温腐蚀；碱金属；氯；对策

中图分类号：TK6；TK224 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）12-0083-02

稻麦秸秆、农林废弃物、稻壳、工业加工的边角木料以及蔗渣等生物质能是人类自古以来生火做饭的燃料，作为一种清洁而又可再生的原料，是可代替石油、煤炭等矿石能源，以及为化工行业提供碳元素。生物质直燃发电项目是生物质能大规模运用的模式之一，是可再生能源发电一类重要方式。生物质电厂锅炉受热面腐蚀是广泛存在的，特别是高温高压及以上参数，尤其是采用了稻草、麦草、油菜杆等秸秆类，ι物质发电厂的安全生产工作和经济效益都是很大的威胁。

在生物质燃料中，碱金属含量比例比较高，其燃烧过程中，锅炉受热面的高温腐蚀与生物质燃料中含有的氯、钾、硫和镁等元素密切相关，其固、液、气的状态变化以及燃烧过程中的化合物的转换，直接影响锅炉受热面的积灰腐蚀以及锅炉的灰渣成分情况。从相关资料可知，稻麦草秸秆、树枝、竹片等生物质的钾含量比较高。

生物质燃烧过程中，还有氯的影响。氯是一种常见的元素，人类的生存离不开它，广泛存在于自然界，是农林生物质生长必须的元素，许多种类的农林生物质氯的含量都很高，并且以游离离子态存在，转移流动性很强，表1列出了常见生物质的情况。通常，公司所在的如东县，地处南黄海之滨。该区域生长的植物，氯的含量普遍更高。

1 腐蚀状况分析

公司所使用的生物质发电锅炉，为无锡华光锅炉股份有限公司自主开发设计的第一台高温高压水冷振动炉排锅炉。锅炉为自然循环形式，单锅筒、湿出渣，主要设计参数为：额定蒸发量110t/h，额定主汽压力9.8MPa，额定主汽温度540℃，给水温度210℃。设计燃料为稻草、麦草、棉花秆、废木材、树皮等农林废弃物。

公司机组于2008年7月投产，投产初期机组利用小时数非常低。随着国家政策支持以及燃料拓展，目前发电机组年利用小时数在7500小时左右。锅炉在2012年开始发现炉膛水冷壁严重腐蚀，主要出现在后墙拱下，2014年水冷壁再次泄漏后，检查发现炉膛拱的位置上下5米之间，炉膛水冷壁环周四面均腐蚀严重，减薄明显，水冷壁管排更换工作量非常大。为查明锅炉水冷壁减薄的缘由以及寻找缓解对应的解决措施，电厂邀请多方面的专家到现场进行调查和分析。

对更换下来的水冷壁管排的管壁管外腐蚀灰垢刮管取样，同时，请东南大学相关专家对腐蚀层积灰垢样进行了元素成分分析（具体数据见表1），腐蚀层积灰垢样中铁含量为53.11%，钾18.97%，氯18.58%，由此说明水冷壁管腐蚀层积灰垢样的主要成分为氧化铁和氯化钾。水冷壁管材中的铁经过化学反应从水冷壁管子外表面往腐蚀积灰垢层输送，腐蚀层积灰垢样中氯化钾是由烟气中夹带的碱金属氯化物灰粒接触到水冷壁冷凝沉积下来，并在水冷壁上不断积聚而成，腐蚀层积灰（内含大量的碱金属氯化物）对管子造成严重的腐蚀。

经现场观察，以及对水冷壁管子外部腐蚀层的积灰垢样成分进行化学分析，基本可以确认为碱金属氯化物的熔融腐蚀。水冷壁腐蚀照片中可直接看出氧化膜脱落开裂。腐蚀层灰垢中的碱金属、硫酸根离子和氯离子是造成水冷壁管排管壁严重腐蚀的重要起因。水冷壁管排管壁的减薄主要为灰垢中碱金属氯化物的高温腐蚀，而且氯元素在腐蚀的化学反应过程中没有被去除，而是起到催化和媒介的循环作用，因而造成炉膛的大面积腐蚀减薄。

2 腐蚀机理分析

2.1 腐蚀过程

锅炉炉膛内，生物质的燃烧过程中，其所携带的氯、硫元素与其碱金属钾、镁、钠等元素以气态的形态进入到锅炉烟气中，会通过燃烧化学反应形成极细颗粒（纳米级或者微米级）的氯化钠、氯化钾等碱金属氯化物，凝结和沉积在管壁温度约在350℃的炉膛水冷壁管子管壁上。沉积和凝结在水冷壁管迎火侧外表面的氯化钾和氯化钠，再与管壁表层的氧化膜（Fe2O3层）发生氧化还原反应，由于氯化铁的气化温度约为315℃左右，所以在水冷壁管子外表温度高于315℃时，氯化铁由固态转向气态，向锅炉烟气中扩散，导致水冷壁表面的氧化膜脱落，暴露出来的管壁铁Fe和烟气中O2进行氧化反应，生成新的氧化膜Fe2O3。上述反应过程循环发生，使得炉膛水冷壁管子的壁厚持续减少。

另一方面，炉膛水冷壁管温度在310至420℃，锅炉烟气中不可避免有少量二氧化硫（SO2）气体，能显著加速炉膛水冷壁管壁的腐蚀过程。水冷壁迎火面管排外表的氯化钾和氯化钠，与烟气中的二氧化硫发生化学反应，通过反应生成气态氯。由于氯是气态的，也就是氯气（Cl2），能够轻松地穿越腐蚀积灰层，通过与管壁的铁（Fe）进行反应，生成氯化铁（FeCl3）。在水冷壁管壁腐蚀积灰层迎火侧，由于燃烧所需空气中氧的存在，氯化铁将与氧发生反应，生成氧化铁（Fe2O3）和氯。氯能够与水冷壁再次发生反应。氯经过一个循环几乎没有耗费，氯元素起到了催化媒介作用，并且不断地腐蚀水冷壁迎火侧。

此外，炉膛水冷壁一般为20G或者15CrMo，水冷壁管子中的其他成分，如铬（Cr），其物理化学反应过程与上述铁的过程相同。

2.2 腐蚀特点

2.2.1 普遍存在并持续

以上对腐蚀过程的探讨发现，在炉膛水冷壁的腐蚀过程中，生物质燃料中的氯起到了催化和媒介的作用，将奥氏体不锈钢水冷壁中从水冷壁迎火面上连续不断地反应出来，造成了水冷壁管的腐蚀。生物质燃料中天然存在的氯元素和碱金属元素，只要在炉膛水冷壁迎火烟气侧的管壁温度达到310～420℃时，将必然与发生化学腐蚀反应，其含量多少和温度的高低，只能影响腐蚀反应的速率，不会杜绝腐蚀反应。同时，只要化学反应一旦开始，则将持续不断进行腐蚀。

2.2.2 温度区间

炉膛水冷壁腐蚀现象的发生和反应速率与水冷壁的管壁温度有直接联系。通过对多台高温高压参数的生物质锅炉受热面腐蚀情况进行了解和分析，各台锅炉发生的腐蚀的位置不一定一致，但是均是水冷壁管壁外表温度在310至420℃区间，在这个温度区间内，腐蚀反应的速率随温度的升高而加快。据如东公司统计，一般腐蚀速率大概在1～1.5mm/年，局部高点的腐蚀速度可到2.0mm/年。

3 防止腐蚀的措施

锅炉炉膛内的环境以及生物质燃料中的成分共同组成水冷壁腐蚀反应发生的条件，水冷壁管子迎火面腐蚀发生的主要原因是生物质燃烧后的积灰以及迎火面烟气环境中较高的氯含量。再加上振动水冷炉排锅炉的特点，定期炉膛振动，容易使水冷壁表面的腐蚀积灰层产生裂纹，且烟气中的氯离子能够加速裂纹的生成和发展，生物质锅炉炉膛的温度波动常常无规律，为水冷壁腐蚀破坏作用创造了条件。

同时，锅炉燃烧着火不稳导致的烟气O2浓度波动、炉膛烟温波动以及水冷壁壁温波动，生物质颗粒度不一、烟气中O2浓度偏低以及拱下二次风偏大引起的燃料颗粒拱下停留时间短、上部燃烧强导致烟温偏高，同时炉膛结焦、燃料磨损行强以及给水欠焓偏低，都对磨损及高温腐蚀减薄起到促进作用。为了防止和延缓锅炉水冷壁及过热器高温腐蚀问题，需要从入炉生物质的品质、锅炉受热面的设计和日常运行参数调整等方面进行一体化控制，具体如下：

（1）在机组选型过程时，要统筹考虑全厂能耗效率和锅炉受热面高温腐蚀的问题，尽量使汽包内的饱和温度、水冷壁表面温度避开腐蚀温度区间；在锅炉管材的选用过程中，考虑采用耐腐蚀好的管材，如20G、TP347H等材质，或在部分水冷壁管壁外进行喷涂。

（2）严把入炉生物质燃料的品质关。加强生物质燃料的混合掺配工作，综合考虑各品种的热值、灰分、水分、易燃性等方面，确保入炉生物质品质的连续性和稳定性。同时，控制或杜绝氯、硫等含量高的生物质品种入炉燃烧；另外对稻麦草类秸秆进行干燥处理，降低其水分，减轻燃料卡堵的现象，进而稳定燃烧。

（3）加强燃烧调整，配合锅炉炉排的振动频率和幅度，以及间隔时间，合理调整分配锅炉一、二次风。特别是，当采用颗粒度小、高水分的木屑、稻壳等燃料时，要加大二次风量，提高其穿透性，防止密相区转移，防止在炉膛以外的区域发生二次再燃。

（4）采用机械方式或者高压水冲洗对锅炉水冷壁、过热器表面进行清焦清灰时，应尽量避免破坏受热面管壁的保护性垢层；要不就将管壁表面进行彻底清理干净。

（5）对存在磨损的区域可采对水冷壁迎火面进行防磨防腐喷涂等防磨措施，减缓磨损减薄，并在更换过程中提高材质。另外，定点跟踪检查，注意腐蚀减薄的发展。

（6）锅炉运行过程中，尽量提高锅炉蒸汽参数，从而提高锅炉汽包给水的饱和温度，增大省煤器出口给水的欠焓，确保水冷壁水动力稳定。

4 结语

由于生物质直燃锅炉高温受热面腐g，特别是屏式过热器、高温段的水冷壁等，是一个错综复杂的技术问题，影响的环节和因素很多，要想解决好这些问题，还需要做大量的科学实践论证，进一步探讨其腐蚀机理，研究其防治措施，达到生物质直燃锅炉锅炉长期安全稳定运行的目的，进而提高生物质发电行业设备可靠性和健康水平。

参考文献

[1]秦建光，等.生物质灰成分测试中的偏差问题分析.中国电机学报，2009.

[2]王准.生物质燃烧过程中受热面高温腐蚀特性研究.浙江大学，2015.

生物质锅炉的特点范文第4篇

关键词：固体成型的生物质燃料；链条炉排层状燃烧；自然循环；受热面为全水管式锅炉

1 概述

随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料在迅速地减少。因此，寻找一种可再生的替代能源，成为社会普遍关注的焦点。生物质能是一种理想的可再生能源，它来源广泛，每年都有大量的工业、农业及森林废弃物产出。在目前世界的能源消耗中，生物质能消耗占世界总能耗的14%，仅次于石油、煤炭和天然气，位居第四位。而在我们国家特别是北方地区玉米杆、稻壳等可再生资源资源非常丰富，用其代替或部分代替燃煤，能为用户带来丰厚的经济回报。

SZL4.2-1.0/95/70-T型组装水管热水锅炉，采用双锅筒纵置式布置，燃烧方式用链条炉排。额定功率4.2MW，额定出水压力1.0MPa，额定出水温度95℃，锅炉设计燃料为固体生物质燃料。炉膛两侧墙水冷壁采用膜式水冷壁结构；炉膛前、后墙水冷壁管向下延伸到炉排上部形成前后拱，这样既增加锅炉的密封性能，可有效降低炉墙外壁温度，减少散热损失，又增加了炉膛容积及受热面，同时加固了后拱的强度。炉膛后为燃烬室、对流管束，尾部有省煤器。烟气经炉膛、燃烬室、对流管束、省煤器进入尾部烟道，通过除尘器、引风机、烟囱排入大气。

本锅炉分上下两大件出厂，上部大件包括锅炉本体、上部钢架及上部炉墙，下部大件包括煤斗、链条炉排、下部炉墙及内部通风道，除前后拱管及其连接管现场装配，部分砖墙及前后炉拱在现场砌筑外，其余部件均组装出厂，尾部省煤器及烟风道随炉配套出厂。尾部除尘器及其接管按照合同发货。

该锅炉的安全稳定运行工况范围：热负荷： 70%-100%。

2 锅炉规范

额定功率：4.2MW

额定出水压力：1.0MPa

额定出水温度：95℃

回水温度：70℃

冷空气温度：20℃

试验压力：1.4MPa

辐射受热面：26.08m2

对流受热面：111.7m2

省煤器受热面：139.52m2

炉排有效面积：7.7m2

排烟温度：154℃

排烟处过量空气系数：1.65

设计效率：82.4%

锅炉水容量：7.5m3

金属耗量：锅炉本体9718 kg；钢结构8203kg；炉排15593kg

总耗电量：53.35KW

3 对燃料的要求

该型锅炉按生物质固体成型固体燃料（BBDF）进行设计。

进入本锅炉的秸杆经烘干，并制成块状或棒状，因此本设计采用链条炉排的层状燃烧方式，燃料适应性广。

生物质固体成型固体燃料的特性如下：灰分：5～20%；水分：≤12%，低位发热值：14650～16747KJ/Kg（3500～4000kcal/kg；密度：800～1100kg/m3；块状尺寸为32×32×（30～80），或棒状尺寸为φ30×（30～80）。

4 锅炉给水品质应符合GB/T1576-2008《工业锅炉水质》的有关规定（见表1）

5 结构设计简介

锅炉整体型式为双锅筒纵置式自然循环锅炉，为缩短安装工期及基建投资，本锅炉设计成组装锅炉，分上下两大件出厂

针对生物质燃料的燃烧特性采取以下几项改进措施。

5.1 链条炉排的层式燃烧：由于燃料经烘干，并制成块状或棒状，本锅炉采用前轴驱动链条炉排的层式燃烧方式，着火条件好，燃料适应性广。

5.2 采用较高的前拱和低而长的后拱：既可保证挥发份有足够大的空间充分燃烧，又可保证固定碳在后拱区有较长的燃烧时间，以提高锅炉燃烧效率。

5.3 合理的二次风系统：由于该燃料挥发分高，燃烧速度快，为防止空气与可燃气体混合不均匀，使烟气中的碳氢化合物分解，在炉膛燃烧区设计了二次风喷嘴。后拱出口处的二次风除了使烟气与空气充分混合外，还可将炉膛高温烟气推向前拱区，有利于燃料的着火。二次风风道上都装有调节阀门，可根据燃烧工况需要调节各组风量。

5.4 采用下部绝热炉膛：在炉膛下部，前拱区及后拱区，都采用绝热炉膛，以提高燃烧区的燃烧温度，保证燃料的完全充分燃烧。

5.5 锅炉两侧墙水冷壁采用膜式水冷壁结构；炉膛前、后墙水冷壁管向下延伸到炉排上部形成前后水冷拱，这样既增加锅炉的密封性能，又增加了炉膛容积及受热面，同时加固了后拱的强度。

1）水冷系统：包括前后拱管、侧水冷壁、对流管束、上、下锅筒、下降管及集箱。

（1）锅筒：上锅筒直径为900，厚14，长5300（不算两端封头），下锅筒直径为900，厚度为14，长2140（不算两端封头），材料均采用Q245R。下锅筒通过两个汽包支座搁在底盘上，后边一个为活动支座。上下锅筒中心距为2300，上锅筒支承在焊接的水冷壁、对流管束上。上锅筒内部装有配水装置和出水装置，由省煤器集箱引出的回水经4根φ89的管子进入锅筒内φ159的配水管，配水管两端留有半圆形出水口。上锅筒内还装设横向隔板，使上升管与下降管隔开。在锅筒的顶部装有出水装置，加热后的热水在锅筒内混合后由出水装置引出，供给用户。下锅筒内设有排污装置。

（2）水冷壁：炉膛两侧采用膜式水冷壁结构，管子为φ51×4，节距为100。前、后墙水冷壁为φ51×3的管子共28 根，节距为120mm，前后墙水冷壁向下延伸，形成高而短的前拱和低而长的后拱。后拱倾角为10°，前后拱总覆盖率达80%。

（3）燃烬室：两侧为φ51×4膜式水冷壁管子连接于上锅筒与两侧集箱之间，管间距为100mm，贴后墙管有两排共16根，连接于上下锅筒之间，横向管间距为110mm，管径φ51×3。

（4）对流管束：上下锅筒间由320根φ51×3的对流管束分别与上下锅筒采用焊接连接，管间有一堵隔墙，烟气成两个回路横向冲刷流动。

（5）省煤器采用流线型鳍片式铸铁省煤器，长度为1500 mm，材料为HT200。省煤器共64根省煤器管组成，回水由进水管流入省煤器，沿逆烟气方向而上，然后再由出水管送入锅筒。

2）炉墙部分：本炉为组装锅炉，采用轻型炉墙，锅炉炉膛及燃烬室两侧全部采用轻质保温材料，既加强了炉墙的保温隔热性能又减轻了锅炉总重。后半部内层为耐火砖，外层为保温材料。前后拱分别由前后拱管作骨架浇筑耐火混凝土组成，后拱的重量吊在两个横梁上，锅炉的前后拱、前墙、中墙和下部炉墙在工地由安装部门在用户现场砌筑施工。

3）燃烧系统部分：燃烧系统包括煤斗、链条炉排、炉排传动装置。

本锅炉链条炉排为大块炉排片。炉排前后轴距为5.56m，有效宽度为1.6m，炉排下面划分为5个独立的风室，根据燃烧情况配风，进风方式为双侧进风，进风均匀。炉膛前部设有煤斗、煤闸门，用以调节进入炉排的料层厚度。炉排速度由减速箱控制调节。烧透的炉渣排入渣斗。

6 锅炉管道系统及附件

锅炉范围内管道系统设计满足TSG G0001-2012《锅炉安全技术监察规程》》及TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》（附录B：锅炉仪表配置要求）的要求。

锅炉本体附件除放气阀、出水阀、安全阀、排污阀外，还有测量仪表、压力表、温度计，测点应参照图纸6T8150-0和现场具体情况而定。

7 辅机配套

用户自己选配辅机时，各辅机的参数不能低于我厂辅机清单上辅机的参数，海拔高地区的风机参数应予以修正。

8 锅炉按GB50273-2009《锅炉安装工程施工及验收规范》进行安装与验收。

9 对于链条炉排锅炉经济运行，应做到如下方面：（1）水质一定要符合标准，保证受热面不结垢，提高换热系数；（2）鼓引风机及循环水泵采用变频控制；（3）控制排烟处过量空气系数小于1.65；（4）定期吹灰，提高换热效率；（5）锅炉及系统杜绝跑、冒、滴、漏；（6）风机轴承和循环泵轴承的冷却水尽可能循环利用。（7）锅炉炉墙、烟风道、各种热力设备、热力管道及阀门应当密封和保温，其表面温度低于50℃，减少散热损失。

总之，该锅炉在河南洛阳某地运行已经一年有余，各项指标都达到设计要求，受到用户的好评，在设计上是成功的，其独特新颖的结构特点对于其它炉型的生物质锅炉也具有一定的参考价值。生物质锅炉与一般工业锅炉在结构形式上具有共同之处，但也有不同之处。生物质锅炉的炉型根据燃料的不同，它的结构设计不同。在设计生物质锅炉时一定要根据燃料的特点，设计出具有防腐蚀性、防结渣、防积灰等特性的生物质锅炉结构型式，尽量减少生物质锅炉在运行时可能出现的各种安全隐患。随着能源危机的加剧及节能环保的意识增强，燃烧清洁燃料及可再生能源是未来的发展趋势。促使我国的生物质锅炉得到快速发展，促使我们生存的环境愈来愈美好。

参考文献

生物质锅炉的特点范文第5篇

1生物质发电工程概念及特点

1.1生物质发电工程概念

生物质发电工程主要为农林生物质直接燃烧和气化发电、生活垃圾（含污泥）焚烧发电和垃圾填埋气发电及沼气发电工程。本篇主要讨论、分析以农林生物质直接燃烧的生物质发电工程。1.2燃料特性分析农林生物质的种类包括农作物的秸秆、壳、根，木屑、树枝、树皮、边角木料，甘蔗渣等。秸秆一般为燃料的主要成份，根据燃料特性，秸秆分为硬质秸秆、软质秸秆。硬质秸秆：棉花、大豆等茎干相对坚硬的农作物秸秆及树枝、木材加工下脚料的统称。软质秸秆：玉米、小麦、水稻、高粱、甘蔗等茎干相对柔软的农作物秸秆的统称。1.3特点生物质发电工程燃料为废弃作物秸秆及木材下脚料等，属可再生能源，利用秸秆、木材下脚料等发电，可减少煤、油等常规能源消耗，节省了资源，又避免焚烧污染环境。产生的灰渣可作为一种优质肥料还田或复合肥厂生产原料，100%综合利用，不需设置灰渣场，节省土地，减少水土流失，节省工程造价。减排二氧化碳，按每度供电减排0.997kgCO2，按1×30MW高温高压凝汽式汽轮发电机组，配1台130t/h高温高压生物质锅炉的工程，年二氧化碳减排量约171528t，对减轻大气温室效应，缓解全球气候变暖和气候变化起到了促进作用。

2环保标准的执行

2.1烟气污染物排放标准

单台出力65t/h以上采用甘蔗渣、锯末、树皮等生物质燃料的发电锅炉，参照《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)规定的资源综合利用火力发电锅炉的污染物控制要求执行。单台出力65t/h及以下采用甘蔗渣、锯末、树皮等生物质燃料的发电锅炉，参照《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)中燃煤锅炉大气污染物最高允许排放浓度执行。有地方排放标准且严于国家标准的，执行地方排放标准。引进国外燃烧设备的项目，在满足我国排放标准前提下，其污染物排放限值应达到引进设备配套污染控制设施的设计运行值要求。

2.2无组织排放控制标准

粉尘执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)无组织排放监控浓度限值：1.0mg/m3。

3厂址选择

3.1燃料供应

发电厂应布置在农作物相对集中的地区。发电厂所在区域半径50km范围内应有丰富的秸秆、木材下脚料、果木皮等生物质资源、可靠的产量及持续的可获得量。项目开展前期工作时，应调查研究厂址附近多年秸秆产量，对秸秆产量进行分析，编制《生物质资源专题收集报告》；厂址宜选择在秸秆丰产区的城镇附近，应有保证发电厂连续运行的秸秆用量；同时保证在农业欠年可获得秸秆量能够满足电厂的年秸秆消耗量。

3.2交通条件

燃料运输宜采用公路运输，当有较好水路运输条件时，可通过技术经济比较，采取水路运输或陆水联运的方式。电厂的进厂道路宜为7m～9m，应分别与通向城镇和秸秆收贮站的现有公路相连接，且应短捷、顺畅，同时考虑秸秆运输车辆在排队等候称重时对当地道路交通的影响。

3.3水源条件

供水水源必须落实可靠，宜采用当地城市中水，节约水资源。在确定水源的给水能力时，应掌握当地农业、工业和居民生活用水情况，以及水利、水电规划对水源变化的影响。采用直流供水的发电厂，宜靠近水源。并应考虑取排水对水域航运、环境、养殖、生态和城镇生活用水等的影响。当采用江、河水作为供水水源时，其取水口位置必须选择在河床全年稳定的地段，且应避免泥砂、草木、冰凌、漂流杂物、排水回流等的影响。

3.4地质、气象条件

厂址应尽可能利用荒地和劣地，不得占用基本农田。不得设在危岩、滑坡、岩溶强烈发育、泥石流地段、发震断裂带以及地震时易发生滑坡、山崩和地陷地段。厂址应避让重点保护的文化遗址和风景区，不宜设在居民集中的居住区内和有开发价值的矿藏上，并应避开拆迁大量建筑物的地区。厂址宜设在城镇、居民点和重点保护的文化遗址及风景区常年最小频率风向的上风侧。

4主要污染物治理措施

1）除尘一般设两级除尘，采用旋风分离器＋布袋除尘器除尘，设计除尘效率一般不小于99.90%，有效地控制烟尘排放浓度。

2）锅炉采用低氮燃烧方式，运行时炉内温度比较低，可以有效抑制NOx的生成量。同时，预留烟气脱除氮氧化物装置空间。

3）为增加烟气的扩散稀释能力，降低污染物落地浓度，锅炉烟气通过高烟囱排放，并满足发电厂的烟囱高度应高于厂区内最高建筑物高度的2～2.5倍。目前，生物质发电工程大多数烟囱高度为80m。

4）在锅炉尾部烟道上装设烟气连续监测系统，为运行管理和环境管理提供依据。

5）配备贮灰渣装置或设施，配套灰渣综合利用设施，做到灰渣全部综合利用。

6）露天料场须采取可行的二次污染防治措施，整个料场进行地面硬化，并在每个堆垛周边设排水沟；大风及雨雪天气时，在堆垛上方覆盖帆布或防雨苫布进行遮盖，减少对环境的污染。

7）厂外收储站负责生物质资源的收购、破碎、储存，并用专用生物质运输车运至发电厂干料棚及露天燃料堆场存放。在收购站库房内设置除尘器，减小干燥秸秆在破碎、打包过程中对粉尘对大气环境的影响。通过以上措施的落实，工程能够满足现行标准的要求及相关规定，减少工程对环境的污染，最大限度的保护环境。

5难点问题分析及解决

1）从环保标准选择上，要特别关注入炉燃料收到基低位发热量，不能机械的一律按资源综合利用火力发电厂锅炉执行。对于一般的生物质燃料收到基低位发热量小于12550kJ/kg，但对于不同地域，不同的施肥生长环境，燃料成份有很大的差异。根据燃料成份分析，收到基低位发热量大于12550kJ/kg，执行标准参照火力发电厂锅炉执行；如果收到基低位发热量小于等于12550kJ/kg，则参照《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)规定的资源综合利用火力发电锅炉的污染物控制要求执行。

2）对生物质电厂来说，燃料的贮存是一件大事，一般而言普通燃煤电厂只考虑15d左右的消耗量，而由于农作物秸秆收购具有很强的季节性，无法连续均衡收购，所以往往生物质电厂需要大量土地来储存数月甚至半年的秸秆用量。同时还要考虑秸秆的霉变、自燃、防潮、防火及防雷电等。其中消防防火是一个关键而复杂的问题。目前的消防设计一般是参照《造纸行业原料消防安全管理规定》执行。储料场应设置在厂区及居民区全年主导风向的下风向或者最小风频的上风侧，同时要求每个堆场存储量不得大于2×104t，且在每个堆场周围设置环形消防通道。通过调查已投产的电厂，目前电厂堆料比较混乱，基本没有按照消防间距的要求，直接就堆在路边。建议以后电厂应加强堆料管理，要严格按照消防间距进行存储。

3）电厂排雨水一般采用道路和暗管相结合的方式。厂区场地以一定排水坡度坡向道路，再经雨水口收集，排入雨水管网。但对燃料堆场来说，由于燃料中的稻壳、木屑等比较细小往往容易堵塞周边的雨水口，使雨水无法正常排出，而且不好清理。建议堆场周围的排水应采用明沟和道路排水相结合的方式。

4）除尘器及效率的选择，从初可、可研、环评、初设等设计阶段，一直是环保关注的重点。建议工程在前期工作中定一个合适的除尘器及效率，以免在设计中各过程污染物排放的不一致，造成业主及各设计单位、配合单位的困惑及疑虑。虽然达到现行排放标准的最低保障除尘效率相对都比较低，但对于日趋严格的环保要求及二次征求意见稿的公布征求意见，设计应体现先进性，前瞻性，再者布袋除尘器效率一般不低于99.9%；所以，建议采用旋风分离器＋布袋除尘器除尘，效率定为99.9%。