過熱蒸汽鍋爐改燃生物質燃料后的技術改進

張強 張濤 王洪 蘇國慶 劉鴻劍 熊樹學 司寅釗

摘要：某卷煙廠鍋爐原設計燃料為二類煙煤，之后改用生物質燃料。通過隔煙墻、分煤系統(tǒng)和風機參數(shù)的必要改造，解決使用生物質后出現(xiàn)的蒸汽溫度超溫、負荷不穩(wěn)定的問題，保證了鍋爐的良好運行。

關鍵詞：過熱蒸汽鍋爐；生物質燃料；蒸汽溫度；煙氣排放

1 引言

當今世界最主要的化石能源為煤、石油和天然氣，但隨著經濟社會的不斷發(fā)展，化石能源危機日益顯現(xiàn)，同時使用化石能源帶來的酸雨、全球氣候變暖等環(huán)境污染問題越來越受到重視。

生物質燃料是利用致密成型技術將農林產生的廢物，如秸稈、核桃殼等分散的原料制成的固體顆粒燃料，其具有可再生性、低污染性、經濟環(huán)保等特點，越來越廣泛的被應用于生產、生活各個領域。

2 現(xiàn)狀

某卷煙廠在用的5臺雙鍋筒橫置式鏈條爐排鍋爐，額定蒸發(fā)量35t/h，額定過熱蒸汽溫度350℃。原設計燃料為二類煙煤，隨著《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271）的實施，繼續(xù)使用二類煙煤存在煙氣排放超標的風險，也不符合企業(yè)“綠色發(fā)展 節(jié)能減排”的理念。

鍋爐房于1995年建成投產，新增脫硫設備存在資金投入大、設備擺放空間不足等問題。為此，工廠決定將鍋爐燃料改為生物質燃料。試運行一段時間后，出現(xiàn)過熱蒸汽溫度超溫、鍋爐負荷不穩(wěn)定等問題。

3 過熱蒸汽鍋爐技術改進方案實施

3.1 改造鍋爐隔煙墻

鍋爐房對生物質燃料和二類煙煤進行了化驗分析，結果如下：

分析發(fā)現(xiàn)：與煤相比，生物質燃料具有灰分較低、揮發(fā)分高等特點。這就導致前拱溫度、爐膛溫度、過熱器煙溫等指標都高于使用二類煙煤時，通過對隔煙墻進行改造，改變煙氣流向，減少高溫煙氣對過熱器的沖刷。改造設計圖及實物圖如下：

改造前后鍋爐煙氣流向對比如下：

3.2 分煤系統(tǒng)優(yōu)化

煤燃燒過程平緩，燃燒持久，煤層厚度維持在130-160mm之間，爐排與分層給煤分為四個轉速范圍，配比系數(shù)在0.72-0.70之間自動調整，以此保證不同負荷時爐排后端均有充足的燃煤燃燒供能。改用生物質后，由于生物質燃燒過程非常迅速，若料層厚度過高會導致爐排前端燃燒過于劇烈，出現(xiàn)局部超溫；若料層厚度過低在負荷波動大，蒸汽用量突然增大時，出現(xiàn)壓力下降，蒸汽供能品質不達標的情況。

因此，鍋爐房把爐排與分層給煤細分為六個轉速范圍，配比系數(shù)在0.6-0.7之間自動調整，并將料層厚度調整為100mm，以此保證不同負荷時爐排后端均有充足燃料燃燒供能，同時前端又不出現(xiàn)局部超溫，使鍋爐燃燒控制穩(wěn)定。改善后的鍋爐控制系統(tǒng)分配程序如下：

3.3 風機參數(shù)調整

煤燃燒發(fā)熱效率相對較低，原燃煤鍋爐送風最高轉速輸出為90%，引風為95%，在鍋爐高負荷時通過較高的送引風轉速來維持爐內熱量的供應。采用生物質后，由于生物質燃燒溫度高，發(fā)熱效率高的特性，需要降低送引風轉速，避免爐內局部超溫的發(fā)生。

經過多次試驗發(fā)現(xiàn)，蒸汽壓力和爐膛前后拱溫度隨送引風輸出的增加而增加，當輸出達到45%時，既滿足P≥1.2MPa的供能要求，又滿足前后拱溫度不超過1200℃的設計要求，因此最終確定送引風最高轉速輸出均為45%，較之前降低了近一半。

4 效果驗證

完成改進后，鍋爐房委托相關方對使用不同燃料時的煙氣排放數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，使用生物質燃料后，煙氣排放濃度大幅下降，結果如下：

同時對鍋爐負荷、蒸汽溫度進行統(tǒng)計，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)改進后過熱蒸汽溫度超溫和負荷不穩(wěn)定的情況得到了有效解決，統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：

5 結語

通過技術改進，有效的解決了過熱蒸汽溫度超溫、負荷不穩(wěn)定等問題，使生物質燃料在過熱蒸汽鍋爐上的應用取得成功。本次改進取得良好經濟效益的同時，也有效降低了鍋爐廢氣排放濃度，減少了對周圍環(huán)境的影響，有效的踐行了企業(yè)的社會責任。

參考文獻：

[1]陳漢平，李斌，楊海平，等.生物質燃燒技術現(xiàn)狀與展望[J].工業(yè)鍋爐，2009，（5）：1-7.