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燃煤鍋爐改生物質(zhì)燃料鍋爐方案
來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
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作者:kst2016
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發(fā)布時(shí)間: 2017-06-25
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1、生物質(zhì)燃料的特點(diǎn)
生物質(zhì)燃料是可再生的碳源，具產(chǎn)量巨大、分布廣泛、低硫、低氮、生長(zhǎng)快、二氧化碳排放低的特點(diǎn)。
生物質(zhì)燃料燃燒主要由下面幾個(gè)條件控制：
(1)一定的溫度；
(2)一定量的空氣(氧氣)；
(3)燃料與空氣(氧氣)的混合程度；
(4)燃料中的可燃物與空氣中的氧氣進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。
生物質(zhì)燃料的著火溫度為250—400~C，比煤低(煤的著火溫度為400～500~C)，其溫度的提高由點(diǎn)火熱供給。生物質(zhì)燃料的燃燒過(guò)程是其可燃成分與空氣中的氧劇烈化合并放出熱量的過(guò)程，因而氧氣的供給量決定燃燒反應(yīng)的過(guò)程。通過(guò)對(duì)供氧量的控制，可以很好地控制其燃燒反應(yīng)?，F(xiàn)運(yùn)行的生活及工業(yè)鍋爐的結(jié)構(gòu)若不加改造直接使用生物質(zhì)顆粒燃料，鍋爐將出現(xiàn)嚴(yán)重冒黑煙、效率低、有粉塵污染等現(xiàn)象。因此，燃用生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐需要加裝專門的二次送風(fēng)設(shè)備，增強(qiáng)進(jìn)氧，使其能充分燃燒，有效提高爐堂溫度，減少一氧化碳和煙塵的排放及熱量的流失。
2、鍋爐改造方案
(1)利用原有的鏈條爐排燃煤鍋爐本體以及鍋爐附屬設(shè)備：鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、出渣機(jī)、余熱回收裝置、減速器、布袋除塵器、鍋爐控制柜以及儀表閥門等等，減少鍋爐以及附屬設(shè)備的投資費(fèi)用。
(2)把原來(lái)進(jìn)燃料用的煤斗改制作成密閉式料斗。
(3)安裝1個(gè)生物質(zhì)顆粒燃料輸送儲(chǔ)料斗。
(4)安裝1套螺旋式生物質(zhì)顆粒燃料上料機(jī)，并在螺旋式上料機(jī)最上端與密閉式料斗連結(jié)的輸料管最上端位置開(kāi)一個(gè)檢查孔，并安裝一個(gè)行程開(kāi)關(guān)對(duì)螺旋式上料機(jī)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止進(jìn)行自動(dòng)控制。螺旋式上料機(jī)安裝時(shí)，輸料管與地面輸送儲(chǔ)料斗連接要有一定的傾斜角度。為了節(jié)約鍋爐房占地面積，同時(shí)又符合鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范的工藝布置要求，輸料管的傾斜角≤60。為宜。螺旋式上料機(jī)安裝
(5)在鍋爐側(cè)部安裝1套二次送風(fēng)設(shè)備及二次送風(fēng)管。二次送風(fēng)管一根通向鍋爐爐膛，一根通向密閉式料斗，以保證燃料燃燒所需足夠的氧氣，達(dá)到完全燃燒的目的。二次送風(fēng)設(shè)備安裝如圖2。
(6)鍋爐改造應(yīng)注意的問(wèn)題
①爐前端凈距不得小于3m。因?yàn)槁菪缴狭蠙C(jī)安裝后，地面輸送儲(chǔ)料斗與鍋爐前段之間的距離為1.9m(以2t／h鏈條爐排燃煤蒸汽鍋爐為例)，如果小于3m，不便于操作和檢修。
②生物質(zhì)燃料不宜露天存放，應(yīng)有防雨、防風(fēng)、防腐等措施。另外，生物質(zhì)燃料在儲(chǔ)存過(guò)程中，要經(jīng)常檢查燃料的溫度，以防溫度過(guò)高引起自燃。
3、環(huán)保除塵的選用
目前，在工業(yè)尾氣排放時(shí)使用的除塵形式主要有：濕式除塵和干法除塵兩大類，生物質(zhì)燃料鍋爐出口的粉塵很細(xì)、溫度高?？紤]到部分粉塵直接從煙囪排出。為避免以上現(xiàn)象，本系統(tǒng)除塵工藝選用布袋除塵器，該除塵器維護(hù)費(fèi)用低，使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，目前使用長(zhǎng)壽命布袋除塵器已經(jīng)成為趨勢(shì)。
4、煙氣余熱回收裝置
在運(yùn)行過(guò)程中排煙的排煙溫度一般在200℃以上，排煙熱損失在鍋爐熱損失中大約占到5%-8%左右，對(duì)這部分余熱的回收能有效的提高能源利用率，是節(jié)能的重要部分。 翅片管換熱器因其具有耐高溫性、耐腐蝕性以及容易除垢性等優(yōu)良的換熱性能，成為了余熱回收中的常用類型換熱器。生物質(zhì)鍋爐煙氣余熱回收?qǐng)A形翅片管換熱器傳熱參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試分析建立了翅片管換熱器殼程側(cè)煙氣流動(dòng)的三維模型，利用翅片管換熱器的周期性和對(duì)稱性模擬了翅片管換熱器殼程側(cè)煙氣的流動(dòng)過(guò)程與傳熱特性，得出溫度、速度和壓力場(chǎng)，并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比較。 在此基礎(chǔ)上分析了煙氣進(jìn)口速度、翅片高度和翅片間距對(duì)換熱過(guò)程的影響，具體包括：
（1）煙氣進(jìn)口速度、翅片間距和翅片高度三個(gè)影響因素中，煙氣進(jìn)口速度對(duì)換熱的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它兩個(gè)因素，而翅片間距的影響次之，翅片高度對(duì)換熱的影響較小。
（2）只改變煙氣進(jìn)口速度時(shí)，得到隨著進(jìn)口煙氣速度由2.6m/s增大到6.6m/s，殼程側(cè)的以最小截面處煙氣速度計(jì)算的Re數(shù)從10176上升到25207，平均換熱系數(shù)變大，但流動(dòng)過(guò)程的壓降由248Pa增加到1407Pa，說(shuō)明增大進(jìn)口速度能提高換熱效率同時(shí)也帶來(lái)了能耗的增大；改變翅片間距時(shí)，翅片間距變小則使得翅片管換熱器的換熱性能增強(qiáng)；單單改變翅片管高度，得出翅片高度對(duì)換熱性能的影響并非單調(diào)，其影響和翅片間距有關(guān)。
（3）通過(guò)三參數(shù)三水平三參數(shù)全部實(shí)驗(yàn)?zāi)M，可以得到在同一速度水平下，翅片間距和翅片高度比s/hf=0.4時(shí)，換熱器的殼程側(cè)換熱系數(shù)達(dá)到最佳，說(shuō)明這樣的結(jié)構(gòu)有利于傳熱的進(jìn)行，同時(shí)還得到當(dāng)速度Vin=6.6m/s，換熱器的平均換熱系數(shù)為138.75W/m~2K，達(dá)到最大值。
（4）為研究翅片類型對(duì)換熱過(guò)程的影響，本文通過(guò)在不同進(jìn)口流速下整體板狀翅片和圓形翅片的模擬對(duì)比，得出整體板狀翅片管換熱器在煙氣進(jìn)口速度為4.6m/s的工況下，換熱系數(shù)K為100.42W/m~2K，小于圓形翅片管換熱器，且流動(dòng)阻力系數(shù)f為0.1125，相對(duì)于圓形翅片管要大，說(shuō)明整體板狀翅片管換熱器阻力損失較大。
5、生物質(zhì)燃料鍋爐的優(yōu)缺點(diǎn)
5.1優(yōu)點(diǎn)
(1)生物質(zhì)燃料鍋爐燃燒穩(wěn)定，起火快、火焰高、上氣快，運(yùn)行狀態(tài)良好，鍋爐熱效率高。
(2)改變以往的燃燒方式，SO：、煙塵和氮氧化物的排放量小，燃料的燃燼率比煤的燃燼率高，渣排量小。
(3)生物質(zhì)燃料為可再生能源產(chǎn)品，有利于國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能環(huán)保政策的落實(shí)。
5.2缺點(diǎn)
(1)由于生物質(zhì)燃料的著火溫度比煤低得多，鍋爐暫時(shí)停爐時(shí)不能壓火，鍋爐點(diǎn)火后需要連續(xù)運(yùn)行，鍋爐每日運(yùn)行的時(shí)間比燃煤鍋爐運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)，因此，燃料消耗量比煤多。
(2)當(dāng)接到減少用汽或暫停用汽的通知需要暫時(shí)停爐時(shí)，必須將爐排上的燃料燒盡，并排渣干凈，否則容易引起倒燃而使燃料斗里的燃料著火。
6、生物質(zhì)燃料鍋爐運(yùn)行時(shí)的注意事項(xiàng)
從生物質(zhì)燃料鍋爐運(yùn)行3年來(lái)的情況來(lái)看，生物質(zhì)燃料鍋爐運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)根據(jù)鍋爐運(yùn)行時(shí)實(shí)際燃料的消耗量調(diào)整螺旋式上料機(jī)的燃料供給量。
(2)爐膛內(nèi)的燃料未燃盡，鼓、引風(fēng)機(jī)不得停止運(yùn)行。
(3)運(yùn)行中突然停電時(shí)，必須及時(shí)清除爐膛內(nèi)的燃料。
(4)停爐前，不得再添加生物質(zhì)燃料。
(5)停爐時(shí)，無(wú)需封火，爐排上燃料燃盡后，鼓、引風(fēng)機(jī)方可停止運(yùn)行。
(6)由于生物質(zhì)燃料灰渣中含有較高的硅、氯及鉀、鈉等堿金屬，灰熔點(diǎn)較低，容易在爐膛內(nèi)結(jié)渣、結(jié)焦或沉積于受熱面，嚴(yán)重影響燃燒生物質(zhì)鍋爐的傳熱，甚至造成腐蝕，影響鍋爐的運(yùn)行。因此，需要定期清理爐膛、折煙室和煙管內(nèi)的積灰和灰渣
生物質(zhì)燃料是可再生的碳源，具產(chǎn)量巨大、分布廣泛、低硫、低氮、生長(zhǎng)快、二氧化碳排放低的特點(diǎn)。
生物質(zhì)燃料燃燒主要由下面幾個(gè)條件控制：
(1)一定的溫度；
(2)一定量的空氣(氧氣)；
(3)燃料與空氣(氧氣)的混合程度；
(4)燃料中的可燃物與空氣中的氧氣進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。
生物質(zhì)燃料的著火溫度為250—400~C，比煤低(煤的著火溫度為400～500~C)，其溫度的提高由點(diǎn)火熱供給。生物質(zhì)燃料的燃燒過(guò)程是其可燃成分與空氣中的氧劇烈化合并放出熱量的過(guò)程，因而氧氣的供給量決定燃燒反應(yīng)的過(guò)程。通過(guò)對(duì)供氧量的控制，可以很好地控制其燃燒反應(yīng)?，F(xiàn)運(yùn)行的生活及工業(yè)鍋爐的結(jié)構(gòu)若不加改造直接使用生物質(zhì)顆粒燃料，鍋爐將出現(xiàn)嚴(yán)重冒黑煙、效率低、有粉塵污染等現(xiàn)象。因此，燃用生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐需要加裝專門的二次送風(fēng)設(shè)備，增強(qiáng)進(jìn)氧，使其能充分燃燒，有效提高爐堂溫度，減少一氧化碳和煙塵的排放及熱量的流失。
2、鍋爐改造方案
(1)利用原有的鏈條爐排燃煤鍋爐本體以及鍋爐附屬設(shè)備：鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、出渣機(jī)、余熱回收裝置、減速器、布袋除塵器、鍋爐控制柜以及儀表閥門等等，減少鍋爐以及附屬設(shè)備的投資費(fèi)用。
(2)把原來(lái)進(jìn)燃料用的煤斗改制作成密閉式料斗。
(3)安裝1個(gè)生物質(zhì)顆粒燃料輸送儲(chǔ)料斗。
(4)安裝1套螺旋式生物質(zhì)顆粒燃料上料機(jī)，并在螺旋式上料機(jī)最上端與密閉式料斗連結(jié)的輸料管最上端位置開(kāi)一個(gè)檢查孔，并安裝一個(gè)行程開(kāi)關(guān)對(duì)螺旋式上料機(jī)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止進(jìn)行自動(dòng)控制。螺旋式上料機(jī)安裝時(shí)，輸料管與地面輸送儲(chǔ)料斗連接要有一定的傾斜角度。為了節(jié)約鍋爐房占地面積，同時(shí)又符合鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范的工藝布置要求，輸料管的傾斜角≤60。為宜。螺旋式上料機(jī)安裝
(5)在鍋爐側(cè)部安裝1套二次送風(fēng)設(shè)備及二次送風(fēng)管。二次送風(fēng)管一根通向鍋爐爐膛，一根通向密閉式料斗，以保證燃料燃燒所需足夠的氧氣，達(dá)到完全燃燒的目的。二次送風(fēng)設(shè)備安裝如圖2。
(6)鍋爐改造應(yīng)注意的問(wèn)題
①爐前端凈距不得小于3m。因?yàn)槁菪缴狭蠙C(jī)安裝后，地面輸送儲(chǔ)料斗與鍋爐前段之間的距離為1.9m(以2t／h鏈條爐排燃煤蒸汽鍋爐為例)，如果小于3m，不便于操作和檢修。
②生物質(zhì)燃料不宜露天存放，應(yīng)有防雨、防風(fēng)、防腐等措施。另外，生物質(zhì)燃料在儲(chǔ)存過(guò)程中，要經(jīng)常檢查燃料的溫度，以防溫度過(guò)高引起自燃。
3、環(huán)保除塵的選用
目前，在工業(yè)尾氣排放時(shí)使用的除塵形式主要有：濕式除塵和干法除塵兩大類，生物質(zhì)燃料鍋爐出口的粉塵很細(xì)、溫度高?？紤]到部分粉塵直接從煙囪排出。為避免以上現(xiàn)象，本系統(tǒng)除塵工藝選用布袋除塵器，該除塵器維護(hù)費(fèi)用低，使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，目前使用長(zhǎng)壽命布袋除塵器已經(jīng)成為趨勢(shì)。
4、煙氣余熱回收裝置
在運(yùn)行過(guò)程中排煙的排煙溫度一般在200℃以上，排煙熱損失在鍋爐熱損失中大約占到5%-8%左右，對(duì)這部分余熱的回收能有效的提高能源利用率，是節(jié)能的重要部分。 翅片管換熱器因其具有耐高溫性、耐腐蝕性以及容易除垢性等優(yōu)良的換熱性能，成為了余熱回收中的常用類型換熱器。生物質(zhì)鍋爐煙氣余熱回收?qǐng)A形翅片管換熱器傳熱參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試分析建立了翅片管換熱器殼程側(cè)煙氣流動(dòng)的三維模型，利用翅片管換熱器的周期性和對(duì)稱性模擬了翅片管換熱器殼程側(cè)煙氣的流動(dòng)過(guò)程與傳熱特性，得出溫度、速度和壓力場(chǎng)，并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比較。 在此基礎(chǔ)上分析了煙氣進(jìn)口速度、翅片高度和翅片間距對(duì)換熱過(guò)程的影響，具體包括：
（1）煙氣進(jìn)口速度、翅片間距和翅片高度三個(gè)影響因素中，煙氣進(jìn)口速度對(duì)換熱的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它兩個(gè)因素，而翅片間距的影響次之，翅片高度對(duì)換熱的影響較小。
（2）只改變煙氣進(jìn)口速度時(shí)，得到隨著進(jìn)口煙氣速度由2.6m/s增大到6.6m/s，殼程側(cè)的以最小截面處煙氣速度計(jì)算的Re數(shù)從10176上升到25207，平均換熱系數(shù)變大，但流動(dòng)過(guò)程的壓降由248Pa增加到1407Pa，說(shuō)明增大進(jìn)口速度能提高換熱效率同時(shí)也帶來(lái)了能耗的增大；改變翅片間距時(shí)，翅片間距變小則使得翅片管換熱器的換熱性能增強(qiáng)；單單改變翅片管高度，得出翅片高度對(duì)換熱性能的影響并非單調(diào)，其影響和翅片間距有關(guān)。
（3）通過(guò)三參數(shù)三水平三參數(shù)全部實(shí)驗(yàn)?zāi)M，可以得到在同一速度水平下，翅片間距和翅片高度比s/hf=0.4時(shí)，換熱器的殼程側(cè)換熱系數(shù)達(dá)到最佳，說(shuō)明這樣的結(jié)構(gòu)有利于傳熱的進(jìn)行，同時(shí)還得到當(dāng)速度Vin=6.6m/s，換熱器的平均換熱系數(shù)為138.75W/m~2K，達(dá)到最大值。
（4）為研究翅片類型對(duì)換熱過(guò)程的影響，本文通過(guò)在不同進(jìn)口流速下整體板狀翅片和圓形翅片的模擬對(duì)比，得出整體板狀翅片管換熱器在煙氣進(jìn)口速度為4.6m/s的工況下，換熱系數(shù)K為100.42W/m~2K，小于圓形翅片管換熱器，且流動(dòng)阻力系數(shù)f為0.1125，相對(duì)于圓形翅片管要大，說(shuō)明整體板狀翅片管換熱器阻力損失較大。
5、生物質(zhì)燃料鍋爐的優(yōu)缺點(diǎn)
5.1優(yōu)點(diǎn)
(1)生物質(zhì)燃料鍋爐燃燒穩(wěn)定，起火快、火焰高、上氣快，運(yùn)行狀態(tài)良好，鍋爐熱效率高。
(2)改變以往的燃燒方式，SO：、煙塵和氮氧化物的排放量小，燃料的燃燼率比煤的燃燼率高，渣排量小。
(3)生物質(zhì)燃料為可再生能源產(chǎn)品，有利于國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能環(huán)保政策的落實(shí)。
5.2缺點(diǎn)
(1)由于生物質(zhì)燃料的著火溫度比煤低得多，鍋爐暫時(shí)停爐時(shí)不能壓火，鍋爐點(diǎn)火后需要連續(xù)運(yùn)行，鍋爐每日運(yùn)行的時(shí)間比燃煤鍋爐運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)，因此，燃料消耗量比煤多。
(2)當(dāng)接到減少用汽或暫停用汽的通知需要暫時(shí)停爐時(shí)，必須將爐排上的燃料燒盡，并排渣干凈，否則容易引起倒燃而使燃料斗里的燃料著火。
6、生物質(zhì)燃料鍋爐運(yùn)行時(shí)的注意事項(xiàng)
從生物質(zhì)燃料鍋爐運(yùn)行3年來(lái)的情況來(lái)看，生物質(zhì)燃料鍋爐運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)根據(jù)鍋爐運(yùn)行時(shí)實(shí)際燃料的消耗量調(diào)整螺旋式上料機(jī)的燃料供給量。
(2)爐膛內(nèi)的燃料未燃盡，鼓、引風(fēng)機(jī)不得停止運(yùn)行。
(3)運(yùn)行中突然停電時(shí)，必須及時(shí)清除爐膛內(nèi)的燃料。
(4)停爐前，不得再添加生物質(zhì)燃料。
(5)停爐時(shí)，無(wú)需封火，爐排上燃料燃盡后，鼓、引風(fēng)機(jī)方可停止運(yùn)行。
(6)由于生物質(zhì)燃料灰渣中含有較高的硅、氯及鉀、鈉等堿金屬，灰熔點(diǎn)較低，容易在爐膛內(nèi)結(jié)渣、結(jié)焦或沉積于受熱面，嚴(yán)重影響燃燒生物質(zhì)鍋爐的傳熱，甚至造成腐蝕，影響鍋爐的運(yùn)行。因此，需要定期清理爐膛、折煙室和煙管內(nèi)的積灰和灰渣
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