【分析】燃煤锅炉使用生物质燃料产生的节能问题分析

2018-11-30 12:30:26 / 打印

张友健/福建省特种设备检验研究院宁德分院

【摘 要】本文通过对使用生物质燃料的燃煤锅炉进行锅炉热效率简单测试中发现燃煤锅炉在未经改造情况下热效率急剧下降,能效问题尤其突出,造成很大的浪费。通过对生物质燃料的分析和燃煤锅炉的结构剖析,得到热效率低下的成因。同时本文还利用分析结果,找出了解决能效问题的切入点,并提出一套节能方案。

某木制品公司使用一台YGL-350MA型有机热载体锅炉作为供热动力,由于其厂内产生了大量的木削废料,可作为燃料使用,因此就直接采用木削作为有机热载体锅炉燃料,导致锅炉热效率十分低下,其能效问题尤为突出,造成了很大的浪费,也产生了多余的排放。根据现场测试和燃料的分析,发现锅炉日常生产使用负荷情况下,锅炉热效率为43.16%,与相关法规要求的锅炉热效率相差很大。所以本文就现场测试数据和燃料分析,结合锅炉结构特点,以找出燃料变化引起热效率低下的原因,分析小型燃煤锅炉直接使用生物质燃料引发的节能问题。

2生物质燃料的分析与燃烧特点

所谓生物质燃料,是包括植物材料和动物废料等有机物质在内的燃料,是最古老燃料的新名称。通常我们说的谷壳、木削、茎状农作物、花生壳、树皮、锯末等,总之是以往农业社会常用的燃料,随着工业的发达慢慢不用而废弃,现在却发现这些燃料产生的污染远远低于现代工业的主要燃料-煤。所以这几年出现了许多的专门用于生物质燃料的锅炉,同时也有许多燃煤锅炉改造成燃烧生物质燃料,但真正能充分利用燃料的实例很少。

2.1生物质燃料的成分分析

以上某木制品公司的木削经检测工业成分分析:收到基灰分为7.32%,收到基水分为13.32%,干燥无灰基挥发分为83.57%,收到基低位发热量为14425kJ/kg;另一公司使用谷壳作为燃料经检测工业成分分析:收到基灰分为12.65%,收到基水分为12.28%,干燥无灰基挥发分为78.81%,收到基低位发热量为13142kJ/kg。综合长期检测数据,各种生物质燃料的工业成分分析如表1。

根据以上成分分析可得出,生物质燃料的挥发分、H的含量高,说明其易燃烧且燃烧的速度快,能适应炉膛水冷条件高的锅炉,同时产生的烟气量比煤多,所以炉膛要比普通的燃煤锅炉要大。也正因为挥发分、H的含量高,燃料时产生了大量水蒸汽,吸收了大量热,且C含量相对较少,所以生物质燃料的低位发热量相对较低。同样出力的锅炉,如燃料为生物质,其需要燃料量要比烟煤多出近一倍。

2.2生物质燃料开发及燃烧特点

生物质燃料通俗一点说,就是农林产品的副产品,生物质燃料的利用就是一个变废为宝的过程,生物质燃料的来源广泛,易得,适合农产品加工行业的锅炉使用。我国十分重视生物能源的开发和利用。生物质燃料颗粒产品在我国推广应用还很少,我们还是直接进行燃烧为主,其燃料燃烧状况也不容乐观,燃料热值利用还很低。因为生物质燃料本身被认为是废料利用,从企业管理层到政府管理层都对其真正高效地利用不够重视。

现在生物质燃料燃烧往往不彻底,浪费极大,主要原因是使用单位不了解生物质燃烧燃烧的特点,现分析如下:

1、生物质燃料挥发分、H的含量高,单位重量的燃料需要氧气量较烟煤多。

2、生物质燃料都很轻,燃料燃烧时一般随着烟气一边飘一边燃烧,如引风过大或烟气流程短,可能燃料会在尾部烟道中还在燃烧,严重威胁引风机的运行,也造成浪费。

3、部分生物质燃料有“爆竹”现象,出现喷火,应注意,避免烧伤。

3燃煤锅炉使用生物质燃料现状

在广大的农村,以往的我们现称之为生物质燃料的产品都放在田间地头燃烧,作为肥料使用,使田间到处弥曼着白烟,同时污染环境。在使用生物质燃料时,这些使用单位大部分未改造炉膛就直接使用生物质燃料,这样燃烧时锅炉房内往往是“乌烟瘴气”的,燃料乱堆乱放,燃料热值的利用很低。燃烧过程中产生的烟灰往往堵塞烟道,使锅炉正火燃烧,产生浪费,锅炉出力也往往不足。

4使用生物质燃料的燃煤锅炉热效率简单测试

锅炉热效率简单测试是一种利用锅炉热反平衡的方法来测量锅炉热效率的方式。所谓锅炉热反平衡就是测量出锅炉运行各种部位和形式的能量损失,扣除这些能量损失的百分比,得出锅炉热效率。这种方法能更好检测出锅炉运行过程中能量浪费的重点所在,能够通过检测、分析,能抓住解决锅炉能效问题的关键,从而因地置宜的提出解决方案。

5燃煤锅炉使用生物质燃料提高锅炉热效率的建议

根据以上能量损失检测,目前大部分使用生物质燃料的燃煤锅炉主要能效问题是:1、排烟温度很高,一般会达到400℃以上,主要生物质燃料在尾部烟管内继续燃烧引起的;2、气体未完全燃烧热损失高,尾部烟气CO含量高,由于燃料的飞动易使局部氧气供应缺少,使气体未完全燃烧;3、固体未完全燃烧热损失高,也是因为燃料的飞动并燃烧,有的未完全燃烧就进入烟囱。

相对这些问题提出以下锅炉改造建议:1、严格控制风量及炉膛负压,降低烟气流动速度,降低燃料飘动速度;2、扩大炉膛体积,才能增加燃料量,使之出力不会因使用生物质燃料而明显下降,拆除所有炉拱,生物质易点燃,炉拱作用不大,而且灰渣很少,也可降低炉排高度;3、在炉膛出口处增加二次风,阻挡大量燃料飞走,并增加烟路中氧含量使燃烧能顺利进行。

随着生物质燃料的广泛应用使,用生物质燃料的燃煤锅炉的改选工作已显得尤为重要,生物质燃料的产业化也将形成,它有益于我国现行的能源利用结构,有益于节能降耗的基本国策。

参考文献

[1]孙达卫,贾连发,张宏伟.锅炉的三种热效率.广州;暧通空调.2001.6

[2]吴创之,马隆龙.生物质能现代化利用技术.北京;化学工业出版社,2003.5

[3]袁振宏,生物质能利用原理和技术.北京;化学工业出版社,2005.3