秸秆生物质燃料锅炉的设计实践_刘惠宁
生物质锅炉纯秸杆发电的运行调整实践 于其臣1
生物质锅炉纯秸杆发电的运行调整实践于其臣1摘要：针对生物质电厂秸杆类燃料不能大量使用存在的问题，在某生物电厂水冷振动炉排锅炉上进行了纯秸杆生物质燃料发电的燃烧调整与分析工作，观察、分析纯秸杆掺烧中排振动、一二次风的调整对各参数的影响，结果表明，通过优化调整，水冷振动炉排锅炉能够进行纯秸杆烧烧发电，各项参数基本正常；加强秸杆燃料的粒度、水分、灰分的控制和一二次风的控制，对于大量焚烧秸杆，是非常必要的，为生物质锅炉大量焚烧秸杆及锅炉设计、改造有提供了参考。
关键词：生物质；水冷振动炉排；秸杆；燃烧调整1 引言生物质直燃发电技术在中国发展已十余年，主要形成了以流化床燃烧、振动炉排燃烧、往复炉排燃烧、链条炉燃烧等几种方式，发电技术日殝成熟，秸杆作为轻质生物质，具有广阔的种植面积，因在锅炉燃烧过程中问题的存在，目前纯秸杆的燃烧技术还不是很理想，一般生物质电厂的秸杆所占比例，还不到所发电燃料的50%，严重限制了秸杆的充分利用和影响了生物发电企业的经济效益，随着国家发改委会同环保部和农业部下达加强农作物秸秆综合利用和禁烧工作的通知和国家发改委、国家能源局等16部委联合下发关于推进供给侧结构性改革防范化解煤电产能过剩风险的意见的落实，为生物质发电带来了空前的利好，秸杆禁烧政策的落实，为秸杆的收集带来了利好，加强秸杆的充分利用，加大纯秸杆发电力度显得更加迫切，一方面政府禁烧，秸杆类燃烧必须找到出路，生物发电厂秸杆利用是不二选择，另一方面秸杆发电可降低发电成本，为生物质发电提供可持续发展的潜力，在相关研究领域，主要要针对秸杆燃烧理论的是固定床的秸杆燃烧特性及往复炉排燃烧的相关理论研究，对水冷振动炉排的研究还不多，利用纯秸杆发电在运行调整中存在带不满负荷、主汽温度偏低、冒正压等情况，导致对大量烧秸杆存在畏难情绪。
目前国能生物发电公司发电项目，均是引进丹麦技术、水冷振动炉排锅炉，黄杆锅炉主要设计燃料为小麦秸杆或者为棉杆等，与实际入炉燃料均存在较大差异大，导致入炉秸杆类燃料比例低的问题，因此，进行生物质锅炉纯秸杆发电的燃烧运行调整，为纯秸杆的高效燃烧发电提供依据和经验，具有重要的理论意义和实用价值。
一台110t／h高温高压秸秆锅炉受热面的结构设计
研究 与开发 ・
一 台 １０ｔｈ高温 高压秸 秆锅 炉受 热面 的结 构设计 １ ／
文 章 编 号 ：０４８ ７ （０ ０ ０ －１０ １０ — ４ ２ １ ）６０ －５ ７
一
台 １０ｔｈ高温高压秸秆锅 炉 １ ／ 受 热 面 的结 构 设 计
叶 雯 朱 永 忠。 ，
一
高压秸秆直燃锅炉在炉膛 、 过热 器、 省煤器和空气预热 器等各个受 热面从参数选 取、 料选择 、 材
结 构 设 计 等 各 方 面 所 采 取 的防 治 措 施 。
关键词 ： 秆特性 ； 秸 防结 焦 ； 防腐 蚀 ； 热 面 结 构 设 计 受 中 图分 类 号 ： Ｋ ２ Ｔ ２９ 文 献标 识码 ： Ａ
ａ ｄ ａ ｒｐ ｅ— ｈ ａｅ ｓ ｎ ｉ ｒ ｅ ｔｒ ． Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ｔ ａｗ ｈａ ａ ｔ ｒｓｉｓ；ｃ ｋｅ ｐｒ ｖ ｎｔｏ ；ａ ｉ—ｃ ｒ ｉ ｎ；ｓ ｒ ｔ ｅ ｄｅ ｉ ｏ ａ ｕｒａｃ ｓ ｓｒ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｅ ｅ ｉｎ ｎｔ ｏｒ ｏｓｏ ｔｕｃ ｕｒ ｓｇｎ ｆｈｅ ｔｓ ｆ ｅ
（ ． 锡华 光锅 炉股份 有 限公 司 ， １无 无锡 ２ ４ ２ ； １０ ８
２ ．无 锡锡 能锅 炉股份 有 限公 司 ， 无锡 ２ ４ ３ ） １ １２
摘
要： 针对秸秆燃料 的易结焦 、 易积灰和易腐蚀性等特性 ， 主要介绍 了一 台 １０ｔｈ高温 １ ／ 第一作者 ： 叶雯 （ ９４ １６
能转 换 工 程专 业 ， 毕
炉设计研发工作。
Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｇ ｅ ｓ ｒ ｔ ａ Ｄｉ ｅ ｔ— ｆｒ ｄ Ｂｏ ｌ ｒ 业 后 一 直 从 事 各 种 锅 ｍ ｅ ａ ｕ ｅ ａ ｄ Ｈｉ ｈ Ｐｒ ｓ ｕ ｅ Ｓ ｒ ｗ ｒ ｃ — ｅ ｉ ｉ ｅ
生物质锅炉毕业设计
生物质锅炉毕业设计生物质锅炉毕业设计随着环境保护意识的增强和可再生能源的重要性日益凸显，生物质锅炉作为一种清洁、高效的能源利用设备，正逐渐受到人们的关注和重视。
本文将探讨生物质锅炉的毕业设计，旨在为读者提供一些设计思路和技术指导。
首先，生物质锅炉的基本原理和工作流程是设计的核心。
生物质锅炉利用生物质作为燃料，通过燃烧产生热能，再将热能转化为蒸汽或热水，用于供暖、发电或工业生产。
设计时需要考虑生物质的种类、含水率、热值等因素，以及锅炉的燃烧方式、热交换效率等参数，以确保系统的稳定运行和高效利用能源。
其次，设计中需要考虑的一个重要问题是生物质锅炉的燃烧特性和环保性能。
生物质燃烧产生的废气中含有多种有害物质，如颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等，对环境和人体健康造成潜在风险。
因此，在设计中需要采取相应的措施，如燃烧控制技术、烟气净化装置等，以降低废气排放的浓度和污染物的含量，保护环境和人类健康。
第三，设计中需要考虑的是生物质锅炉的热效率和能源利用效果。
生物质锅炉的热效率是指燃料的能量转化为热能的比例，直接影响到系统的能源利用效果和经济性。
在设计中，可以采用一些提高热效率的技术，如余热回收、热泵等，以最大限度地利用燃料的能量，减少能源浪费和运行成本。
此外，设计中还需要考虑生物质锅炉的安全性和可靠性。
生物质锅炉在运行过程中，存在着一些潜在的安全隐患，如燃烧不完全、爆炸、烟气逆流等。
因此，在设计中需要充分考虑这些因素，采取相应的安全措施，如燃烧控制系统、烟气监测系统、自动停机装置等，以确保系统的安全运行和人员的生命财产安全。
最后，设计中还需要考虑生物质锅炉的运行管理和维护。
生物质锅炉作为一种复杂的设备，需要定期进行运行检查、维护保养和故障排除。
设计中可以考虑一些智能化的管理和监控技术，如远程监控系统、故障诊断系统等，以提高设备的运行效率和可靠性，降低运行成本和维护费用。
综上所述，生物质锅炉的毕业设计涉及到多个方面，包括基本原理和工作流程、燃烧特性和环保性能、热效率和能源利用效果、安全性和可靠性、运行管理和维护等。
秸秆捆烧直燃生物质锅炉的设计
ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００９－３２３０.２０２１.０３.０１０秸秆捆烧直燃生物质锅炉的设计刘凤磊ꎬ万显君(海伦市利民节能锅炉制造有限公司ꎬ海伦１５２３００)摘㊀要:秸秆捆烧直燃生物质锅炉在国内一些地区已经有了应用ꎬ但目前现有秸秆捆烧锅炉存在一些弊端ꎬ如不能确保秸秆充分燃烧ꎬ秸秆在锅膛内只有能依靠炉排下面给风自然燃烧ꎬ燃烧速度不仅慢ꎬ而且秸秆燃料燃烧不充分ꎬ热效率低等ꎮ文中介绍了秸秆捆烧直燃生物质锅炉设计方法ꎬ可供锅炉设计者参考ꎮ关键词:秸秆ꎻ秸秆捆ꎻ直燃ꎻ生物质锅炉中图分类号:ＴＫ２２２㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１００９－３２３０(２０２１)０３－００３３－０３ＤｅｓｉｇｎｏｆＳｔｒａｗＢｕｎｄｌｅＢｕｒｎｉｎｇＤｉｒｅｃｔＦｉｒｅｄＢｉｏｍａｓｓＢｏｉｌｅｒＬＩＵＦｅｎｇ－ｌｅｉꎬＷＡＮＸｉａｎ－ｊｕｎ(ＨａｉｌｕｎＬｉｍｉｎＥｎｅｒｇｙＳａｖｉｎｇＢｏｉｌｅｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＨａｉｌｕｎ１５２３００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＳｔｒａｗｂｕｎｄｌｅｂｕｒｎｉｎｇｄｉｒｅｃｔｆｉｒｅｄｂｉｏｍａｓｓｂｏｉｌｅｒｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｓｏｍｅａｒｅａｓｏｆＣｈｉｎａꎬｂｕｔｔｈｅｒｅａｒｅｓｏｍｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｓｔｒａｗｂａｌｅｂｕｒｎｉｎｇｂｏｉｌｅｒ.Ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅꎬｉｆｔｈｅｓｔｒａｗｃａｎｎｏｔｂｅｆｕｌｌｙｂｕｒｎｅｄꎬｔｈｅｓｔｒａｗｃａｎｏｎｌｙｂｅｎａｔｕｒａｌｌｙｂｕｒｎｅｄｂｙｔｈｅａｉｒｓｕｐｐｌｙｕｎｄｅｒｔｈｅｇｒａｔｅｉｎｔｈｅｂｏｉｌｅｒｃｈａｍｂｅｒ.Ｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｓｐｅｅｄｉｓｎｏｔｏｎｌｙｓｌｏｗꎬｂｕｔａｌｓｏｔｈｅｓｔｒａｗｆｕｅｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｉｓｎｏｔｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔꎬａｎｄｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｌｏｗ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｓｔｒａｗｂｕｎｄｌｅｂｕｒｎｉｎｇｄｉｒｅｃｔｆｉｒｅｄｂｉｏｍａｓｓｂｏｉｌｅｒꎬｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｒｅｆｅｒｒｅｄｂｙｂｏｉｌｅｒｄｅｓｉｇｎｅｒｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｔｒａｗꎻｓｔｒａｗｂｕｎｄｌｅꎻｄｉｒｅｃｔｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎꎻｂｉｏｍａｓｓｂｏｉｌｅｒ０㊀引㊀言收稿日期:２０２０－１２－２６㊀㊀修订日期:２０２１－０２－０８作者简介:刘凤磊(１９９０－)ꎬ男ꎬ助理工程师ꎬ从事生物质锅炉产品的设计与研发工作ꎮ近年来ꎬ煤炭利用带来的环境问题日益突出ꎬ根据国务院发布«大气污染防止行动计划»ꎬ逐步淘汰低容量ꎬ环保不达标的燃煤锅炉ꎬ因此当务之急是寻找一种清洁环保的再生能源ꎬ然而生物质能是世界上一种可利用再生的绿色环保能源ꎬ是煤炭理想的替代者ꎬ生物质具有挥发分比重大㊁碳活性强㊁燃烧后排放物对环境危害小ꎬ生物质能的应用得到世界范围的关注ꎮ我国秸秆资源丰富ꎬ可用量大ꎬ生物质秸秆燃烧利用也逐渐被人们重视起来ꎬ生物质秸秆制成成型燃料在进行燃烧ꎬ加工后燃料的密度大ꎬ单位体积热值高ꎬ由于成型燃料燃烧后灰熔点温度比其燃烧时的温度要低ꎬ所以极易产生结焦现象ꎬ而且大大的消耗了电力资源ꎬ成型设备造价和用来维修设备的费用也很高ꎻ秸秆燃料直接进行燃烧时ꎬ由于体积和密度小ꎬ运输也不方便ꎬ费工费力ꎬ限制了秸秆直接散烧的应用ꎬ秸秆捆烧直燃与上述两种情况相比ꎬ具有密度适中ꎬ秸秆捆运输方便ꎮ而打捆生物质水分一般高达３５％~４５％ꎬ直燃燃烧出现着火困难ꎬ燃烧不彻底ꎬ燃烧效率低ꎬ如果打捆生物质在燃烧前干燥ꎬ将水分将至２５％以下ꎬ然后成捆秸秆直接送入炉内燃烧这种方法最经济ꎬ所以ꎬ秸秆捆烧直燃生物质锅炉有着广阔的发展前景ꎮ３３２０２１年第３期(总第２７９期)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀应用能源技术㊀１㊀独特的秸秆捆烧直燃生物质锅炉的结构由于秸秆与煤燃烧比较相似ꎬ因此一些秸秆捆烧锅炉与燃煤锅炉结构也比较相似ꎬ层状燃烧锅炉也是秸秆捆烧直燃锅炉的最为相似炉型ꎬ根据生物质秸秆的燃烧特点ꎬ设计秸秆捆烧直燃生物质锅炉具有一些独特结构ꎬ可供参考ꎮ(１)锅炉本体锅炉本体是由锅壳和炉膛等组成ꎬ炉膛顶部设置有锅壳ꎬ后拱㊁前拱㊁隔离墙把炉膛分成三个燃烧室ꎬ分别是半气化燃烧室㊁强化燃烧室㊁固定碳燃烧室ꎻ后拱固定在炉膛后端ꎬ前拱固定在炉膛前端ꎬ隔离墙固定在后拱与前拱之间ꎬ半气化燃烧室是由隔离墙㊁前拱与炉膛围成的ꎬ强化燃烧室是由后拱顶壁㊁隔离墙与炉膛围成的ꎬ固定碳燃尽室是由后壁下壁㊁隔离墙与炉膛围成ꎬ在固定碳燃尽室内设有拨料装置ꎬ喷火口设在隔离墙上ꎻ烟气出口设在后拱的前端ꎬ出烟口设在强化燃烧室的后上部ꎬ燃烧后的烟气由出烟口排向烟道ꎮ在炉膛固定碳燃尽室内设置拨料装置ꎬ可以使未燃尽的秸秆在拨料装置的作用下充分燃烧ꎬ同时半气化燃烧室㊁固定碳燃尽室和强化燃烧室实现了分级燃烧ꎬ不仅提高了燃烧效果ꎬ而且所产生的氮氧化物浓度低ꎬ达到了节能环保的效果ꎬ(２)秸秆干燥破包室(炉前料斗)锅炉本体的进料口前设置有秸秆干燥破包室(炉前料斗)ꎬ破包装置设在秸秆干燥破包室内ꎬ秸秆捆经破包装置破包后秸秆通过锅炉本体的进料口进入炉膛和链条炉排上ꎬ秸秆干燥破包室内可以放置秸秆捆２至３个ꎬ在第１个秸秆捆在秸秆干燥破包室内破包的同时第２和第３个秸秆捆受到烟气的辐射进行烘干ꎬ烘干后的秸秆其水分下降ꎬ有利于秸秆在炉膛内燃烧ꎬ破包后的秸秆密度小ꎬ燃烧时温度达不到结焦时的灰熔点ꎬ不易结焦ꎮ解决了打捆秸秆无需加工成成型燃料ꎬ省去中间加工环节ꎬ降低了成本ꎬ提高了经济效益ꎮ(３)链条炉排在秸秆干燥破包室和锅炉本体上面设置有链条炉排ꎬ其下方沿其输送方向设有多个等压风室ꎬ可实现连续向炉膛进料ꎬ连续向除渣机出渣ꎬ连续向炉膛给风ꎮ１.锅炉本体㊀２.锅壳㊀３.炉膛㊀４.后拱㊀５.前拱㊀６.隔离墙㊀７.半气化燃烧室㊀８.强化燃烧室㊀９.固定碳燃尽室１０.喷火口㊀１１.烟气出口㊀１２.链条炉排㊀１３.秸秆干燥破包室㊀１４.破包装置㊀１５.拨料装置㊀１６.等压风室４３㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀应用能源技术㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２１年第３期(总第２７９期)㊀㊀(４)生物质锅炉炉膛容积㊁炉排面积㊁炉排速度由于生物质秸秆燃料燃烧的挥发分高ꎬ要求炉膛温度低ꎬ防止燃料在炉内结焦ꎬ减少ＮＯｘ的生成ꎬ所以要求生物质锅炉炉膛容积要与燃煤锅炉相比增大一些ꎮ由于生物质秸秆燃料的特点ꎬ其含碳量较小ꎬ易着火燃烧ꎬ自然堆积密度很小ꎬ其热值偏小ꎬ所以秸秆捆烧锅炉与燃煤锅炉相比ꎬ炉排面积可适量减少ꎬ同时为了达到锅炉出力ꎬ需要提升生物质燃料的料层密度和加快炉排速度ꎬ但是不要过快的提高炉排速度会影响生物质秸秆中固定碳的完全燃尽ꎮ燃煤和生物质燃料燃烧是的料层厚度和炉排速度燃料名称低位热值Ｋｃａｌ/ｋｇ自然堆积密度ｋｇ/ｍ３料层厚度/ｍｍ炉排最快速度ｍ/ｈⅡ类燃煤４２００~４５００７５０~１０００８０~９０４破包农作物秸秆２８００~３０００１００１８０~２００２０秸秆颗粒３２００~３４００>６００８０~１００５.２㊀㊀(５)生物质锅炉炉拱㊁炉膛配风秸秆捆烧直燃生物质锅炉通过前拱㊁后拱和隔离墙将锅炉炉膛隔成三个室ꎬ分别是半气化燃烧室㊁强化燃烧室和固定碳燃尽室ꎬ实现生物质燃料挥发分的析出㊁燃烧ꎻ固定碳的燃烧及燃尽ꎬ生物质秸秆燃料的特性ꎬ易着火燃烧ꎬ生物质炉膛的绝热燃烧温度相对比较可以低些ꎬ设计时要求前拱可以高一些ꎬ并且要短ꎬ后拱要求覆盖面要减少很多ꎬ中间隔离墙布置的合理ꎬ以延长烟气在炉膛内的燃烧时间ꎬ使炉膛内烟气达到充分燃烧燃尽ꎮ生物质秸秆突出的特点就是挥发份高ꎬ在炉膛内通过二次风可以对炉内的烟气进行扰动ꎬ使烟气和二次风中的氧气充分混合ꎬ挥发分得到完全燃烧ꎬ所以合理配置二次风是烧好秸秆捆烧锅炉的基本条件ꎮ(６)生物质锅炉热效率及锅炉除尘生物质秸秆易燃烧而且固定碳含量小等特点ꎬ造成生物质燃料在炉排前段燃烧激烈ꎬ炉排中㊁后段只有少量固定碳的燃烧ꎬ使生物质锅炉炉床的配风处理比较困难ꎬ要保证生物质燃料充分燃烧ꎬ供给生物质的空气量(过量空气系数)普遍较大ꎬ这样就增加了锅炉排烟热损失ꎮ由于生物质燃料灰分大ꎬ生物质锅炉受热面易积灰ꎬ导致锅炉受热面传热下降ꎬ是造成目前生物质锅炉热效率低的原因ꎬ因此ꎬ合理布置一㊁二次风ꎬ控制好风量㊁风压㊁供风位置是最有效提高生物质锅炉热效率的措施ꎬ此外ꎬ合理布置炉拱㊁中间隔离墙延长燃烧后烟气在锅炉炉膛内的停留时间ꎬ保证燃料挥发分得到充分燃烧燃尽ꎬ换热面上的积灰得到及时清理ꎬ锅炉的热效率得到很大的提高ꎮ生物质燃料灰分大ꎬ生物质锅炉的烟尘㊁粉尘含量相对较大ꎬ硫化物和氮氧化合物含量较小ꎬ并且烟气中粉尘密度及颗粒都很小ꎬ除尘方法可以采用布袋除尘器ꎬ但是为了防止大颗粒火星进入ꎬ烧坏布袋除尘器ꎬ可以采用联合除尘ꎬ即离心除尘在前ꎬ后加布袋除尘ꎮ２㊀结束语秸秆捆烧直燃生物质锅炉的独特结构ꎬ生物质秸秆燃料在环保和经济方面等有诸多优点ꎬ使秸秆捆烧生物质锅炉得到越来越多的普及和应用ꎮ生物质捆烧直燃锅炉在我国起步比较晚ꎬ秸秆捆烧直燃技术不太成熟ꎬ但是通过锅炉技术人员的共同努力完善ꎬ秸秆捆烧直燃锅炉一定会有更好㊁更广阔的发展前景ꎮ参考文献[１]㊀鲁㊀杰ꎬ张㊀品ꎬ王㊀炯ꎬ等.秸秆打捆燃料锅炉的研制[Ｊ].河南科学ꎬ２０１９ꎬ３７(１２):１９５５－１９６２. [２]㊀贾吉秀ꎬ姚宗路ꎬ赵立欣ꎬ等.秸秆捆烧锅炉设计及其排放特性研究[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１９ꎬ３５(２２):１４８－１５３.[３]㊀鲁㊀杰.秸秆打捆燃料锅炉的设计与研究[Ｄ].河南农业大学ꎬ２０１９.５３２０２１年第３期(总第２７９期)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀应用能源技术㊀。
SZW型燃秸杆颗粒往复炉排热水锅炉设计说明
燃秸杆颗粒等生物质燃料往复炉排热水锅炉设计说明编制: 毕耀柏校对: 刘惠娟审核: 戈军长春吉达环保锅炉制造有限公司一、概述长春吉达环保锅炉制造有限公司是于2007成立的具有B 级锅炉制造资质的环保锅炉制造企业。
我公司的服务宗旨是适应国内外环保政策以开发环保、高效、节能的锅炉产品为主导。
根据国家总体环保政策导向，我们积极开发了燃用生物质燃料的系列锅炉产品，为社会提供节能高效的环保产品。
下面详细介绍我公司的这一方面产品。
我们所说的生物质燃料是指：木质燃料，包括废弃木材、木材工厂加工的各种废料，如废单板，木屑、锯末、砂光粉等。
草本植物燃料，如各种秸杆成品（加工成一定尺寸）。
稻壳等粮食加工后的皮壳。
泥碳以及劣质褐煤。
此外还有糠醛渣、柑蔗渣等。
我公司目前主要生产40吨以下的这些产品的热水与蒸汽锅炉，如果用户有特殊要求我们可以为您特殊进行设计制造满足您使用要求的产品。
下面介绍该系列产品主要特点和结构。
二、产品结构与设计特点：1）以燃用秸杆及碎木屑等生物质燃料的锅炉我们主要有以下几种：第一种：只燃用秸杆颗粒的产品，对于6吨以上的锅炉采用国内普遍采用并深受欢迎的长短锅筒纵向布置、上下两体组装型锅炉型式。
而对于6吨以下的锅炉则采用单锅筒纵向布置，同时采用最新的低应力管板、螺纹烟管和八字烟道的技术、锅炉也采用上下两体组装而成。
或者是双锅筒横置式水管锅炉。
同时、针对对于秸杆和碎木屑及泥煤等燃料的特点相应配以链条炉排或往复炉排。
我们知道、这些生物质燃料有一个共同特点就是，低含碳量，低热值，高挥发份、低灰分，高水份。
在此以前也有很多厂家和设计人员生产过燃烧这些燃料的锅炉但效果并不好。
我们企业就是从这些特点入手、认真分析，进行了大量的调查研究，开发出了具有我厂特色的燃生物质燃料系列锅炉。
对于燃秸杆颗粒锅炉，10吨以上我们配用了瓦房店生产的小鳞片式链条炉排，10吨以下我们配用往复炉排或固定炉排。
针对生物质燃料的特点，我们采用相对于燃煤锅炉炉排宽度宽很多、同时炉排面积加大20%的设计原则。
48t生物质锅炉的技术改造案例
48t/h生物质锅炉的技术改造案例原文出自于豫鑫锅炉：/article/6481.html48t/h黄秆生物质锅炉炉排，经过运行证明设计容量不够，设计单位和生物质锅炉厂认为炉排做小了。
燃料在炉排高端很难着火，燃烧不能形成强烈结构，燃烧时间不够，炉渣含碳量达到20%以上，影响了经济效益。
为了满足容积热负荷的需要，进行了设备改造。
一、生物质锅炉进行过的改造1．炉排加装风帽炉排更改了风帽，下部孔径为lOmm,钻孔孔径为5mm,炉排自上而下隔三排更改一排，新加风帽共计15排，其中炉排两侧各有两列，后部一排为三孔风帽。
设想为炉排中端加强风量，形成强烈燃烧，在炉排中端建立高温高效燃烧。
但是，改造后的炉排破坏了生物质床层燃烧结构，由于中端风帽的作用，燃料堆积到高端，与中端形成了断层。
无法建立起燃烧结构，燃烧时间不足。
当燃料水分大、灰分高的时候，只有炉排中端着火、燃烧，这样就缩短了炉排的利用面积，产生的容积热量不可能满足受热面的吸热量。
燃料来不及燃烧就排出，燃料水分大的时候，灰渣含碳量大于20%。
经过运行实践论证，中端炉排风帽严重影响了生物质锅炉床层燃烧的平衡性，炉排形成了断层燃烧，高端燃料堆积、燃烧空间小、燃烧时间短，发生了严重的不完全燃烧。
于是去掉了炉排风帽，恢复了原设计。
2．加装取料仓干燥风为了干燥燃料，在二次风管道引出热风到取料仓，经过运行试验，未能取得理想效果，已经割去。
3．封堵上二次风利用热风干燥燃料，风源取自上二次风。
将炉前上二次风口进行封堵。
使用效果不是太好，现在已经恢复。
4．改造除尘器在历次停机检查过程中发现生物质锅炉除尘器旁路管道弯头处容易积灰，造成旁路烟道通流面积减小，甚至堵塞，致使机组无法在除尘器检修或启停时投运旁路，将弯头割除后与主管道采用直管段连接方式。
5．增加卫燃带在下部炉膛后墙以及左右墙增设卫燃带，卫燃带厚度约为20mm，以提高炉膛温度。
经过运行实践证明，此改造已经没有太大的实际意义了。
秸秆生物质燃料锅炉的设计实践
质， 主要是可燃气体 和油类物质 。产生 的燃料可
供锅 炉设 备进行 能 量的转 换 。一 台 ５ Ｔ秸秆 发 电 ０ 锅 炉燃 烧设备 采 用 热 分解 反 应 系 统 ， 国 外专 利 系 技 术 ， 膛 与燃烧 设备 连接形 成整 体 ， 分解 产生 炉 热 的可 燃气 体在 炉 膛 内完全 氧 化 燃 烧 ， 热 量传 递 将 给工 质 ， 实现 能 量 的 转换 。 以下 结 合其 他一 些 应
实践 ， 绍秸 秆 生物质 燃 料 锅 炉 的设 计 方 法 和 特 点 ， 此 类 产 品 的 开发 设 计 提 供 有 益 的 借 鉴 介 为
关键 词 ： 生物质 燃料 ； 炉 ； 秆 锅 秸
中图分类 号 ：Ｋ Ｔ６
文献 标识 码 ： Ｂ
文章编 号 ：０ ９ ２０ ２ ０ ）２—０ ２ ０ １０ —３ ３ （０ ８ ０ ０３— ３
Ｔｈ ｓｇ ｎ ａ ｔｃ ｆ Ｓ ｒ ｗ ＆ Ｓ ａ ｋ Ｂｉ ｍ ａ ｓ Ｆｕ ｌＢｏ ｌ ｒ ｅ Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｐｒ ｃ ｉ ｅ ｏ ｔ ａ ｔｌ ｏ ｓ ｅ ｉ ｅ
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（ ｅｙｅａ ｈｎｔｅｆ ｅ ｎｊｎ ｐ ｖｃ，ｅ ｇ ｎ Ｈｒｎ ５ ０） ｅ ｒ ｓｒ ｓ ｔｏＨｉ ｇａ ｏｎ ｎａ ｉ ￣ ａ ｉ１ ０１ ｎ ｇ ｒｅ ｃｉｔ ｌ ｉｇ ｒ ｉｅ ｏｉ ｕ ｏ ａ ｂ ０
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２０ ０８年第 ２期 （ 总第 １２ ） ２期
应用 能源技 术
２ ３
秸秆 生物 质 燃 料 锅 炉 的设 计实 践
刘 惠 宁 （ 黑龙 江省 能 源研 究所 ， 黑龙 江 哈 尔滨 １００ ） ５ ０ １
130t振动炉排生物质锅炉设计说明
生物锅炉设计说明一、锅炉简介本锅炉是采用丹麦BWE公司先进的生物燃料燃烧技术的130t/h振动炉排高温高压蒸汽锅炉.锅炉为高温、高压参数自然循环炉，单锅筒、单炉膛、平衡通风、室内布置、固态排渣、全钢构架、底部支撑结构型锅炉。
本锅炉设计燃料为棉花秸秆，可掺烧碎木片、树枝等.这种生物质燃料含有包括氯化物在内的多种盐，燃烧产生的烟气具有很强的腐蚀性。
另外它们燃烧产生的灰分熔点较低，容易粘结在受热面管子外表面,形成渣层，会降低受热而的传热系数。
因此:在高温受热段的管系采用特殊的材料与结构，以及有效的除灰措施，防止腐蚀和大量渣层产生。
本锅炉采用振动炉排的燃烧方式。
锅炉汽水系统采用自然循环，炉膛外集中下降管结构。
该锅炉采用"M”型布置，炉膛和过热器通道采用全封闭的膜式壁结构，很好的保证了锅炉的密封性能。
过热蒸汽采用四级加热,两级喷水减温方式,使过热蒸汽温度有很大的调节裕量，以保证锅炉蒸汽参数。
尾部竖井内布置有两级省煤器、一级高压烟气冷却器和两级低压烟气冷却器.空气预热器布置在烟道以外,采用水冷加热的方式，有效的避免了尾部烟道的低温腐蚀。
锅炉采用轻柴油点火启动，在炉膛右侧墙装有启动燃烧器。
锅炉室内布置，购价全部为金属结构,按7级地震烈度设计。
二、设计规范及技术依据-1996版《蒸汽锅炉安全技术监察规程》—JB/T6696-1993《电站锅炉技术条件》—DL/5047—1989《电力建设施工及验收规范》(锅炉机组篇)—GB12145—1989《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》—GB10184-1988《电站锅炉性能试验规程》—GB13223-1996《火电厂大气污染排放标准》—GB12348—1999《工业企业厂界噪声标准》等有关国家标准。
其中设计技术依据：—锅炉热力计算按《锅炉机组热力计算标准方法》—强度计算按GB9222—2008《水管锅炉受压元件强度计算》—烟风阻力计算按《锅炉设备空气动力计算标准方法》等锅炉专业标准三、供用户资料根据《蒸汽锅炉安全技术监察规程》要求,并且保证用户进行锅炉安装、运行、维护和检修有必要的技术依据和资料，锅炉随机提供详尽的技术资料，供用户资料详见:W1305100TM《供客户图纸清单》W1305100JM《供客户技术文件清单》四、锅炉主要技术经济指标和有个数据1、锅炉参数额定蒸发量：130t/h额定蒸汽压力：9。
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秸秆生物质燃料锅炉的设计实践刘惠宁(黑龙江省能源研究所,黑龙江哈尔滨150001)摘 要:通过对秸秆生物质燃料特性的简要阐述,结合一台生物质热分解燃料锅炉的设计实践,介绍秸秆生物质燃料锅炉的设计方法和特点,为此类产品的开发设计提供有益的借鉴经验。
关键词:生物质燃料;锅炉;秸秆中图分类号:TK6 文献标识码:B 文章编号:1009-3230(2008)02-0023-03The Design and Practice of Stra w&Stalk Biom ass Fuel BoilerLI U Hui-ning(energy research insttute of H eilongjiang province,H eilogjiang H arbin150001)Abstract:The paper expatiate on the character of biomass fuel briefly,combining with one boiler’s de2 sign practice,introducing the design character of the biomass fuel boiler,offering a available experience for similarity boiler design.K ey w ords:biomass fuel;boiler;straw&stalk0 前言秸秆生物质燃料是指将农业生产中产生的稻秆、油菜秆、玉米秆、麦秆、林业废弃物等生物质在特制的设备中,通过热化学反应方法,产生可燃物质,主要是可燃气体和油类物质。
产生的燃料可供锅炉设备进行能量的转换。
一台50T秸秆发电锅炉燃烧设备采用热分解反应系统,系国外专利技术,炉膛与燃烧设备连接形成整体,热分解产生的可燃气体在炉膛内完全氧化燃烧,将热量传递给工质,实现能量的转换。
以下结合其他一些应用研究和锅炉设计特点,对秸秆生物质燃料锅炉的设计进行阐述。
1 秸秆生物质燃料的特点秸秆生物质燃料的应用主要是通过特制设备将秸秆高温分解和气化,以及垃圾焚烧和热分解,收稿日期:2007-01-10 修订稿日期:2007-01-10作者简介:刘惠宁(1967～),男,1989年毕业于大连理工大学,热能工程专业,高级工程师,现从事能源领域技术开发,项目咨询,工程设计和能源监测等工作。
是一种相对比较清洁的燃烧方式。
通过生物质获得燃料过程比较复杂,对于制取燃料设备类型、工艺流程、反应条件、催化剂的种类、原料的性质和粉碎等条件的不同,其反应过程和可燃产物也不尽相同。
综合有关方面的研究资料,我们知道秸秆生物质燃料主要有以下特点: 表1 未经处理的杨木和玉米秸秆热解产品组成(%干基)种 类成 分杨木、枫木、松木热解温度500-510℃玉米热解温度480-500℃热解气9-1323-24半焦12-1518-19水9-12>5热解油63-6842-52热解油组成乙酸 5.4-6.313.0总酸8.4-11.415.8醇和酮 1.5-4.011.7羟基乙醛 6.5-10-热解木素16-25-322008年第2期(总第122期) 应用能源技术 (1)属高挥发份、低炭化度、高含氧物料。
挥发份含量平均高达75%～85%,非常有利于燃料燃烧。
而炭含量程度平均仅为37%,但以固定炭含量为标志的炭化程度平均为17%,发热量却平均高达36%。
这表示可燃组份中,含量仅为1/6的固定炭其发热量却占1/3。
含氧量平均值高达33.18%。
(2)可燃分解物含量丰富。
秸秆75%的纤维素和半纤维素的热分解产物形成挥发份,其主要成份是焦油、木醋液、酸、醇等重分子,在热态下以气态形式存在。
在高于600℃时,则发生再裂解反应,产生部分可燃气体。
这样,可燃气体中木焦油、木醋、木酸液分子量下降,而较重分子的烷、烯、苯仍以气态成为燃料的可燃成份参与燃烧。
如表1未经处理的杨木和玉米秸秆热解产品的成分。
(3)燃料水分变化范围比较大,一般在5%～60%之间。
表2为某秸秆发电项目燃料组份特性。
表2 某秸秆发电项目燃料特性燃料工作基成分燃料1燃料2燃料3燃料4C ar(%)39.9443.2534.8831.16Har(%) 4.09 4.43 3.57 3.19 Oar(%)35.5538.431.0427.73Nar(%)0.760.840.660.59Sar(%)0.130.140.110.1W ar(%)14.172433Aar(%) 5.43 5.88 4.74 4.23Vdaf(%)80.4280.4280.4280.24Q ar(K J/K g)1468016024.6712439.2510845.73 (3)生物质中纤维素潜热增值。
纤维素的热分解产物焦油、木醋液及苯、酮、烷类重分子部分其凝聚的能量为15%～20%。
在高温条件下,重分子裂解燃烧可释出能量。
(4)燃烧产生的秸秆灰分化合物类型较多。
生物质的灰含量随生物质的种类、产地的不同而不同,并受种植条件的影响。
一般地,生物质中灰分含有:Ca、A1、Mg、Na、K、Fe、O、Si、C1等化合物,还有少量的Zn、P等。
2 锅炉的结构布置一方面由于秸秆生物质燃料与传统的燃煤和油气燃料在特性上有较大的不同,另一方面由于秸秆生物质燃料锅炉的设计上可供借鉴的资料和经验比较欠缺,因此我们对总体布置和方案的确定极为慎重。
通过现有锅炉的类型并结合秸秆热分解设备的特点,确定了如图1的锅炉布置方案。
图1 锅炉布置图根据秸秆生物质燃料的特性和业主工程师的要求,并结合有关煤及燃油燃气燃锅炉受热面布置,我们确定了本炉受热面布置的有关数据如表3 表3受热面布置特性数据名称水冷壁凝渣管束高温过热器低温过热器省煤器管径Φ=76×5Φ=76×5Φ45×4.5Φ45×4.5Φ38×3.5材料20G G B531020G G B531015CrM oG20G G B531020G G B5310节距S=100S1=300S2=300S1=160S2=120S1=160S2=120S1=110S2=800 从表中数据可以看出,与燃煤和燃油燃气锅炉相比,对流受热面的结构布置采用了较大的管节距。
各流受热面选取大管节距,是为了有效地降低了烟气流速,保证了良好的烟气流通性,减少了管壁的积灰和结渣,降低了对流烟气对管壁的磨损和腐蚀,从而提高了对流受热面的使用寿命。
另外,省煤器蛇行管均成顺列逆流结构,为有效地防止磨损和腐蚀以及工质沸腾,最上一组省煤器管经过镀锌处理。
3 锅炉热力计算经过对锅炉设计任务书所提供的燃料数据的分析转化,锅炉规范和燃料特性数据如表442 应用能源技术 2008年第2期(总第122期) 表4锅炉规范和燃料特性数据表锅炉技术规范燃料特性数据名 称符号单位数值名 称单位数值额定蒸发量D T/h50Car%39.94额定工作压力P MPa5Har% 4.09过热蒸汽温度tgq℃470Oar%35.55给水温度tgs℃120Nar%0.76冷空气温度tlk℃20Sar%0.13排烟温度℃℃～180W ar%14.1Aar% 5.43Vdaf%80.42Q d w ar K J/K g14680 锅炉机组热平衡计算,这部分的计算与传统的计算方法几乎没有什么不同,锅炉热效率计算结果如表5所示。
表5锅炉热效率计算表序号热损失(%)计算值(%)1排烟损失q211.762化学未完全燃烧损失q313机械未完全燃烧损失q404散热损失q515灰渣物理热损失q60锅炉热效率86.24 在受热面的传热计算中,主要是传热系数的计算与传统计算有较大的不同,最后经过对秸秆热分解产物的分析,我们借鉴了燃油燃气锅炉传热计算过程中的一些方法,并参照燃煤锅炉的计算来进行。
计算过程的不同之处主要在炉膛黑度、火焰黑度包括发光和不发光火焰黑度、烟气黑度方面综合了传统的三种燃料热力计算的方法。
计算的汇总如表6 表6热力计算汇总表序号名 称符号单位炉膛凝渣管高温过热器低温过热器省煤器1受热面积H m2358.6326.965318.08471.8852292.5 2烟气入口温度θ′℃1222.7799779647515 3烟气出口温度θ″℃799779647515180 4工质入口温度t′℃328271120 5工质出口温度t″℃470394271 6烟气平均流速W y m/s11.27 6.77 4.89 5.5 7工质平均流速w m/s9.8517.930.73 8平均温压Δt℃518314248.5123.5 9传热系数K K w/m2℃0.05370.04910.03960.0406 10传热量Q cr K w5468.43249.281629.771543.253820.15 11锅炉热效率η%86.244 本锅炉所具有的主要特点(1)燃烧设备采用国外专利技术。
锅炉所采用的热分解反应系统系国外专利技术,在技术方面比较成熟,安全可靠。
(2)炉膛采用整体膜式水冷壁。
膜式壁将炉墙全部遮蔽,有效地保护了炉墙,使炉墙温度大大降低,并使炉墙厚度减薄,减轻了炉墙重量;同时使炉膛具有较好的密封性和良好的传热特性,有效地提高了锅炉效率。
(3)锅炉燃烧清洁环保。
与常规燃料相比,燃烧生成物对环境污染小,甚至几乎没有污染,秸秆生物质燃料属于清洁燃料。
(4)对流受热面采用较大的管节距。
对流受热面选取大管节距,顺列布置,有效地降低了烟气流速,保证了良好的烟气流通,有效降低对流烟气对管壁的磨损,减少了管壁积灰和结渣,从而提高对流受热面的使用寿命。
(5)采用炉下烟气再循环技术。
将锅炉尾部排出的部分低温烟气与热空气混合通入炉膛,一方面提高燃料利用率和锅炉热效率,强化了烟气的有效利用。
另一方面进一步使烟气中的污染性物质相对减少,降低了对环境的污染。
采用烟气在循环技术,烟气再循环量可达4015kg/h。
5 结束语锅炉燃烧秸秆生物质燃料作为能源利用的一种新技术,至今已有了较快的发展,很多研究人员在该领域进行了不同技术的研究。
我国目前在该领域的研究尤其是对生物质气化发电技术进行了大量的研究,并取得了相当的成果。
秸秆生物质燃料锅炉具有高效、环保等优点,对于社会和经济的可持续发展具有重要意义,值得面向全社会推广。
由于秸秆生物质燃料锅炉的技术资源比较欠缺,我们在设计过程中的选材、计算等可能还不是非常的合适,期望通过实践的不断完善,使秸秆生物质燃料锅炉产品的性能和技术能够进一步的提高和优化。
参考文献[1] 马隆龙,吴创之,孙立.生物质气化技术及其应用[M].化学工业出版社,2003.[2] 陈学俊,陈听宽.锅炉原理[M].机械工业出版社,1990.522008年第2期(总第122期) 应用能源技术 。