生物质锅炉技术现状与存在问题

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1、生物质锅炉技术现状与存在问题来源：中国新能源网china-nengyuan.com  更新时间：2015-09-0215:50:19   [我要投稿]白兆兴(上海电气集团安全生产监测中心，上海200002)　　摘要：介绍了国内外生物质锅炉的技术现状，着重讨论了生物质锅炉存在的问题及解决途径。其中对生物质锅炉的沾污、腐蚀、结块，SO2、NOx、HCl以及气溶胶的排放等问题进行了分析研究。对生物质燃料锅炉的设计及已投运锅炉的安全运行有一定的参考作用，对我国生物质发电锅炉的应用实例和研究发展状况进行了介绍。　　0前言　　由于大量使用化石燃料而引起的能源短缺和环境恶化问

2、题，生物质能已经在锅炉燃料中占据重要的地位。我国作为农业大国，每年农作物秸秆产量约为6.5亿t，预计到2010年将达到7.26亿t；薪柴和林业废弃物资源量中，可开发量每年达到6亿t以上。每年因无法处理的剩余农作物秸秆在田间直接焚烧的超过2亿t，这不仅浪费了资源，而且造成严重的空气污染。为实现可持续能源生产和减少温室气体排放的目的，我国已于2006年1月开始实施《中华人民共和国可再生能源法》，为生物质能等可再生能源的广泛应用提供制度和法律保证。　　根据我国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标，至2010年，我国生物质能发电装机容量将超过3000MW。生物质发电锅炉

3、的研究及开发对这一目标的实现具有决定性的影响。生物质作为新型的燃料，其炉内燃烧特性需要详细的研究，本文结合国内外的生物质锅炉发展现状，对我国生物质锅炉存在的受热面沾污、腐蚀及结渣、SOx、NOx、HCl以及气溶胶的排放问题进行了初步分析研究。　　1生物质锅炉　　生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧，将燃烧产生的能量用于发电。当今用于发电的生物质锅炉主要燃烧型式为流化床燃烧锅炉和层燃锅炉。　　1.1流化床燃烧　　流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于燃料呈颗粒形状，燃料在流化床内处于流化状态进行燃烧反应和热交换。生物质燃料水分比较高，采用流化床技术，有利于生物质的完全

4、燃烧，提高燃烧效率。　　生物质流化床锅炉可以采用砂子、高铝砖屑、燃煤炉渣等作为流化介质，形成蓄热量大、温度高的密相床层，为高水分、低热值的生物质提供优越的着火条件，依靠床层内剧烈的传热传质过程和燃料在床内较长的停留时间，使生物质燃料得以充分燃尽。流优素锅炉能够维持在850℃燃烧温度并伴随料层充分扰动，所以床内不易结渣，并且低温燃烧及炉内脱硫减少了NOx、SOx等有害气体的生成。　　但是，流化床对入炉燃料颗粒尺寸要求严格，因此需对生物质进行干燥、粉碎等一系列预处理，使其尺寸、状况均一化，以保证生物质燃料的正常流化。对于类似稻壳、木屑等吃重较小、结构松散的生物质，就

5、必须不断地添加石英砂、高铝砖屑等以维持正常燃烧所需的蓄热床料，燃烧后产生的飞灰硬度较高，容易磨损锅炉受热面。此外，为了维持一定的床料流化速度，锅炉风机的耗电量较大。运行成本相对较高。安装予某电厂75t／h国产生物质燃料流纯床锅炉见图1。　　1.2层状燃烧　　层状燃烧是常见的燃烧方式，通常在燃烧过程中，沿着炉播上床瑟的高度形成不同的燃烧阶段。　　层燃锅炉的炉排主要有往复炉排、水冷振动炉排及链条炉排等。采用层燃技术开发的生物质能锅炉，结构简单、操作方便、投资与运行费用都褶对较低。由于锅炉的炉排面积较大，炉排运动速度或振动频率可以调整，并且炉膛有足够的悬浮空阔，能延长

6、生物质在炉内的停留时间，有利于生物质燃料的完全燃烧。但层燃锅炉的炉内温度较高，可以达到1000℃以上，由于生物凑燃料酶灰熔点较低，很容易结渣。同时，在燃烧过程中对锅炉配风的要求比较高，难以保证生物质燃料的充分燃烧，从而影响锅炉的燃烧效率。　　生物质锅炉的技术研究工作最早在北欧一些国家德到重视，随焉在美国也开展了大燕研究开发，近几年豳于环境保护要求日益严格和能源短缺，我国生物质燃烧锅炉的研制工作也取得了进展。生物质燃料锅炉国内外发震现状见表1。　　2生物质燃料锅炉存在的问题　　由予生物质燃料，尤其是农业废弃物，含有比化石燃料高的氯含量和碱金属含量，使得燃烧过程中出

7、现一些技术难点，需要认真对待，其中主要为：沾污、腐蚀、结抉，SO2、NOx、HCl以及气溶胶的排放等。　　2.1沾污与腐蚀　　生物质锅炉基本上都存在严重的各级受热面的狡灰、过热器结渣与沽污的闻题，如图2所示。严重的沾污会降低传热效率，在恶劣的情况下，局部传热表面会被沾污覆盖而丧失传热性能。积灰中存在大量的KCl(40％一80％)。积灰的形成主要是由于生物质本身高的钾和氯含量引起的。钾和氯会以KCl的形式直接沉积在传热表蕊，也可能钾与灰中的硅酸盐反应生成低熔点灰，增加了粘着在传热面的趋势。　　生物质锅炉过热器同样存在腐蚀的问题，并且随着蒸汽温度的升高，腐蚀率也增加

8、。生物质锅炉中的腐蚀机理