高温、高压燃混合生物质锅炉技术研究

中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0282-01

1 生物质锅炉技术概括

生物质能属于可再生能源的一种，该能源支持电能转换，应用范围较广，应用期间达到二氧化碳零排放的基本要求。它不同于其他化石燃料，生物质燃料具有低氮、快速变化等特点。生物质锅炉种类多样，常见锅炉类型主要有悬浮燃烧锅炉、堆状燃烧锅炉、流化床燃烧锅炉、给料机式燃烧锅炉。由于我国生物质燃料应用时间较短，再加上，生物质锅炉研究技术水平较低，进而实际使用期间存在一定问题，下文针对已有问题全面总结，具体探究如下。

2 生物质燃料的主要特点及流化燃烧所遇到的问题

流化燃烧所遇到的问题：

流化燃烧常见问题主要有三种，分别是聚团、积灰结渣、腐蚀。下文针对已有问题具体阐述，以便为生物质燃料高效应用提供依据。

聚团：所谓聚团，针对循环流化床中床料颗粒来讲，具体指的是，生物质温度不断升高的同时，随即产生粘性物质，这类物质粘黏颗粒物后出现团聚现象，这在一定程度上会降低流化质量，制约流化进程，最终电厂停止运行。基于此，相关研究人员对聚团原因以及处理对策集中关注，并深入探究，这为聚团研究工作奠定了良好基础。

积灰结渣：这一问题具有分析必要性和处理迫切性，该问题产生于生物质燃烧阶段。积灰结渣是物理化学作用的结果，该问题产生过程较复杂，并且自身特点显著。其中，积灰指的是灰尘大量积累于受热面，并常见于流受热面；结渣指的是灰粒集聚于受热面，常见于炉内辐射受热面。之所以会产生积灰结渣这一问题，主要原因即锅炉设计缺乏合理性，并且锅炉运行条件控制不当。

腐蚀：气态HCI，C1是腐蚀问题产生的主要原因，因为HCI，C1在反应的作用下极易产生金属氯化物。一般来讲，氯腐蚀与碱金属密切相关，二者互相影响、互相作用，尤其是接触反应的持续进行，在一定程度上加快了腐蚀速度。

3 高低差速床技术原理及特点

高低差速流化床必要性分析：

之所以研发高低差速流化床，主要是为了提高燃烧效率，尽可能提高生物质燃料利用率，避免燃料浪费，简言之，兼顾经济效益以及可靠性，成功研制出低磨损、良性循环流化床锅炉设备。

高低差速流化床，英文简称为IFBC。由于高倍率循环流化床锅炉试用期间应严格控制循环倍率，以及燃料粒径位置，然而这会大大增加运行成本，并且设备磨损程度也会相应加大，只有达到要求的运行条件，才能实现高效率燃烧、设备稳定运行这一目的。此外，低倍率循环流化床锅炉运行期间，极易受循环倍率因素影响，只有合理布设埋管，高效控制CFB锅炉，才能达到蒸发量需要，确保锅炉稳定、可靠运行。从中能够看出，无论是高倍率循环流化床锅炉，还是低倍率循环流化床锅炉，实际使用期间都应满足基本条件，存在明显的优点以及不足。基于此，这为高低差速流化床研制与应用提供了机会。下文具体分析其原理以及特点，探究如下。

3.1 基本原理

主床和副床的流化风速存在差异，借助二者流化风速差形成内循环流，进而能够高效混合物料，同时，还能延长物料供给时间，促使脱硫剂长时间停留。此外，还能利用主床与副床的速度差形成的循环流来调节与平衡炉床温度。

3.2 主要特点

高低差速流化床运行期间，促使物料自动分离，物料分离的过程中，以粒径大小为分离原则，其中，粗粒径颗粒物料多集中于底部，细粒径颗粒物料多集中于上部，这对物料高效燃烧、脱硫剂快速脱硫有积极影响。需要说明的是，副床的流化风速比主床小1～1.5倍，埋管受热面受细粒径颗粒物料和低流化风速影响，显著减轻磨损程度（寿命由一般5000h增加到近30000h），很好解决了低倍率的CFB锅炉的安全可靠性问题。

由于床面结构具有多样性特点，进而能够不同程度的优化锅炉负荷调节效果，同时，能够促进锅炉有效运行，有效弥补低流化风速、空气过剩等缺点，大大提高锅炉运行经济性和可靠性。再加上，给料集中供于主床，坚持分段供给原则，即风量主、副床分别送入，最终能够减少NOx，为锅炉提供良好的运行环境。对比于常规流化床，高低差速流化床通过中部给料方式调整给料系统，与此同时，减少给料点设置数量，这在一定程度上能够取得良好的燃烧效果，实现低成本、高效燃烧目的。

4 秸秆不同温度KCl与HCl的逸出关系

秸秆中以固态形式存在的KCl，当温度升高至800K时固态KCl开始专化成HCl挥发出，随着温度升高至900K时KCl专化成HCl达到峰值，而开始形成气态KCl。温度越高气态KCl生成量越大，而HCl生成量越少。

5 材料在沾灰与不沾灰条件的腐蚀比较

TP347H材料在沾灰与不沾灰条件的腐蚀速度相差15～25倍。因此可以认为生物质锅炉的腐蚀主要是沾灰腐蚀。

6 V+4T技术具体内容

V+4T技术具体指的是：V代表燃料挥发、燃料气化；4T分别代表温度、停留时间、混合、清灰。具体内容介绍如下，以便为接下来的论题分析奠定理论基础。

燃料挥发、燃料气化，即对燃烧过程合理控制、有序组织，尽可能提高燃烧效率，取得良好的燃烧效果，进而K能够高效挥发，避免燃料内过多混入K量，这对锅炉顺利、安全运行有积极影响，与此同时，能够不断提高灰熔点，降低结焦几率。温度合理控制，能够避免出现腐蚀现象，温度控制的过程中，常用温度控制方法主要有降低炉膛温度、高效利用高低差速床技术，尽可能避免局部温度升高。时间合理停留，指的是提高燃料首次燃烧效率，降低二次燃烧几率，同时，合理控制挥发时间。混合强化，指的是提高空气与可燃气体混合效率，减少NOx含量，提高锅炉燃烧效率。灰尘及时清理，指的是及时清除受热面集聚灰尘，常用清灰方法主要有脉冲吹灰器、蒸汽吹灰器。

7 本技术具有的优点

①采用大截面、给料区大水冷度以及二次风控制炉膛燃烧温度在750～800℃温区内。②借助大皮带负压给料方式添加锅炉燃料，这有利于提高燃料供给效率，减少正压给料隐患。③炉膛横截面较大，烟速缓慢，燃料按需供给，床料无需过量添加。④合理布置密相区受热面，控制密相区在700～800℃温区内，解决床料结焦问题。⑤鼓引风机压头低于高倍率循环流化床，减少自身电耗。此外，坚持分级送风原则，减少NOx排放量，并且锅炉内灰尘较少，有效降低腐蚀几率。

8 结 论

利用高低差速流化床与V+4T相结合技術，研制了75t/h高温、高压高低差速流化床生物质电站锅炉。这类锅炉应用期间，不仅能够高效处理聚团、结焦、流受热面腐蚀、积灰等问题，而且还能提高锅炉利用效率，确保锅炉安全、稳定运行，进而能为生物质锅炉燃烧技术良性发展，以及大范围应用奠定良好基础。

收稿日期：2018-9-15

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