2.3 循环流化床采

用循环流化床燃烧农业生物质开始时是不被人们接受的， 为炉内容易结焦。实践证明循环流化床是可以燃烧农业秸秆的，而且在较低温度下就能燃烧完全。为解决cl、K引起的高温腐蚀问题，设计人员将垃圾焚烧成熟经验移植到燃烧秸秆循环流化床上来，将高温过热器布置在外置换热器中，高温腐蚀大为减轻，材料采用普通的12CrlMoVG就可满足要求，而不需要像层燃锅炉那样选用TP 347材料，节省初投资，使产品更具竞争力。当然不是说循环流化床燃烧秸秆就没有问题，其实，最大的问题是床料问题、给料问题以及磨损问题，但最麻烦的问题可能是给料问题，因为循环流化床为正压燃烧，给料点通常为微正压，很容易出现回火现象，曾出现过因同火将给料系统严重烧毁的实例。此外，床料问题仍然是问题的焦点，目前看来在750～800℃ 范围内，采用河沙是可行的，因为循环流化床内烟气速度较高，床料在烟气作用下湍动强烈，不易结焦。有的循环流化床就以秸秆携带的泥土为床料，运行效果良好。从燃烧效果来看，飞灰含碳量很低，一般在2% 以下。循环流化床存在的另一主要问题是出力较低，一般仅为设计参数的80% 左右，这主要是因结焦风险使得运行温度低于设计温度100.℃左右，同时，即使在设计参数下，燃烧生物质本身传热系数就低于燃煤循环流化床，二者的共同作用使得出力难以达到设计参数。另外实际运行中发现，采用高温绝热分离器时，出现分离器内结焦再燃现象，虽然这在燃煤循环流化床来说是正常现象，但即使再燃也不会出现结焦问题，然而对燃烧生物质来说，情况完全不同，因为灰熔点低，比较容易造成分离器内结焦，所以，建议设计者充分重视分离器再燃问题。

3 燃烧方式选择

燃烧方式选择与燃料种类、电耗以及飞灰再利用等有关。如果国内水冷振动炉排技术成熟的话，对于水分低于25% 且非难燃生物质，如玉米秆、小麦秆、棉花秆、油菜秆等，采用水冷振动炉排层燃炉是首选，因为电耗低、飞灰可以作为肥料使用。但由于国内该技术目前还未成熟，国内生产厂家自己研发的水冷振动炉排没有长期成功运行业绩，个别用户由于采用国内生产的水冷振动炉排，导致锅炉不能正常稳定运行。当上述燃料水分达到30% ～40% 时，采用流化床或循环流化床是比较合适的，因为燃烧比较稳定，燃烧效率与层燃炉相比较高，能够弥补流化床电耗高的不足。当燃烧上述秸秆成型燃料(含添加剂)时，采用常规链条炉排锅炉比较合适，因为运行稳定，电耗低，而且解决床面结渣(焦)问题，灰渣利用率高等。当燃烧难燃生物质，如稻壳、稻草时，采用循环流化床比较合适，因为燃烧比较完全，虽然电耗高，但总体经济性还是合适的。当稻壳、稻草与其他燃料混烧时，建议采用流化床或循环流化床。

4 炉内结渣、积灰、腐蚀

生物质因K、Cl含量较高，所以燃烧后灰中含有大量的KCI、K CO 和K SO 等碱金属盐，作为肥料是很好的，但是在燃烧过程中因为这些盐熔点低，容易在炉排、水冷壁以及尾部受热面上结渣、积灰，应引起设计者和运行人员的高度重视。采用流化床或循环流化床燃烧方式时，这些K盐会与砂床料或秸秆夹带的泥土(含砂子)反应生成硅酸钾一玻璃，容易造成床料结焦或颗粒长大，因此运行过程中应及时排除燃烧过程中形成的大颗粒物，补充合适的床料，维持炉内物料粒度的相对均匀。

由于灰中碱金属含量高，导致对流受热面的积灰严重，一方面需要采用合适的管子节距，同时需要选择合适的吹灰方式。从目前的运行效果来看，脉冲吹灰、蒸汽吹灰、机械振打方式是有效的清灰方式，效果较好，而超声波除灰效果不佳。

此外，由于秸秆中C1元素一部分转化为HC1和cl，，汇同碱金属盐一起对过热器造成高温腐蚀。解决高温腐蚀的方法对循环流化床来说可以将高温过热器放置在外置换热器中，也可像其他燃烧方式一样采用抗腐蚀材料如TP 347(应用于蒸汽出口温度540 oC)或将过热器放置于650℃ 以内的烟气中，采用12Crl MoVG或表面喷涂耐腐蚀材料。解决省煤器腐蚀的方法是使省煤器入口水温高于HC1露点温度20～30℃ 。避免或减轻空气预热器腐蚀的方法是采用考登钢或热空气再循环，保证空预器人口温度在80～100℃ ;也可以采用暖风器将空气加热到80～100℃ 以上再送入空气预热器。

5 给料

如果燃烧生物质成型燃料，那么给料方式与给煤相同。如果是送散料人炉，那么，首先将打捆破袋，然后通过分散装置将捆实的物料分散开落人料斗，通过螺旋送料系统强制送人炉内。也有在电厂内将秸秆进行破碎(如棉花秆)，通过上料系统送入体积庞大的料仓(上小下大)，再通过双螺旋绞龙送入炉内的方式。由于生物质挥发分很高，很容易着火燃烧，当送料口在微正压区，很容易造成回火，酿成火灾事故。因此送料系统的密封性很重要，丹麦BWE公司在螺旋四周采用长2.5 m的水套较好地解决密封和回火问题。但实际应用中还应防止水套中的水汽化，以免发生爆炸事故。

由于目前成型燃料与散装打包燃料成本相差100 元/t左右，所以很多用户接受不了成型燃料，这样就不得不散料人炉，给送料系统带来一系列难题。一般来说，打捆燃料送到炉前大约有20% 滑包，需破袋后重新打包，造成燃料成本增加。实际上成型燃料热值达到14 212 kJ/kg以上，水分一般在15%以下，燃烧效率可以达到99% ，热效率达到90% 一9l% 。而现在燃烧含水率25% ～40%散料，锅炉热效率只有80% 一85% ，加上散料运输、储存、防火和自然损耗，总体经济性可能赶不上成型燃料。

6 燃料储存与破碎

由于生物质打包后密度也只有0.3 t/m 左右，所以，燃料储存占据很大的场地，一般都露天堆放。例如某25 MW 的生物质发电机组就有4个上万平米以上的燃料堆积场和厂内庞大的燃料堆放场，即前述的“小”电厂“大”燃料问题。不仅如此，由于秸秆在收集过程中不可能完全干燥后再打捆，以致于密实的燃料包不能通过后期堆放自然晾干，相反，由于打捆时水分一般在25% 以上，导致秸秆捆内升温发酵，产生沼气飞失，加之下雨、下雪(融化后)都渗入其内，更加剧发酵过程，以至燃烧时水分高达38% ～40%，灰分12% 以上，热值只有8 360 kJ/kg左右，锅炉热效率自然无法提高，仅此一项，某电厂一年因燃料储存损失约1 000万元。 .

此外，生物质属非脆性材料，不适于破碎处理，否则电耗很高。例如某25 MW 生物质电厂采用破碎方法将棉花秆破碎至长50～80 mm，电耗为电厂发电总量的1% ，若破碎玉米秆电耗将更高。为此，作者认为能否研发生物质切碎机械，或许能够节省电力消耗。

7 锅炉容量选择

受生物质收集半径的限制以及地理位置的影响，中南部农业省份一般可选用35～75 t/h中压或次高压生物质锅炉机组，在燃料充足的地方可以上2台以上75 t/h锅炉。东三省由于原料相对充足，可以考虑上75—130 t/h次高压、高压锅炉1台或多台。从目前国内生物质机组运行情况来看，普遍存在燃料供应不足问题，尽管目前上网电价0.7kW ·h，加上0.1 f_/kW ·h碳减排交易费，几乎所有生产企业都异口同声说“亏损”，这与燃料提价和供应不足密切相关。对于目前部分地区筹建5OMW生物质电厂，作者持保留态度，因为一旦燃料供应不上，企业亏损就在所难免。

8 结论

国内生物质燃烧发电炉型可以采用层燃(链条炉排、水冷振动炉排)、流化床或循环流化床锅炉，可以烧成型燃料或散料，最好烧含有防结渣添加荆的成型燃料。因为烧散料问题较多，容易回火，燃料输送量不足，锅炉出力受影响。从整体经济性来看，燃烧成型燃料可能更经济。炉内结渣(焦)问题可以考虑使用添加剂来缓解或解决;尾部受热面积灰问题可以采用脉冲吹灰、蒸汽吹灰方式解决;受热面腐蚀问题可以采用抗腐蚀材料或放置在合适的温区内;机组容量根据燃料情况以12～25 MW为宜。

参考文献

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