根據(jù)我國新能源和可再生能源發(fā)展綱要提出的目標(biāo),至2010年,我國生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)容量將超過3000MW。生物質(zhì)發(fā)電鍋爐的研究及開發(fā)對這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有決定性的影響。生物質(zhì)作為新型的燃料,其爐內(nèi)燃燒特性需要詳細(xì)的研究,本文結(jié)合國內(nèi)外的生物質(zhì)鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀,對我國生物質(zhì)鍋爐存在的受熱面沾污、腐蝕及結(jié)渣、SOx、NOx、HCl以及氣溶膠的排放問題進(jìn)行了初步分析研究。
1生物質(zhì)鍋爐
生物質(zhì)鍋爐是將生物質(zhì)直接作為燃料燃燒,將燃燒產(chǎn)生的能量用于發(fā)電。當(dāng)今用于發(fā)電的生物質(zhì)鍋爐主要燃燒型式為流化床燃燒鍋爐和層燃鍋爐。
1.1流化床燃燒
流化床燃燒與普通燃燒最大的區(qū)別在于燃料呈顆粒形狀,燃料在流化床內(nèi)處于流化狀態(tài)進(jìn)行燃燒反應(yīng)和熱交換。生物質(zhì)燃料水分比較高,采用流化床技術(shù),有利于生物質(zhì)的完全燃燒,提高燃燒效率。
生物質(zhì)流化床鍋爐可以采用砂子、高鋁磚屑、燃煤爐渣等作為流化介質(zhì),形成蓄熱量大、溫度高的密相床層,為高水分、低熱值的生物質(zhì)提供優(yōu)越的著火條件,依靠床層內(nèi)劇烈的傳熱傳質(zhì)過程和燃料在床內(nèi)較長的停留時(shí)間,使生物質(zhì)燃料得以充分燃盡。流優(yōu)素鍋爐能夠維持在850℃燃燒溫度并伴隨料層充分?jǐn)_動(dòng),所以床內(nèi)不易結(jié)渣,并且低溫燃燒及爐內(nèi)脫硫減少了NOx、SOx等有害氣體的生成。
但是,流化床對入爐燃料顆粒尺寸要求嚴(yán)格,因此需對生物質(zhì)進(jìn)行干燥、粉碎等一系列預(yù)處理,使其尺寸、狀況均一化,以保證生物質(zhì)燃料的正常流化。對于類似稻殼、木屑等吃重較小、結(jié)構(gòu)松散的生物質(zhì),就必須不斷地添加石英砂、高鋁磚屑等以維持正常燃燒所需的蓄熱床料,燃燒后產(chǎn)生的飛灰硬度較高,容易磨損鍋爐受熱面。此外,為了維持一定的床料流化速度,鍋爐風(fēng)機(jī)的耗電量較大。運(yùn)行成本相對較高。安裝予某電廠75t/h國產(chǎn)生物質(zhì)燃料流純床鍋爐見圖1。
1.2層狀燃燒
層狀燃燒是常見的燃燒方式,通常在燃燒過程中,沿著爐播上床瑟的高度形成不同的燃燒階段。
層燃鍋爐的爐排主要有往復(fù)爐排、水冷振動(dòng)爐排及鏈條爐排等。采用層燃技術(shù)開發(fā)的生物質(zhì)能鍋爐,結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、投資與運(yùn)行費(fèi)用都褶對較低。由于鍋爐的爐排面積較大,爐排運(yùn)動(dòng)速度或振動(dòng)頻率可以調(diào)整,并且爐膛有足夠的懸浮空闊,能延長生物質(zhì)在爐內(nèi)的停留時(shí)間,有利于生物質(zhì)燃料的完全燃燒。但層燃鍋爐的爐內(nèi)溫度較高,可以達(dá)到1000℃以上,由于生物湊燃料酶灰熔點(diǎn)較低,很容易結(jié)渣。同時(shí),在燃燒過程中對鍋爐配風(fēng)的要求比較高,難以保證生物質(zhì)燃料的充分燃燒,從而影響鍋爐的燃燒效率。
生物質(zhì)鍋爐的技術(shù)研究工作最早在北歐一些國家德到重視,隨焉在美國也開展了大燕研究開發(fā),近幾年豳于環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格和能源短缺,我國生物質(zhì)燃燒鍋爐的研制工作也取得了進(jìn)展。