生物质锅炉黄杆燃料适配性改造的研究及应用

柳振波

摘要：黑龙江富华锦河环能科技有限公司建设了2×30MW生物质机组，由于实际燃料成分及性质发生改变，加之锅炉本身存在的设计问题，导致运行过程中出现密相区燃烧温度低、锅炉燃尽性差、后燃特性强等一系列问题，造成锅炉燃烧效率不高，且布袋烧损事故频发。针上述问题，通过降低布风板截面风速、改进回料器结构及燃烧优化调整三项措施，达到了“提质增效”的改造目标，为黄杆锅炉设计及技术改造提供重要的参考价值。

关键词：； 截面风速；床层温度；燃尽性；锅炉效率；提质增效；技术改造；

黑龙江富华锦河环能科技有限公司建设了2×33MW生物质机组，配置了两台150t/h生物质CFB锅炉，原设计燃料为玉米秸秆、稻草、芦苇、树枝（皮）等，其中黑杆燃料占比20%，但机组投产后由于当地采购树枝、树皮等灰杆燃料存在困难，全部使用了玉米秸秆、稻草、芦苇等黄杆燃料，与设计燃料存在较大差异，造成锅炉床温长期在580℃-630℃之间低温运行，锅炉燃尽性差，底渣含碳量最高可达20%，高过入口烟气温度比设计值高100℃以上，锅炉“后燃”特性明显，严重时排烟温度高达175℃，飞灰中夹杂着火星进入布袋除尘器，造成布袋除尘器多次烧损。

1技术原理分析

由于当地难以收购到“灰杆”燃料，锅炉实际燃用了轻质的“黄杆”，加之设计截面风速较高，高比例轻质黄杆被扬析至炉膛上部，造成密相区燃烧份额不足、床层温度难以维持的状况。床层温度过低导致锅炉燃料燃尽性差，又造成底渣含碳量高，并且形成明显的“后燃”效应，炉膛出口、高过入口、排烟温度烟温居高不下。

     此外，由于生物质燃料成灰量大，且夹杂的土质较多，造成物料外循环倍率高，加之原设计回料器结构不合理、风帽数量不足，回料器难以适应锅炉高负荷、高循环倍率的运行工况。

1.1布风板截面风速改造［1］

要实现增加密相区燃烧份额、提高床温的目的，必须降低布风板截面风速。运行调整过程中，一次风量已经降至接近临界流化风量，发生过几次低温结焦停炉事故，说明运行调整受到临界流化风量的制约。使用浇注料将密相区截面进行缩小，降低布风板截面风速的同时，临界流化风量也会相应降低，增加了轻质黄杆燃料进入密相区燃烧的份额，床层温度会相应的提高。

1.2改变回料器结构［2］

本项目返料灰量大，原设计回料器结构设计不合理，返料区域松动区之间的收口设计结构致使返料总阻力大、风帽数量不足，造成立管料位（DCS显示压力值）忽高忽低，一直处于动态调整过程，难以达到稳定平衡的状态。返料器工作状态不稳定，必须进行技术改造消除。

3改造措施及效果

3.1减低布风板截面风速改造

根据第2.1节对密相区床层温度控制的理论研究、分析，使用浇注料在密相区前后墙、左右墙进行缩口改造，布风板面积缩小了25.6%，二次风口上部总截面风速由4.3m/s降低至3.78m/s。墙布风板前、后墙间距由2100mm缩短为1820毫米，倾角由25°增加至30°，并覆盖风帽2排。

3.2返料器技术改造

本次改造去除返料器的松动区、返料区收口区域，更换布风板且高度提高200mm，以平衡改造后计算的外循环总阻力，并相应地重新浇筑内衬材料。返料器风帽全部重新更换，整风帽开孔率和风帽阻力，风帽总数量提高了30.8%，设计通风量提高了15.3%。

3.3燃烧优化措施

3.3.1空床阻力测试

   改造后进行了布风板空床阻力测试，在额定风量下，阻力增加约5.9%，在一次风机压头的承受范围之内，阻力的少量增加也能提高布风板的均匀性，见下图。

3.3.2临界流化测试

改造后进行了380mm床料厚度的临界流化风量测试，从测试曲线上看，布风板改造后，床料可以提前达到临界流化风量，与改造前的数据对比，临界风量降低了约18%，为正常运行期间大幅度降低一次风量、降低截面风速打下了坚实的基础。

3.4主要经济数据对比

   改造后，床温平均提高了80℃以上，锅炉运行稳定，底渣含碳量明显下降、后燃现象消除，锅炉效率提高了4.4个百分点，同时风机总耗电率也同步下降，达到了改造预期。

2结论

本文对黑龙江富华锦河环能科技有限公司#1、#2锅炉进行的“燃料适配性改造”情况进行阐述，主要得出以下结论：

（1）大幅度提高燃料黄杆燃料比例，容易发生床温低、燃尽性差问题，并引发后燃、排烟温度高等一系列燃尽性差问题；

（2） 本文阐述的降低布风板截面风速的改造方式，可以增加轻质燃料下落至密相区的比重、密相区燃烧份额，提高床层温度，可以从根本上解决锅炉燃尽性差问题;

（3）生物质锅炉返料灰量大，回料器工作的稳定性非常重要，本项目返料器改造效果明显，新锅炉设计上要留足余量；

3参考文献

［1］张瑞卿, 杨海瑞, 等. 循环流化床锅炉炉膛的传热计算[J].　动力工程学报. 2011, 31(04): 248～252.

［2］朱国桢, 徐洋. 循环流化床锅炉中灰循环倍率与炉膛传热系数[J]. 锅炉技术. 2003, 34(01): 24～30.

［3］［孙保民, 王顶辉, 等. 空气分级燃烧下NOx生成特性的研究[J]. 动力工程学报, 2013, 33(4): 261～266.

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