高温高压燃混合生物质锅炉技术研究

高温高压燃混合生物质锅炉技术研究
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NO，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。

6V+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NO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NO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：2022-9-15。