煤改生物质锅炉(链条炉排)
煤改生物质锅炉(链条炉排)

燃煤锅炉(链条炉排)改造为燃生物质固体燃料锅炉技术方案

一、锅炉改造技术简介

1、生物质燃烧技术

生物质燃料是将农作物秸秆、木屑、锯末、花生壳、玉米芯、稻壳、树枝、树叶、干草通过压缩成型后在专用炉具里进行燃烧的燃料,不添加任何粘结剂,是一种可再生的清洁能源。

根据多年的试验研究及测试,生物质燃烧具有如下特性:

农作物秸秆类生物质燃料热值低,一般为,2800—3800Kcal/kg,灰份高;

木屑类生物质燃料比农作物类热值高,一般为,3700—4100Kcal/kg,灰份低。

挥发份高,一般为60—70%

燃点低,一般为300℃左右

挥发分温度低,一般为200-400℃

易结渣且结渣温度低,一般为800℃左右

目前,我国城市拥有大量的生活燃煤锅炉及工业燃煤锅炉,其中大都分布在城市内及城市周边,排放不达标直接影响了城市及周边的空气质量,为此,取缔城市生活及工业燃煤锅炉及煤改气、电的呼声很高,且许多城市已采取了行动,但由于气源紧张、电价昂贵,而城市热力又达不到的城区或地方,收效甚微。用清洁的生物质替代煤碳,在城市生活及工业锅炉上使用就成为首选。但现有的层燃燃煤锅炉必须通过改造方能燃烧生物质,才能提高效率,达到环保、节能、经济的目的。 

现运行的生活及工业锅炉的结构均不适合使用生物质,若不加改造直接使用生物质将出现严重冒黑烟、效率低、有粉尘污染等现象。而我公司通过多年试验研制的生物质专用燃烧装置彻底地解决了生物质在锅炉中的燃烧问题。根据生物质挥发份大的特点,综合应用了煤制气法、悬浮燃烧及高温裂解等多种洁净燃烧技术,使生物质达到了一个高度理想的燃烧状态。生物质专用燃烧装置的结构实现了上述洁净燃烧的条件及技术,它由上料机构、输送机构、高温裂解燃烧室、气(固)相燃烧室、梯次配氧系统、烟气输出系统等组成。

2、生物质锅炉燃烧原理

1、生物质成型燃料(BBDF)从专用给料机构定量均匀地进入高温裂解燃烧室,着火后,燃料中的挥发分快速析出,火焰向内燃烧,在气(固)相燃烧室内迅速形成高温区,为连续稳定着火创造了条件;

2、在生物质燃料进入炉膛时,专用给料防回火装置将小(碎)颗粒燃料在风动的作用下于气(固)相燃烧室内悬浮燃烧;

3、为使生物质裂解的可燃气体完全燃烧,以我公司专有专利配氧技术补充所需量的氧气,为炉膛出口的燃烧助燃,完全燃烧后的高温烟气通往锅炉受热面被吸收后,再经除尘后排往大气。

3、生物质锅炉燃烧特点

1、 可迅速形成高温区,稳定地维持层燃、气化燃烧及悬浮燃烧状态,烟气在高温炉膛内停留时间长,经多次旋涡配氧,燃烧充分,燃料利用率高,从根本上解决了冒黑烟的难题,可保证出力。

2、 燃料适应性广,不结渣,完全解决了BBDF的易结渣难题。

3、 由于采用了气固相分相燃烧技术,从高温裂解燃烧裂解出的挥发份大多是碳氢化合物,适合低过氧或欠氧燃烧,可达无黑烟燃烧。 

4、环保分析比较

种类项目轻柴油天然气Ⅱ类烟煤生物质成型燃料
气体排放CO2 g/m31991372180
SO2mg/m348048128033.6
NOX g/m3330248617237
烟尘mg/m3891651046
环保性
轻微污染无污染无污染无污染


备注:CO2—生态零排放,是根据《京都议定书》的规范,确定其对大气中CO2的变化平衡为零。

从表中数据可以看出,使用生物质固化成型燃料,各项排放指标均达到国家大气污染物排放标准的要求,而且是一种可以与天然气媲美的清洁能源。

 

二、锅炉主体改造技术方案

由于生物质颗粒区别于煤的不同特点,贵单位锅炉不适合直接燃用生物质颗粒燃料,故该锅炉改造方案将包含以下几方面:

1、生物质颗粒上料机构

根据贵单位现场实际情况,在不影响使用功能的前提下,改进斗式上料系统。也可选提升机或输送带连续上料方式。 

2、生物颗粒给料装置

因生物质颗粒具备非常规则的形状及很高的挥发份非常容易着火燃烧,所以生物质颗粒锅炉的给料系统需要更改为生物质专用断料机构与变频控制系统及防回燃给料方式。

其进给料优点:料斗内燃料与炉排上的燃料隔离、阻风;给料过程采用全自动变频控制星形断料机构,通过防回燃给料装置把生物质颗粒落入炉排。打破了其他生物质厂家传统的“用提升机把料送入加煤斗式”给料方式,我司采用专有的“生物质专用断料与防回燃给料机构”专利技术来给料,更安全有效,杜绝了传统煤斗式加生物质燃料回火的问题。

 

3、链条炉排减速机及其变频装置

因生物质颗粒的挥发份较高且热值相对标准煤来说又较低,所以燃烧时燃料层厚度需加厚,炉排速度需加快,所以炉排的无级调速器根据需要更换为速比及扭力更大的生物质颗粒专业减速机;

炉排对燃料的传输速度受电机及变速装置传动转速的影响,链条移动速度应保证与锅炉瞬间出力(产汽量)所需燃料量、所供一次风量相适应。电机加装变频后能确保燃料传输平稳、均匀,适应锅炉负荷变化。避免炉排燃料层出现火口及未燃尽生物质碎屑逃逸现象。

 

4、生物质裂解装置安装

根据生物质成型燃料的性质,能量密度小、含水份高、挥发份多,完全燃烧需要高温、足氧、延时、扩容的特点,需在锅炉前拱处加装裂解装置,建立洁净生物质燃烧条件,以达到生物质完全燃烧的燃烧方式,确保生物质在预热、裂解、氧化燃烧、气体还原燃烧过程各阶段的燃烧充分,换热充分。提高锅炉换热效率及热量利用率。

 

5、二次梯级配风装置

根据生物质燃料的物理性质和燃烧化学性质,生物质燃料燃烧时裂解出60%-70%的可燃气体挥发份,为保证挥发份的完全燃烧,必须及时、分段、合理、有效的进行氧气的补充。因此,我公司采用专有的“旋涡二次风”专利技术来满足配氧需求,在保证生物质燃烧所需高温区域下,适时适地适区增加二次配氧(风),满足不同区域燃烧所需氧气,使之完全燃烧,减少或杜绝黑烟及烟气污染物的形成,使炉膛燃烧混合更充分,热流在炉膛停留更长时间,燃烧传热更好。

 

6、高温裂解燃烧装置配氧及锅炉二次配氧调节系统

6.1、生物质燃料在高温裂解燃烧室着火后,将析出大量挥发分,为了是燃料完全燃烧,需从多个配氧处按比例自动调配、补充氧量。

6.2、二次配氧调节系统能延长高温烟气在炉膛的停留时间,增加高温烟气与锅炉水冷壁的换热量。

6.3、该套调节系统可实现变频控制,能够最佳的配置进入锅炉的氧气量,为燃料的完全燃烧提供保障。

6.4、我司采用专利“涡旋”高温燃烧,锅炉自身一定程度上有消烟、除尘功效。

7、炉膛扩容装置

生物质成型燃料的性质和特点是:密度小、水份高、挥发份多,热值低;其完全燃烧需要高温裂解区域、充足的氧气与混合、充分的时间与足够的空间,其燃烧特性是在较低温度下着火、较低温度下裂解出大量的可燃挥发份、结焦温度低。因此我们依靠生物质燃烧专利技术对锅炉前、后拱进行改造,增加生物质燃烧高温热能与水冷壁的辐射换热,增大炉膛容积,增加燃烧空间及换热强度,形成裂解及悬浮燃烧条件,以利于增大生物质燃料燃烧,确保换热强度,提高锅炉的热效率。

8、阻火插板及应急排料板安装

    生物质燃料炉膛给料采用变频定量给料,在生物质燃料炉膛入口处安装阻火插板,要求安装后密封性好、活动灵活,上下升降自如,预防锅炉故障状态或人工误操作时引起炉膛回火造成料斗内生物质燃料自燃。可根据锅炉实际情况加装应急手掏燃料孔或排料板保证生物质燃料自燃后能及时将生物质燃料掏出排净,杜绝燃料继续燃烧。安装示意图:

9、引风机增加变频

因生物质颗粒的挥发分及灰分较高,未完全燃烧状态下烟气产生较多,所以在短时间停炉时炉膛会呈正压状态,导致炉门及煤斗冒烟,所以需将引风机改为变频控制。

10、炉膛温度控制

增加炉膛出口烟温测点,根据炉膛出口烟温控制给料量及风机风量,尽量将炉膛出口烟温控制在结焦温度一下,消除过热器表面结焦。

11、布置吹灰装置

由于生物质燃料易后燃,燃烧后飞灰较细,易粘附在管子上,所以需布置吹灰装置。

 

五、生物质锅炉专用自动控制系统

 对于使用链条炉排的生物质锅炉,炉排上的燃烧出力与送风量、炉排速度和燃料层厚度有关。燃料层的厚薄与变频给料器运行速度及炉排速度相关,送风量的变动对出力的变化影响最为敏锐,提高风速会立即加快燃烧反应速度,使锅炉出力增加。给料器与炉排速度的调节,实际是给料量的调节。链速过慢,会使炉排上积储燃料不足,降低出力,链速太快,固然会使出力增加,但在尾部会出现燃料不能完全燃尽而使固体未完全燃烧损失加大的情况,给料量的调节必须与送风量很好配合。

采用变频器调节风机和无级调速炉排调速器,调节温度的精度可以更高,温度、压力的波动也大为降低了。当出现波动时,首先根据蒸汽压力来变频调节鼓风机和炉排调速器,然后根据炉膛负压(-3~4mm水柱)来变频调节引风机达到新的平衡。通过这样的变频调节,蒸汽出口压力十分平稳。

生物质锅炉专用自动控制系统由PLC可编程控制器与相关的输入信号及输出和执行器组成,可以实现关键锅炉运行状态信号采集(取决于原锅炉仪表是否带信号输出)、监控、自动调节,减少劳动强度及人为操作失误,提高系统可靠性及实现及时节能调节。

 

六、布袋除尘改造(可选:根据原有除尘系统及方案选择)

尾部烟气处理系统根据具体情况进行改造,如原有旋风多管除尘器,则在多管除尘器后增加布袋除尘器即可,如没有多管除尘器则需在布袋除尘器前加阻燃装置旋风分离器(因生物质料较轻,防止个别未燃尽颗粒进入布袋除尘器烧坏布袋)。采用布袋除尘装置。可确保证生物质锅炉达到国家相关排放标准GB13271-2014。如用户原有除尘系统可以使用,且燃生物质颗粒能达到当地环保排放标准,则可不增加布袋除尘改造。

 

七、改造后效果

1)、将燃煤锅炉改造为生物质颗粒燃料锅炉。

2)、改造后生物质锅炉出力达到原燃煤锅炉出力的80%以上。

3)、改造后锅炉蒸汽参数满足生产用汽要求。

4)、改造后锅炉热效率达到原燃煤锅炉热效率的100%以上。

5)、改造保持原锅炉承压部件不动,不降低锅炉安全使用要求。

6)、被改造项目,要求施工质量合格,施工工艺符合国家标准,达到质检、环保相关验收标准。


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