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不同形态生物质燃烧技术现状和展望(二) 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|富通新能源 / 13-10-31

    3)燃烧整个草捆的锅炉系统
    起重机将秸秆放入防火通道中,将其运至料箱中,随后预热室的炉门打开,草捆进入预热室。预热室几乎是一个“气化室”,草捆在预热室内被已有的燃料点燃。根据引入空气位置的不同,草捆的前部或顶部开始部分燃烧。根据烟气温度和浓度来控制空气量。安装在预热室底部的传输设备将正在燃烧的草捆运送至灰室出口处。国外燃烧打捆生物质的设备由于价格昂贵、关键技术不轻易转让、型号过大,不适合中国当地秸秆分散的实际情况等原因,不适合大规模引进中国。中国对生物质秸秆捆烧技术理论及应用研究才刚刚起步,燃烧打捆生物质的设备还很少,很多技术问题还有待解决。我国已经具有了发展生物质秸秆捆烧锅炉技术的基础条件。各种型号的打捆机已经市场化,设备也已定型,专业化秸秆打捆机生产厂家也很多,如:山东某有限企业等。打捆机的种类也很多,有小麦秸秆打捆机、玉米秸秆打捆机、牧草打捆机等多种类型。打捆的秸秆一部分用作畜牧厂的饲料,但由于秸秆资源量大,除作畜牧饲料外,还有较多的剩余,必有一部分打捆秸秆用作燃料。
    北京龙基电力有限企业引进了丹麦BWE企业的秸秆生物发电技术,并在国内独家代理、生产BWE企业的生物质能发电锅炉及全部配套设备㈣,其燃料燃烧技术即为生物质捆烧技术。中国计划在河北晋州、山东单县、江苏海安、江苏如东县、河南鹿邑、河南浚县、黑龙江庆安、北京平谷区、山东寿光、博兴、东营、高密、德州、历城等地先后建立示范项目。
   2.3生物质粉体燃烧技术
    为了改善积灰结渣给燃烧炉带来的负面影响,超细化煤粉已广泛用于煤的再燃烧和提高燃煤效率等领域。同时,生物质燃烧中也存在积灰结渣酌问题,为了改善其在生物质燃烧设备中带来的负面影响,华中科技大学结合国内生物质能的开发现状,研制出一种生物质粉体燃烧技术。将农业废弃物用破碎机破碎成粉体后,由进料装置喷入研制的立式双回旋燃烧炉直接燃烧。一次风为输料进风,与粉体均匀混合形成风粉气流;二次风切向进入,主要用于改善炉内气流状态。5支镍铬一镍硅热电偶自下而上依次测点火室、主燃室、扩散室、回流室和炉膛的温度,温度由SWJ -Ⅲk精密数字温度计显示,不同点温度由换位器转换触点测得。此装置能最大限度地提高燃烧温度和燃烧效率,并能减轻结渣腐蚀对燃烧产生的不利影响,且其控制可以借鉴燃气控制方式,操作简便。
    通过华中科技大学实验结果与分析,生物质粉体燃烧的主要结论有:(1)生物质粉体比表面积大,加速了挥发分的析出速度,减小了固定碳的粒径,提高了燃烧速度和效率。(2)生物质粉体在燃烧炉中悬浮燃烧,燃烧性状近似于气体燃料,因而可考虑类似于气体燃料的燃烧和控制方式。同时燃烧炉体积参数很关键,要特别防止出现粉体燃烧量超过燃烧炉容量极限的情况。(3)次风对燃烧效果没有显著影响,但作为风粉浓度的微调机制,现场燃烧状况的辅助调节是非常必要的。(4)风耢的体积参数和粉体粒径对燃烧至关重要。风粉浓度控制在250g/m3左右,粉体粒径为0.177mm时,燃烧充分,温度高,结渣现象得到改善,且经济合理。(5)粉体燃烧模型可概括为三段式燃烧即点火和挥发分的析出、挥发分的燃烧和固定碳的回流燃烧。
    2.4生物质燃气燃烧技术
    生物质气化是以农作物秸秆、林业废弃物等为原料,在缺氧或无氧环境中通过热化学反应制取可燃性气体的技术。农作物秸秆和林业废弃物经气化炉产生的可燃性气体通过净化、储存稳压和管道输送,为用户提供气体燃料。目前生物质气化技术的应用领域主要是农村炊事用能和燃气发电。对于直接供热利用,虽有文字报道具备可行性,但具体技术设备还很少。生物质燃气供热利用的关键技术在于燃气燃烧装置的开发。由于生物质气化技术的使用范围远远小于其它气体燃料,使得该类气体燃烧器的开发也相对落后。开发大负荷生物质燃气燃烧装置成为生物质气化技术向大规模工业化应用发展的基本前提。
    生物质燃气是一种特殊的燃气。其特点是热值较低而密度较大,其流量特性及燃烧特性有其自身的规律性,不同于一般的城市用燃气。生物质燃气成分如表2所示。
气体名称 H2 CO CH4 C2H4 C3H6 CO2 O2 N2
体积百分比 13.0~19.0 18.6~19.8 1.8~4.0 0.2~0.76 0.1~0.14 10.6~12.2 1.6~1.9 44.1~52.2
    由表2可以看出,生物质燃气的主要可燃成分是一氧化碳、氢气、少量甲烷和烃类。其所含的氮气主要是由作为气化介质的空气带入,对燃气来说是无效成分。
    根据上述生物质燃气特性,河南农业大学研制的BCT-1型生物质燃气燃烧器采用鼓风扩散式燃烧,使用柴油作为点火介质,燃烧过程实现自动控制。该燃烧器适用于多种生物质气化燃气,试验表明燃烧器在稳定工作条件下燃烧效率为98%,烟气CO含量小于1×10-6,各项性能指标达到燃气燃烧器的基本要求。东北林业大学按照其燃烧特性设计出一种工业用的大功率生物质燃气燃烧器。该燃烧器属于低压引射大气式燃烧器,可用于工业直接供热。该燃烧器燃烧充分,燃烧效率达到95%以上,符合燃气燃烧器的基本要求,热负荷达到900kW以上,高效节能、低污染、通用性好、易于点火、燃烧稳定。该燃烧器功率大,可用于工业直接供热,是一种大功率生物质燃气专用燃烧器。
3、生物质燃烧过程中的问题
    在生物质燃烧过程中,因生物质含有较多的氯和碱性物质(尤其是农作物秸秆),燃烧时易在受热面上形成沉积腐蚀问题,即生物质在燃烧过程中,含有较多碱金属等矿物质成分的飞灰颗粒粘结在燃烧设备各部分受热面上形成沉积,造成受热面的沾污,继而带来受热面的腐蚀问题。
    对于秸秆燃烧过程中在燃烧设备受热面上形成的沉积腐蚀问题,在国外,尤其是发达国家,如丹麦、美国等,由于这些国家对秸秆直接燃烧技术开发、利用较早,较先遇到这个问题,研究得较多;在发展中国家,这方面的工作开展得较晚,资料很少。
    BaxterU41等研究了原生秸秆燃烧时形成的沉积,认为沉积率在燃烧早期最大,然后会单调递减。丹麦S.ren Knudsen K.Rlls]利用CDF模型分析后认为:秸秆燃烧后所引起的积灰、结焦与燃烧器和化学反应模式及燃烧过程中释放的气体和飞灰颗粒有关。B.M.JenkinsD61等通过试验发现,通过煤与生物质共燃,可以大大降低生物质燃烧带来的熔渣和灰污问题,但是混和燃烧的比例还没解决。宋鸿伟f17]认为在燃烧过程中,硫元素可以被钙元素捕捉,硫酸钙是过热器管表面灰颗粒的粘合剂,能够加重积灰结渣的程度。为防止沉积腐蚀问题的发生,可以考虑如下措施:1)对生物质燃料采用水洗法的预处理方式,这样可有效去除生物质(秸秆)中的碱金属和氯;2)将添加剂与生物质混烧,目前采用的添加剂有:煤、石灰石、AL:0。、Ca0、Mg0、白云土、高岭土、硅藻士等;3)在受热面的表面上喷涂耐腐蚀材料及采用吹灰、刮板法等机械方式。
4、生物质燃烧技术的展望
    为进一步加快生物质秸秆的利用步伐,各地政府也都出台了相关扶持政策。生物质秸秆利用研究已成为科研单位及企业科研攻关的热点,其利用途径主要包括:秸秆发酵、秸秆气化及秸秆燃烧等利用途径。其中秸秆发酵利用由于生产效率低、木质素降解度低及温度要求高、冬季无法利用等原因,已成为秸秆发酵利用的瓶颈,研究进展缓慢;秸秆气化虽然生产效率提高了,冬季也可以利用,但由于气化的成分中主要成分是无色无味的剧毒气体CO,安全隐患巨大,许多地方已经禁止使用该技术;而秸秆燃烧由于生产效率高,适应性强等优点,成为科研单位主要研究方向。但秸秆直接散烧,由于秸秆单位体积能量低,密度小( 20kg/m3~40kg/m3),散烧时费力费时,运输不方便成本高等,限制了散烧的规模化应用。秸秆成型燃料虽然单位体积能量高,但密度过大(密度可达800 kg/m3~1100kg/m3),再者由于生物质秸秆经过成型机压缩成型时,要耗费大量的优质电力资源(90kW·h/~120kW·h/t),而且生产效率低(50kg/h~80kg/h)以及成型机成本和维修费用过高等问题,影响了秸秆成型燃料燃烧推广应用。而秸秆打捆整体捆烧技术是散烧和成型燃烧发展的必然产物,它摒弃了前两者的不足,集两者的优点于一身,具有秸秆打捆密度适中(密度为90kg/ m3~1OOkg/ m3),耗电少( 30kW·h/t),与秸秆成型燃料相比每吨燃料可节省60一90度电,节约燃料费30~45元/t,同时生产效率高,燃烧效果好,易利用等优点,成为秸秆燃烧利用技术的主要发展方向。
    三门峡富通新能源销售颗粒机秸秆颗粒机木屑颗粒机、秸秆压块机等生物质成型机械设备。

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