秸秆捆烧直燃生物质锅炉的设计

刘凤磊，万显君

(海伦市利民节能锅炉制造有限公司，海伦152300)

0 引 言

近年来，煤炭利用带来的环境问题日益突出，根据国务院发布《大气污染防止行动计划》，逐步淘汰低容量，环保不达标的燃煤锅炉，因此当务之急是寻找一种清洁环保的再生能源，然而生物质能是世界上一种可利用再生的绿色环保能源，是煤炭理想的替代者，生物质具有挥发分比重大、碳活性强、燃烧后排放物对环境危害小，生物质能的应用得到世界范围的关注。

我国秸秆资源丰富，可用量大，生物质秸秆燃烧利用也逐渐被人们重视起来，生物质秸秆制成成型燃料在进行燃烧，加工后燃料的密度大，单位体积热值高，由于成型燃料燃烧后灰熔点温度比其燃烧时的温度要低，所以极易产生结焦现象，而且大大的消耗了电力资源，成型设备造价和用来维修设备的费用也很高；秸秆燃料直接进行燃烧时，由于体积和密度小，运输也不方便，费工费力，限制了秸秆直接散烧的应用，秸秆捆烧直燃与上述两种情况相比，具有密度适中，秸秆捆运输方便。而打捆生物质水分一般高达35%～45%，直燃燃烧出现着火困难，燃烧不彻底，燃烧效率低，如果打捆生物质在燃烧前干燥，将水分将至25%以下，然后成捆秸秆直接送入炉内燃烧这种方法最经济，所以，秸秆捆烧直燃生物质锅炉有着广阔的发展前景。

1 独特的秸秆捆烧直燃生物质锅炉的结构

由于秸秆与煤燃烧比较相似，因此一些秸秆捆烧锅炉与燃煤锅炉结构也比较相似，层状燃烧锅炉也是秸秆捆烧直燃锅炉的最为相似炉型，根据生物质秸秆的燃烧特点，设计秸秆捆烧直燃生物质锅炉具有一些独特结构，可供参考。

(1)锅炉本体

锅炉本体是由锅壳和炉膛等组成，炉膛顶部设置有锅壳，后拱、前拱、隔离墙把炉膛分成三个燃烧室，分别是半气化燃烧室、强化燃烧室、固定碳燃烧室；后拱固定在炉膛后端，前拱固定在炉膛前端，隔离墙固定在后拱与前拱之间，半气化燃烧室是由隔离墙、前拱与炉膛围成的，强化燃烧室是由后拱顶壁、隔离墙与炉膛围成的，固定碳燃尽室是由后壁下壁、隔离墙与炉膛围成，在固定碳燃尽室内设有拨料装置，喷火口设在隔离墙上；烟气出口设在后拱的前端，出烟口设在强化燃烧室的后上部，燃烧后的烟气由出烟口排向烟道。

在炉膛固定碳燃尽室内设置拨料装置，可以使未燃尽的秸秆在拨料装置的作用下充分燃烧，同时半气化燃烧室、固定碳燃尽室和强化燃烧室实现了分级燃烧，不仅提高了燃烧效果，而且所产生的氮氧化物浓度低，达到了节能环保的效果，

(2)秸秆干燥破包室(炉前料斗)

锅炉本体的进料口前设置有秸秆干燥破包室(炉前料斗)，破包装置设在秸秆干燥破包室内，秸秆捆经破包装置破包后秸秆通过锅炉本体的进料口进入炉膛和链条炉排上，秸秆干燥破包室内可以放置秸秆捆2至3个，在第1个秸秆捆在秸秆干燥破包室内破包的同时第2和第3个秸秆捆受到烟气的辐射进行烘干，烘干后的秸秆其水分下降，有利于秸秆在炉膛内燃烧，破包后的秸秆密度小，燃烧时温度达不到结焦时的灰熔点，不易结焦。解决了打捆秸秆无需加工成成型燃料，省去中间加工环节，降低了成本，提高了经济效益。

(3)链条炉排

在秸秆干燥破包室和锅炉本体上面设置有链条炉排，其下方沿其输送方向设有多个等压风室，可实现连续向炉膛进料，连续向除渣机出渣，连续向炉膛给风。

1.锅炉本体 2.锅壳 3.炉膛 4.后拱 5.前拱 6.隔离墙 7.半气化燃烧室 8.强化燃烧室 9.固定碳燃尽室10.喷火口 11.烟气出口 12.链条炉排 13.秸秆干燥破包室 14.破包装置 15.拨料装置 16.等压风室

(4)生物质锅炉炉膛容积、炉排面积、炉排速度

由于生物质秸秆燃料燃烧的挥发分高，要求炉膛温度低，防止燃料在炉内结焦，减少NOx的生成，所以要求生物质锅炉炉膛容积要与燃煤锅炉相比增大一些。

由于生物质秸秆燃料的特点，其含碳量较小，易着火燃烧，自然堆积密度很小，其热值偏小，所以秸秆捆烧锅炉与燃煤锅炉相比，炉排面积可适量减少，同时为了达到锅炉出力，需要提升生物质燃料的料层密度和加快炉排速度，但是不要过快的提高炉排速度会影响生物质秸秆中固定碳的完全燃尽。

燃煤和生物质燃料燃烧是的料层厚度和炉排速度

(5)生物质锅炉炉拱、炉膛配风

秸秆捆烧直燃生物质锅炉通过前拱、后拱和隔离墙将锅炉炉膛隔成三个室，分别是半气化燃烧室、强化燃烧室和固定碳燃尽室，实现生物质燃料挥发分的析出、燃烧；固定碳的燃烧及燃尽，生物质秸秆燃料的特性，易着火燃烧，生物质炉膛的绝热燃烧温度相对比较可以低些，设计时要求前拱可以高一些，并且要短，后拱要求覆盖面要减少很多，中间隔离墙布置的合理，以延长烟气在炉膛内的燃烧时间，使炉膛内烟气达到充分燃烧燃尽。

生物质秸秆突出的特点就是挥发份高，在炉膛内通过二次风可以对炉内的烟气进行扰动，使烟气和二次风中的氧气充分混合，挥发分得到完全燃烧，所以合理配置二次风是烧好秸秆捆烧锅炉的基本条件。

(6)生物质锅炉热效率及锅炉除尘

生物质秸秆易燃烧而且固定碳含量小等特点，造成生物质燃料在炉排前段燃烧激烈，炉排中、后段只有少量固定碳的燃烧，使生物质锅炉炉床的配风处理比较困难，要保证生物质燃料充分燃烧，供给生物质的空气量(过量空气系数)普遍较大，这样就增加了锅炉排烟热损失。由于生物质燃料灰分大，生物质锅炉受热面易积灰，导致锅炉受热面传热下降，是造成目前生物质锅炉热效率低的原因，因此，合理布置一、二次风，控制好风量、风压、供风位置是最有效提高生物质锅炉热效率的措施，此外，合理布置炉拱、中间隔离墙延长燃烧后烟气在锅炉炉膛内的停留时间，保证燃料挥发分得到充分燃烧燃尽，换热面上的积灰得到及时清理，锅炉的热效率得到很大的提高。

生物质燃料灰分大，生物质锅炉的烟尘、粉尘含量相对较大，硫化物和氮氧化合物含量较小，并且烟气中粉尘密度及颗粒都很小，除尘方法可以采用布袋除尘器，但是为了防止大颗粒火星进入，烧坏布袋除尘器，可以采用联合除尘，即离心除尘在前，后加布袋除尘。

2 结束语

秸秆捆烧直燃生物质锅炉的独特结构，生物质秸秆燃料在环保和经济方面等有诸多优点，使秸秆捆烧生物质锅炉得到越来越多的普及和应用。生物质捆烧直燃锅炉在我国起步比较晚，秸秆捆烧直燃技术不太成熟，但是通过锅炉技术人员的共同努力完善，秸秆捆烧直燃锅炉一定会有更好、更广阔的发展前景。