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李廣風(fēng)，趙旭，韓增頌
(濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司，濟(jì)南250000)
摘要：本文介紹了聯(lián)合爐排燃燒系統(tǒng)及其工作原理，說明了在建設(shè)生物質(zhì)電廠時使用聯(lián)合爐排燃燒系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，對能源的需求不斷增加，造成能源的緊張與短缺，能源的價格持續(xù)走高。在這種局面下，國家對能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行了不斷的調(diào)整，風(fēng)能、水能、核能的比例不斷加大。但目前我國還是以燃煤發(fā)電為主導(dǎo)。隨著煤價和運(yùn)費(fèi)的不斷上漲，電廠的運(yùn)行成本逐漸加大，給電廠的經(jīng)營帶來了巨大的壓力。這時，政府和企業(yè)開始考慮用可再生的生物質(zhì)資源做燃料，進(jìn)行發(fā)電、供熱，為燃煤電廠開辟了一條新的能源渠道；同時國家也制定了相應(yīng)的扶持政策，為生物質(zhì)電廠的大力推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
生物質(zhì)發(fā)電主要利用農(nóng)作物秸稈、果樹枝、林業(yè)加工廢棄物、城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物等燃燒發(fā)電的技術(shù)。目前生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，已引起世界各國政府和科學(xué)家的關(guān)注．許多國家都制定了相應(yīng)的計(jì)劃，如日本的“陽光計(jì)劃”，美國的“能源農(nóng)場”，印度的“綠色能源工廠”等，它們都將生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術(shù)作為21世紀(jì)發(fā)展可再生能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)工程．我國在2006年1月1日開始實(shí)施的《可再生能源法》規(guī)定，秸稈發(fā)電廠所發(fā)電量將由電網(wǎng)全額收購，進(jìn)口設(shè)備的關(guān)稅和進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅全免。因此，從中央到地方政府都制定了一系列補(bǔ)貼政策支持生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展，這些措施為秸稈發(fā)電項(xiàng)目提供了極好的發(fā)展機(jī)遇。目前，國內(nèi)呈現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電投資迅速升溫的態(tài)勢。預(yù)計(jì)到2020年將建成總裝機(jī)容量2000萬千瓦的生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目，每年不但可以替代7500萬噸煤，而且減少大量的污染排放，此外，出售秸稈這一項(xiàng)還可以給農(nóng)民帶來200一300億元的收入。既有經(jīng)濟(jì)、社會效益，又能保護(hù)環(huán)境的秸稈發(fā)電技術(shù)的利用前景將會越來越廣闊．
1基本情況
目前，國家除利用國外技術(shù)啟動生物質(zhì)燃料發(fā)電市場，同時也鼓勵國內(nèi)自主技術(shù)產(chǎn)權(quán)的燃燒技術(shù)開發(fā)生物質(zhì)燃料發(fā)電市場，國外技術(shù)的生物質(zhì)燃料鍋爐采用的是水冷震動爐排，定向燃料，不可以燃用多種燃料。針對這種狀況我們吸收國外技術(shù)后開發(fā)了具有我國知識產(chǎn)權(quán)的聯(lián)合爐排燃燒技術(shù)。
聯(lián)合爐排是生物質(zhì)燃料鍋爐的關(guān)鍵技術(shù)核心。鍋爐設(shè)計(jì)采用丹麥BⅥ，E設(shè)計(jì)的理念，對爐膛結(jié)構(gòu)，爐膛熱負(fù)荷，空腔流速，爐排面積，爐膛燃燒溫度控制，二次風(fēng)布置等均參考BwE的參數(shù)比較進(jìn)行設(shè)計(jì)，而生物質(zhì)燃料鍋爐又是建設(shè)生物質(zhì)燃料電廠三大主機(jī)中之重要設(shè)備，我公司在借鑒利用國外技術(shù)設(shè)計(jì)制造生物質(zhì)燃料鍋爐中積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，再融合自己的聯(lián)合爐排專利技術(shù)，走出了一條適合中國國情的建設(shè)生物質(zhì)燃料電廠的道路。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1系統(tǒng)簡介
聯(lián)合爐排鍋爐是指在鍋爐的燃燒設(shè)備中采用兩套不同的爐排聯(lián)合使用，其中前邊爐排為傾斜往復(fù)爐排，后面的爐排為重型鱗片式爐排，并呈上下搭接狀態(tài)，運(yùn)行中前邊的爐排做為預(yù)燃并控制燃料量，后邊的爐排控制燃盡五度，由于可分別調(diào)整運(yùn)行速度，能做到相互的運(yùn)行配合，所以稱做聯(lián)合爐排，是一種非常好的燃燒設(shè)備。爐前沿寬度方向均勻布置多臺螺旋給料裝置，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制給料，這對小麥等較輕質(zhì)燃料是必須的措施，傾斜往復(fù)爐排采用梯節(jié)結(jié)構(gòu)，采用耐熱特種鑄鋼制造，保證長久的使用壽命，鱗片式爐排是我國非常成熟的技術(shù)，這兩種爐排的聯(lián)合使用將大于其他任何一種爐排形式，因此是一種先進(jìn)的燃燒設(shè)備。隨著電廠更多的使用生物質(zhì)作為鍋爐燃料，聯(lián)合爐排燃燒系統(tǒng)將為生物質(zhì)燃料電廠提供更可靠的保證。
2．2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由于鍋爐采用生物質(zhì)燃料和煤炭兩種燃料，設(shè)計(jì)首先針對生物質(zhì)燃料的技術(shù)特性，同時考慮煤炭的適應(yīng)性在受熱面布置上，以燃燒最差的燃料工況進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算各受熱面，由于生物質(zhì)燃料燃燒溫度低，輻射強(qiáng)度低，爐膛煙氣速度要求低，因此各受熱面同煤炭要求相比布置偏大，尤其是過熱器結(jié)構(gòu)形式必須保證燃煤情況下不超溫，過熱器采用三級布置兩級噴水方式來保證燃煤條件下的蒸汽參數(shù)，考慮到燒生物質(zhì)燃料時煙氣量的變化較大，為防止省煤器沸騰率過大和排煙溫度過高，在過熱器之后設(shè)置一組自然循環(huán)的蒸發(fā)器，省煤器采用順列布置，空氣預(yù)熱器采用橫管管箱結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)都能有效防止積灰，為盡一步的清潔受熱面在過熱器及尾部受熱面都設(shè)置了蒸汽吹灰的長伸縮式吹灰器，鍋爐的二次風(fēng)分三層布置，便于控制爐膛燃燒溫度，分層燃燒有利于降低氮氧化物的排放聯(lián)合爐排的前段爐排由于采用了傾斜的階梯往復(fù)爐排，燃料由上往下滾動運(yùn)行，爐膛火焰對燃料輻射好，因此特別適應(yīng)含水分較高的燃料，能對燃料干燥燃燒起到作用，而后段采用了鱗片式爐排，布置了多級風(fēng)室送風(fēng)，可以在燃盡過程中調(diào)節(jié)適合風(fēng)量。
聯(lián)合爐排中的前段往復(fù)爐排采用了水冷支撐結(jié)構(gòu)，所有爐排片支撐在水冷管子上。爐排片采用特種耐熱鑄鋼和耐熱鑄鐵制造。往復(fù)運(yùn)動的活動爐排片采用整體框架拖動運(yùn)行，推進(jìn)裝置采用機(jī)械偏心搖臂帶動整體框架，變頻調(diào)速控制，使?fàn)t排統(tǒng)一整體穩(wěn)定運(yùn)行。
聯(lián)合爐排中后段采用了重型鱗片式鏈條爐排，這種爐排是一種成熟的爐排技術(shù)，爐排是由鏈輪拖動多條大型鏈條，所有爐排片由滾柱、夾板固定在鏈條上，爐排片全部采用耐熱鑄鐵制造，傳動采用齒輪減速箱，變頻調(diào)速控制，運(yùn)行十分可靠。
2．3系統(tǒng)特點(diǎn)
聯(lián)合爐排最大的技術(shù)優(yōu)勢在于其良好的調(diào)節(jié)性能，是其他單一爐排所不能比的，另外它還具有適應(yīng)高水分燃料的特點(diǎn)，這是因?yàn)榍岸螤t排采用傾斜往復(fù)爐排，燃料由高處向下推進(jìn)，這個過程有利于燃料的烘干，并且燃料在向下滾動中使燃料透氣性加大，更加有利了燃料燃燒。
3實(shí)際應(yīng)用
我公司為馬來西亞SRSB公司設(shè)計(jì)了一臺75t/h次高溫、次高壓參數(shù)自然循環(huán)鍋爐，采用了聯(lián)合爐排燃燒系統(tǒng)。燃料為棕櫚纖維，可以摻燒木片、樹枝等。預(yù)計(jì)于2008年10月投入運(yùn)行。設(shè)計(jì)中聯(lián)合爐排由往復(fù)爐排加鏈條爐排與風(fēng)室及支撐件組成，往復(fù)爐排配置搖臂式往復(fù)運(yùn)動的變頻調(diào)速裝置，鏈條爐排配置變頻調(diào)速的J300型齒輪減速箱，所有進(jìn)風(fēng)門均配為電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，往復(fù)爐排通風(fēng)率5％，鏈條爐排為6．5％，一次風(fēng)進(jìn)入爐底風(fēng)室后再由爐排之間隙進(jìn)入燃料層，為燃燒提供所需的氧。燃料由往復(fù)爐排上方進(jìn)入爐膛，在此處由于爐內(nèi)高溫輻射和一次風(fēng)的作用逐步預(yù)熱、干燥、著火、燃燒。隨著往復(fù)機(jī)構(gòu)的工作，燃料邊燃燒邊逐級向后部運(yùn)動，傳直至給鏈條爐排燃燼，最后灰渣落入爐后的除渣口。
我公司還為黑龍江、河南兩個熱電公司設(shè)計(jì)了兩臺使用聯(lián)合爐排技術(shù)的130t/h生物質(zhì)燃料鍋爐，現(xiàn)在正在安裝過程中，預(yù)計(jì)年底即可投入使用。同時，我公司為河南長葛電廠使用聯(lián)合爐排技術(shù)煤粉爐改造生物質(zhì)鍋爐已經(jīng)成功運(yùn)行。
4結(jié)論
聯(lián)合爐排燃燒技術(shù)開辟了建設(shè)生物燃料生物電廠的新途徑，具有廣泛的推廣價值和社會意義。同時聯(lián)合爐排燃燒可以燃燒除了谷物殼類的燃料外，秸桿類植物經(jīng)粉碎或切段后均可燃燒。改善了電廠燃料單一的缺點(diǎn)。 |
