• 煤改生物質鍋爐(鏈條爐排)
    煤改生物質鍋爐(鏈條爐排)

    燃煤鍋爐(鏈條爐排)改造為燃生物質固體燃料鍋爐技術方案

    一、鍋爐改造技術簡介

    1、生物質燃燒技術

    生物質燃料是將農作物秸稈、木屑、鋸末、花生殼、玉米芯、稻殼、樹枝、樹葉、干草通過壓縮成型后在專用爐具里進行燃燒的燃料,不添加任何粘結劑,是一種可再生的清潔能源。

    根據多年的試驗研究及測試,生物質燃燒具有如下特性:

    農作物秸稈類生物質燃料熱值低,一般為,2800—3800Kcal/kg,灰份高;

    木屑類生物質燃料比農作物類熱值高,一般為,3700—4100Kcal/kg,灰份低。

    揮發份高,一般為60—70%

    燃點低,一般為300℃左右

    揮發分溫度低,一般為200-400℃

    易結渣且結渣溫度低,一般為800℃左右

    目前,我國城市擁有大量的生活燃煤鍋爐及工業燃煤鍋爐,其中大都分布在城市內及城市周邊,排放不達標直接影響了城市及周邊的空氣質量,為此,取締城市生活及工業燃煤鍋爐及煤改氣、電的呼聲很高,且許多城市已采取了行動,但由于氣源緊張、電價昂貴,而城市熱力又達不到的城區或地方,收效甚微。用清潔的生物質替代煤碳,在城市生活及工業鍋爐上使用就成為****。但現有的層燃燃煤鍋爐必須通過改造方能燃燒生物質,才能提高效率,達到環保、節能、經濟的目的。 

    現運行的生活及工業鍋爐的結構均不適合使用生物質,若不加改造直接使用生物質將出現嚴重冒黑煙、效率低、有粉塵污染等現象。而我公司通過多年試驗研制的生物質專用燃燒裝置徹底地解決了生物質在鍋爐中的燃燒問題。根據生物質揮發份大的特點,綜合應用了煤制氣法、懸浮燃燒及高溫裂解等多種潔凈燃燒技術,使生物質達到了一個高度理想的燃燒狀態。生物質專用燃燒裝置的結構實現了上述潔凈燃燒的條件及技術,它由上料機構、輸送機構、高溫裂解燃燒室、氣(固)相燃燒室、梯次配氧系統、煙氣輸出系統等組成。

    2、生物質鍋爐燃燒原理

    1、生物質成型燃料(BBDF)從專用給料機構定量均勻地進入高溫裂解燃燒室,著火后,燃料中的揮發分快速析出,火焰向內燃燒,在氣(固)相燃燒室內迅速形成高溫區,為連續穩定著火創造了條件;

    2、在生物質燃料進入爐膛時,專用給料防回火裝置將。ㄋ椋╊w粒燃料在風動的作用下于氣(固)相燃燒室內懸浮燃燒;

    3、為使生物質裂解的可燃氣體完全燃燒,以我公司專有配氧技術補充所需量的氧氣,為爐膛出口的燃燒助燃,完全燃燒后的高溫煙氣通往鍋爐受熱面被吸收后,再經除塵后排往大氣。

    3、生物質鍋爐燃燒特點

    1、 可迅速形成高溫區,穩定地維持層燃、氣化燃燒及懸浮燃燒狀態,煙氣在高溫爐膛內停留時間長,經多次旋渦配氧,燃燒充分,燃料利用率高,從根本上解決了冒黑煙的難題,可保證出力。

    2、 燃料適應性廣,不結渣,完全解決了BBDF的易結渣難題。

    3、 由于采用了氣固相分相燃燒技術,從高溫裂解燃燒裂解出的揮發份大多是碳氫化合物,適合低過氧或欠氧燃燒,可達無黑煙燃燒。 

    4、環保分析比較

    種類項目輕柴油天然氣Ⅱ類煙煤生物質成型燃料
    氣體排放CO2 g/m31991372180
    SO2mg/m348048128033.6
    NOX g/m3330248617237
    煙塵mg/m3891651046
    環保性
    輕微污染無污染無污染無污染


    備注:CO2—生態零排放,是根據《京都議定書》的規范,確定其對大氣中CO2的變化平衡為零。

    從表中數據可以看出,使用生物質固化成型燃料,各項排放指標均達到國家大氣污染物排放標準的要求,而且是一種可以與天然氣媲美的清潔能源。

     

    二、鍋爐主體改造技術方案

    由于生物質顆粒區別于煤的不同特點,貴單位鍋爐不適合直接燃用生物質顆粒燃料,故該鍋爐改造方案將包含以下幾方面:

    1、生物質顆粒上料機構

    根據貴單位現場實際情況,在不影響使用功能的前提下,改進斗式上料系統。也可選提升機或輸送帶連續上料方式。 

    2、生物顆粒給料裝置

    因生物質顆粒具備非常規則的形狀及很高的揮發份非常容易著火燃燒,所以生物質顆粒鍋爐的給料系統需要更改為生物質專用斷料機構與變頻控制系統及防回燃給料方式。

    其進給料優點:料斗內燃料與爐排上的燃料隔離、阻風;給料過程采用全自動變頻控制星形斷料機構,通過防回燃給料裝置把生物質顆粒落入爐排。打破了其他生物質廠家傳統的“用提升機把料送入加煤斗式”給料方式,我司采用專有的“生物質專用斷料與防回燃給料機構”技術來給料,更安全有效,杜絕了傳統煤斗式加生物質燃料回火的問題。

     

    3、鏈條爐排減速機及其變頻裝置

    因生物質顆粒的揮發份較高且熱值相對標準煤來說又較低,所以燃燒時燃料層厚度需加厚,爐排速度需加快,所以爐排的無級調速器根據需要更換為速比及扭力更大的生物質顆粒專業減速機;

    爐排對燃料的傳輸速度受電機及變速裝置傳動轉速的影響,鏈條移動速度應保證與鍋爐瞬間出力(產汽量)所需燃料量、所供一次風量相適應。電機加裝變頻后能確保燃料傳輸平穩、均勻,適應鍋爐負荷變化。避免爐排燃料層出現火口及未燃盡生物質碎屑逃逸現象。

     

    4、生物質裂解裝置安裝

    根據生物質成型燃料的性質,能量密度小、含水份高、揮發份多,完全燃燒需要高溫、足氧、延時、擴容的特點,需在鍋爐前拱處加裝裂解裝置,建立潔凈生物質燃燒條件,以達到生物質完全燃燒的燃燒方式,確保生物質在預熱、裂解、氧化燃燒、氣體還原燃燒過程各階段的燃燒充分,換熱充分。提高鍋爐換熱效率及熱量利用率。

     

    5、二次梯級配風裝置

    根據生物質燃料的物理性質和燃燒化學性質,生物質燃料燃燒時裂解出60%-70%的可燃氣體揮發份,為保證揮發份的完全燃燒,必須及時、分段、合理、有效的進行氧氣的補充。因此,我公司采用專有的“旋渦二次風”技術來滿足配氧需求,在保證生物質燃燒所需高溫區域下,適時適地適區增加二次配氧(風),滿足不同區域燃燒所需氧氣,使之完全燃燒,減少或杜絕黑煙及煙氣污染物的形成,使爐膛燃燒混合更充分,熱流在爐膛停留更長時間,燃燒傳熱更好。

     

    6、高溫裂解燃燒裝置配氧及鍋爐二次配氧調節系統

    6.1、生物質燃料在高溫裂解燃燒室著火后,將析出大量揮發分,為了是燃料完全燃燒,需從多個配氧處按比例自動調配、補充氧量。

    6.2、二次配氧調節系統能延長高溫煙氣在爐膛的停留時間,增加高溫煙氣與鍋爐水冷壁的換熱量。

    6.3、該套調節系統可實現變頻控制,能夠****的配置進入鍋爐的氧氣量,為燃料的完全燃燒提供保障。

    6.4、我司采用“渦旋”高溫燃燒,鍋爐自身一定程度上有消煙、除塵功效。

    7、爐膛擴容裝置

    生物質成型燃料的性質和特點是:密度小、水份高、揮發份多,熱值低;其完全燃燒需要高溫裂解區域、充足的氧氣與混合、充分的時間與足夠的空間,其燃燒特性是在較低溫度下著火、較低溫度下裂解出大量的可燃揮發份、結焦溫度低。因此我們依靠生物質燃燒技術對鍋爐前、后拱進行改造,增加生物質燃燒高溫熱能與水冷壁的輻射換熱,增大爐膛容積,增加燃燒空間及換熱強度,形成裂解及懸浮燃燒條件,以利于增大生物質燃料燃燒,確保換熱強度,提高鍋爐的熱效率。

    8、阻火插板及應急排料板安裝

        生物質燃料爐膛給料采用變頻定量給料,在生物質燃料爐膛入口處安裝阻火插板,要求安裝后密封性好、活動靈活,上下升降自如,預防鍋爐故障狀態或人工誤操作時引起爐膛回火造成料斗內生物質燃料自燃?筛鶕仩t實際情況加裝應急手掏燃料孔或排料板保證生物質燃料自燃后能及時將生物質燃料掏出排凈,杜絕燃料繼續燃燒。安裝示意圖:

    9、引風機增加變頻

    因生物質顆粒的揮發分及灰分較高,未完全燃燒狀態下煙氣產生較多,所以在短時間停爐時爐膛會呈正壓狀態,導致爐門及煤斗冒煙,所以需將引風機改為變頻控制。

    10、爐膛溫度控制

    增加爐膛出口煙溫測點,根據爐膛出口煙溫控制給料量及風機風量,盡量將爐膛出口煙溫控制在結焦溫度一下,消除過熱器表面結焦。

    11、布置吹灰裝置

    由于生物質燃料易后燃,燃燒后飛灰較細,易粘附在管子上,所以需布置吹灰裝置。

     

    五、生物質鍋爐專用自動控制系統

     對于使用鏈條爐排的生物質鍋爐,爐排上的燃燒出力與送風量、爐排速度和燃料層厚度有關。燃料層的厚薄與變頻給料器運行速度及爐排速度相關,送風量的變動對出力的變化影響最為敏銳,提高風速會立即加快燃燒反應速度,使鍋爐出力增加。給料器與爐排速度的調節,實際是給料量的調節。鏈速過慢,會使爐排上積儲燃料不足,降低出力,鏈速太快,固然會使出力增加,但在尾部會出現燃料不能完全燃盡而使固體未完全燃燒損失加大的情況,給料量的調節必須與送風量很好配合。

    采用變頻器調節風機和無級調速爐排調速器,調節溫度的精度可以更高,溫度、壓力的波動也大為降低了。當出現波動時,首先根據蒸汽壓力來變頻調節鼓風機和爐排調速器,然后根據爐膛負壓(-3~4mm水柱)來變頻調節引風機達到新的平衡。通過這樣的變頻調節,蒸汽出口壓力十分平穩。

    生物質鍋爐專用自動控制系統由PLC可編程控制器與相關的輸入信號及輸出和執行器組成,可以實現關鍵鍋爐運行狀態信號采集(取決于原鍋爐儀表是否帶信號輸出)、監控、自動調節,減少勞動強度及人為操作失誤,提高系統可靠性及實現及時節能調節。

     

    六、布袋除塵改造(可選:根據原有除塵系統及方案選擇)

    尾部煙氣處理系統根據具體情況進行改造,如原有旋風多管除塵器,則在多管除塵器后增加布袋除塵器即可,如沒有多管除塵器則需在布袋除塵器前加阻燃裝置旋風分離器(因生物質料較輕,防止個別未燃盡顆粒進入布袋除塵器燒壞布袋)。采用布袋除塵裝置?纱_保證生物質鍋爐達到國家相關排放標準GB13271-2014。如用戶原有除塵系統可以使用,且燃生物質顆粒能達到當地環保排放標準,則可不增加布袋除塵改造。

     

    七、改造后效果

    1)、將燃煤鍋爐改造為生物質顆粒燃料鍋爐。

    2)、改造后生物質鍋爐出力達到原燃煤鍋爐出力的80%以上。

    3)、改造后鍋爐蒸汽參數滿足生產用汽要求。

    4)、改造后鍋爐熱效率達到原燃煤鍋爐熱效率的100%以上。

    5)、改造保持原鍋爐承壓部件不動,不降低鍋爐安全使用要求。

    6)、被改造項目,要求施工質量合格,施工工藝符合國家標準,達到質檢、環保相關驗收標準。


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