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生物质锅炉不完全燃烧的原因有哪些?

文章出处:生物质锅炉责任编辑:自然人锅炉人气:-发表时间:2016-01-06 23:00【

    现代工业中所用的生物质锅炉,不仅解决了传统锅炉所产生的环境污染的问题,而且还减少了煤炭等资源的使用。不过在生物质锅炉的燃烧产物中,我们有时会发现含有大量的可燃物,且灰渣发黑,以及燃烧气体里含有大量的一氧化碳可燃成分。这类现象就是典型的不完全燃烧问题。
  目前,导致生物质锅炉中的燃料不完全燃烧的因素主要有:炉膛的温度不够,通常情况下低于600℃时,就不能建立良好的燃烧结构;所供给的空气量不能满足燃料中可燃成分完全燃烧的需要;所供给的空气量足够,但是由于混合接触做的不好,引发燃烧紊乱;锅炉所用的基燃料水分太大,当燃料中的水分超过45%以上时,很难保证燃烧能正常燃烧;燃料颗粒太大,不利于燃烧反应的进行;燃烧的反应时间不够或炉排振动幅度过大、间隔过短,燃烧时间不充分;灰分太大,以及包裹了焦炭颗粒,使燃烧速度减慢;进料太多,炉排上的面料层太厚,气固不能良性混合;进料少或者炉排料层薄蓄热能力不足。


生物质锅炉燃料不完全燃烧的原因

生物质锅炉燃烧产物中,含有大量的可燃物,灰渣发黑,有时可见生料排出。燃烧气体里含有大量的一氧化碳可燃成分。

引起锅炉燃料不完全燃烧的因素如下:

(1)炉膛温度不够,一般情况下低于600℃时,就不能建立良好的燃烧结构。

(2)所供给的空气量不能满足燃料中可燃成分完全燃烧的需要。

(3)所供给的空气量足够,由于混合接触不好,燃烧紊乱。

(4)出现异常事故。

(5)收到基燃料水分太大,水分超过45%以上的燃料很难保证燃烧正常。

(6)燃料颗粒太大,不利于燃烧反应的进行。

(7)燃烧的反应时间不够,炉排振动幅度过大、间隔过短,燃烧时间短。

(8)灰分太大,灰分包裹焦炭颗粒,使燃烧速度缓慢,

(9)进料太多,炉排上面料层太厚,气一固不能良性混合。

(10)进料少或者炉排料层薄蓄热能力不强。


影响生物质锅炉燃料燃烧过程的变量

一、含水量

    不同种类燃料的含水量区别很大,取决于燃料种类和储存方式。为了保持生物质锅炉燃料燃烧稳定性,在使用之前需要晾晒(有条件时要增设干料棚)。含水量增加会降低炉膛蓄热温度,增加燃料在燃烧室的不完全燃烧。含水量过大是国能生物质电厂带不上负荷的主要原因。含水多的燃料着火困难,影响燃烧速度,使炉内温度降低,使机械和化学不完全燃烧热损失增加,当燃料水分大于45%时,燃烧就非常困难。在燃烧过程中,水分因蒸发、汽化要消耗大量的汽化热。水分含量大的燃料其燃烧后的烟气体积较大(水变为蒸汽比体积增加了1200倍),由于出口烟气有130℃左右温度,因此随烟气带走的热量损失较多(此现象可以通过烟囱的排烟,观测到呈现大量乳白气体),锅炉的热效率就较低。此外,烟气体积增加,引风机消耗的电能也随之增加,引风机功率增加了,使得烟气流速加快,燃烧上移,很难构建合理的燃烧工况,保障炉排燃烧动力平衡(养不住底火)。

烟气流速加快使得烟气携灰量也增加,加速了对炉膛尾部受热面的磨损。


二、发热量

1.概念

(1)高位发热量(湿基)。指lkg燃料在单位时间里完全燃烧所放出全部的热量,单位MJ/kg。

(2)低位发热量(干基)。是燃烧热量中,去掉燃烧时生成的汽化潜热(水蒸气)所释放的热量,单位MJ/kg。

2.影响发热量的因素

影响发热量的一般因素是燃料中的水分、灰分和杂质,这也是国内生物质电厂共同存在的问题(燃料水分和灰分过大的问题不解决,生物质发电企业是很难发展的)。过湿、过长的燃料在取料机、给料机里堵塞,在炉排上烧不透,增加了不完全燃烧损失(某电厂由于入炉燃料灰分通常大于40%,所以长期带不上高负荷)。


三、过量空气系数

理论空气量与实际空气量的比值叫做过量空气系数。

生物质锅炉的燃烧过量空气系数要大于1,通常大于1. 25,以保证助燃空气与可燃物的充分混合。

过量空气系数沿用了煤粉锅炉的数据,现在无权威论证。实际的锅炉燃烧因生物质挥发分高、燃烧速度快,应该是富氧燃烧。

过量空气系数主要是通过二次风来提供,实践证明,上层二次风要尽量大,以过热器不超温为原则,以利于燃烧工况的构建和燃料的燃尽。试验证明:生物质锅炉燃烧氧量任何时候都要大于3%,当炉膛温度能够保持较高时,氧量保持在3%~5%才能够燃烧完全。因为生物质颗粒不均、燃烧区域不同,富氧燃烧就成了生物质锅炉区别于煤粉锅炉的一个显著特点(国内某电厂的前、后上二次风开到40%以上、氧量为5%,燃烧工况良好,过热器区域的灰为灰白色,可以认为是国内生物质锅炉燃烧的样板;丹麦生物质锅炉一、二次风率比例:黄秆锅炉为3:7,灰秆锅炉为4:6)。可是现在国内生物质锅炉大多没有照此办理,主要原因足国内燃料质量太差,水分、灰分的含量太高。许多生物质锅炉风率比例变成了5:5或者8:2。尤其是黄秆锅炉一次风用少了就不能浮动厚料层、减少料层厚度,炉膛蓄热就不能满足高负荷。

四、空气温度

生物质电厂锅炉的热风,采用的是除氧器来水加热空气的方法,因此,需要尽量提高风温,促成炉排高端着火。



五、燃料种类      

    不同种类燃料的不同特性影响着燃烧过程,其中主要影响因素为燃料组分、挥发分和固定碳含量、热性能、密度、孔隙率、尺寸和活性表面等。燃料组分随燃尽程度不同而发生持续变化。与煤相比,生物质锅炉燃料通常挥发分含量较高,固定碳含量较低,属于高活性燃料。但不同生物质燃料的挥发分含量不同,影响燃料的热性能。各种生物质燃料的小劂化学结构和结合键也影响燃料的热性能。表现出挥发分析出规律明显不同。不同生物质燃料的密度也有较大的不同,例如,树皮和稻壳的密度相差很大。燃料密度大,影响了单位燃烧室容积,同时也影响燃料燃烧特性。孔隙率影响燃料的反应性(单位时间质量损失),影响挥发分析出速  率。尤其当粉状燃料燃烧时,烟气中携带大量的颗粒物,小颗粒在燃烧室中停留时间短,如不能压制火焰,势必造成火焰上升,化学不完全燃烧热损失增加,引风机叶轮磨损。某生物质电厂调试期间,燃烧稻壳,锅炉引风机叶轮一个月之内就磨透了。     


六、燃烧温度      

燃烧温度是生物质锅炉燃烧的基础,燃烧温度不够就不能形成燃烧的优化,就无法保障燃烧的完全。强化锅炉燃烧的三强理论如下:     

(1)强化燃烧的初始阶段。      

(2)强化高温烟气和燃料的对流换热。      

(3)强化燃料燃烧时还原气氛的高浓度聚集。      

不管烧什么燃料,一定要想办法保持炉膛温度,炉膛温度低于850℃就不能形成强化燃烧。      

试验证明,炉膛温度在400℃以上锅炉点火成功,炉膛温度在600℃以上锅炉可以形成连续燃烧,炉膛温度在850'C以上才可能形成强化燃烧。     


七、配风      

     有效的配风是生物质锅炉燃烧的关键,一次风能够吹动燃料,增加空隙着火面;二次风压制火焰,形成强化燃烧。以增加燃烧时间、保持炉膛温度、减少不完全燃烧热损失(推荐某生物质电厂配风参数,以30MW负荷为例,锅炉总风量为7.5kPa,一次风高端5o%、中端60%、低端30%,前、后墙二次风50%,燃尽风20%)。




    现在大气污染逐渐严重,煤炭等资源的日以匮乏,工业和生活中普遍使用的燃煤锅炉正在被生物质锅炉所替代,生物质燃料锅炉不仅可以解决传统的燃煤锅炉造成的大气污染,还能节约煤炭等能源的消耗。在与蒸汽供应承包等合同能源管理项目中,为了提升节能效果,实现节能效益最大化,项目全部采用的生物质燃料锅炉。在以往锅炉项目运行管理发现,生物质锅炉里排除的燃烧产物里,会经常发现里面有很多的可燃物,而且燃烧后的渣子发黑,在燃烧的气体中有一定量的一氧化碳成分,这些都是不完全燃烧的典型现象。燃料燃料完全燃烧是实现节能效益最大化的前提,所以首先要找出燃料不完全燃烧的原因。通过多年生物质锅炉运行管理经验发现,造成生物质锅炉里的生物质不完全燃烧的原因有以下几方面:

  1、锅炉内的温度不够高,在正常情况下,炉膛的温度达不到600摄氏度,无法构成良好的燃烧结构。

  2、提供的空气量不够,燃料无法完成充分燃烧,或者是空气量供给的足够,但是混合接触不充分,造成燃烧紊乱。

  3、燃料中的水分太大,不能进行正常的燃烧,另外燃料颗粒的大小要均匀,过大不能进行燃烧反应。反应的时间达不到要求,燃烧的时间不够,都会造成不完全燃烧。

  4、一次性给料过多,会造成炉排上的料层过厚,气体和燃料达不到良性混合,蓄热能力达不到充分燃烧的要求。

  生物质燃料不完全燃烧的因素找到了,便好针对原因对锅炉进行整改,具体整改措施如:

  1.改善炉排结构,以提升膛内温度,为燃料充分燃烧提供燃烧基础;

  2.增加二次进风口,补充膛内燃料燃烧所需氧气;

  3.从颗粒燃料生产源头抓起,保证燃料低水分,控制颗粒机出粒大小均匀;

  4.结合炉排实际燃烧状况,合理设置上料机上料速度、投料量。

  从以上四个方面加强控制便能保证生物质燃料在锅炉中完全燃烧,燃料充分完全燃烧才能提升锅炉热效率,保证生物质锅炉的节能效益最大化。


秸秆锅炉燃料不完全燃烧的原因:

    秸秆锅炉也是生物质锅炉的一种,秸秆锅炉的燃料是生物质颗粒燃料,燃烧时不产生污染性气体以及粉尘,不仅解决了传统锅炉所产生的环境污染的问题,而且还减少了煤炭等资源的使用,然而,在秸秆锅炉运行中有时会出现燃料不完全燃烧的现象,本文就分析一下导致其不完全燃烧的原因有哪些。

1.炉膛的温度不够,通常情况下低于600℃时,就不能建立良好的燃烧结构;所供给的空气量不能满足燃料中可燃成分完全燃烧的需要;

2.空气量足够:但是由于混合接触做的不好,引发燃烧紊乱;锅炉所用的基燃料水分太大,当燃料中的水分超过45%以上时,很难保证燃烧能正常燃烧;

3.燃料颗粒太大:不利于燃烧反应的进行;燃烧的反应时间不够或炉排振动幅度过大、间隔过短,燃烧时间不充分;

4.灰分太大,以及包裹了焦炭颗粒,使燃烧速度减慢或者进料太多,炉排上的面料层太厚,气固不能良性混合;进料少或者炉排料层薄蓄热能力不足。


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