生物质与煤层燃气化复合燃烧技术研究.doc

《生物质与煤层燃气化复合燃烧技术研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物质与煤层燃气化复合燃烧技术研究.doc（8页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、生物质与煤层燃气化复合燃烧技术研究摘要：针对燃煤层燃炉热效率低、污染严重等问题，介绍了生物质与煤层燃气化复合燃烧技术；重点以DZL6-1.25-AII为例，通过理论分析计算得出该锅炉的各燃烧工况特性，并得到该燃烧技术最适宜的燃烧工况；提出该燃烧技术是高效洁净燃烧技术，具有推广应用价值。引言我国燃煤层燃锅炉量大面广，其热效率低，能耗大，污染严重等问题十分突出。我国生物质资源主要以农作物秸秆为主，每年可产生7.05亿吨秸秆。目前，我国的秸秆资源除了一部分用作还田肥料和动物饲料外，大部分都废弃或就地焚烧1，2，不但浪费了宝贵的能源，也带来了严重的空气污染。本文提出在层燃炉采用生物质与煤层燃气化复合燃

2、烧技术，推广生物质能源利用，提高现有层燃炉效率，减少污染物排放。1生物质复合燃烧技术生物质与煤层燃气化复合燃烧技术，即煤在炉排上采用层燃方式，而生物质以粉状形态从炉膛上部喷入炉膛空间，进行悬浮燃烧，将煤的层状燃烧和生物质的悬浮燃烧相结合，使两种燃料的燃烧优势互补。通过合理控制一次风量，使部分煤发生气化，产生煤气，可减少燃煤烟尘排放。二次风用来携带粉状生物质从炉膛上部喷入炉膛空间，二次风为生物质燃烧和煤气燃烧提供空气。该燃烧技术中用部分生物质代替煤，不仅减少了燃煤量，使煤层厚度减薄，而且减少了一次风量，降低了一次风速，从而降低了q3和q4热损失。另外，二次风从上部空间给入，增强了气流扰动，增加烟

3、尘中可燃物在炉膛内的停留时间，所以有效减少了q3、q4热损失，提高了燃烧效率。此外，生物质具有挥发份高，容易着火燃烧，且燃烧速度快，所以对稳定炉膛燃料的着火和燃烧十分有利，扩大了层燃炉煤种适应性。2确定适宜的燃烧工况复合燃烧工况要综合考虑燃烧效率和烟尘排放浓度。以DZL6-1.25-AII层燃炉为例，分析复合燃烧技术的适宜燃烧工况。该层燃炉燃烧II类烟煤时，qv=350kW/m3，炉排面积R=7.27m2，炉膛容积V=14.295m3。当锅炉改用该新型燃烧技术，燃料为烟煤和生物质组成的混合燃料时（烟煤燃料特性见表1，生物质燃料特性见表2。），炉膛容积热负荷qv=350kW/m3，不仅能保证煤燃

4、尽，而且也能使生物质燃尽。这是因为从大量生产经验和研究成果中得到可靠的qv经验数据是层燃qv=350450kW/m3，容量小于等于25t/h的室燃炉qv=227349kW/m3，显然qv=350kW/m3时，煤和生物质在炉内有足够的停留时间，保证燃尽。该燃烧技术中，烟煤在炉排上层燃烧，部分煤完全燃烧，部分煤气化产生煤气，生物质在炉膛中悬浮燃烧，但三者在炉膛中释放的热量应该满足炉膛容积热负荷qv=350kW/m3。由此计算得出以下燃烧工况，见表3。表3明确了各燃烧工况的混合燃料的组成及一次/二次风的理论空气量和总的理论空气量。（1）分析各燃烧工况q3、q4热损失与单纯的燃煤层燃技术相比，该燃烧技

5、术中用部分生物质代替煤，减少了燃煤量，使炉排上的煤层厚度减薄，这样有利于减小了q4损失。同时，炉膛上部空间布置二次风，不仅能及时补充燃烧所需空气，而且增强了炉膛空间的气流扰动；另外，生物质挥发份高，燃烧反应活性高，在较低的温度下依然能够保证燃尽率，这样该燃烧技术也有利于减小q3热损失。为了便于分析，假定燃烧条件（炉膛温度、炉膛结构、过量空气系数、燃烧方式）不变时，近似认为灰渣含碳量Clz和飞灰含碳量Cfh不变，这样q4近似只与燃料量B成线性关系，不同燃烧工况下q4见图3。由图3可见，当4时，随着的增加，q4急剧增加，当4时，q4变化趋于平缓，这与混合燃料的组成及其燃烧方式和有关，与生物质相比，

6、烟煤含碳量高，挥发份含量低，更难着火燃烧，另外，烟煤采用层燃，与空气混合程度较差，所以烟煤燃烧产生q4较大，所以在4时，随着的增加，烟煤含量增加，生物质含量不断减少，q4会急剧增加。当4时，烟煤含量很大，趋近于1，其含量变化对q4影响很小，所以q4变化趋于平缓。同样，假定燃烧条件（炉膛温度、炉膛结构、过量空气系数、空气动力场）不变时，近似认为烟气中的CO含量和燃料的燃烧量B呈线性关系，这样q3近似只与燃料量B呈线性关系，不同燃烧工况下q3见图4。由图4可见，当4时，随着的增加，q3急剧增加，当4时，q3变化趋于平缓。这与混合燃料的组成有关。随着的增加，混合燃料中生物质质量含量逐渐下降，煤的质量

7、份额逐渐增加，煤气化产生的煤气也会逐渐增加，而上部空间投入的二次风量在逐渐减少，使得炉膛空间气流扰动减弱，所以当4时，随着的增加，q3急剧增加。当4时，混合燃料中烟煤含量很大，趋近于1，其含量变化对煤影响q3的很小，所以q3变化趋于平缓。综合分析各工况的q3、q4的变化，可知4时，燃烧效率高。（2）分析各燃烧工况下的烟尘浓度由可知，不同工况下，烟尘浓度与混合燃料的烟气质量my和灰分Aar有关，而混合燃料的烟气质量（my）、灰分（Aar）又与混合燃料的组成有关，所以根据混合燃料的燃烧方式及其组成比例，可得到不同工况下锅炉初始烟尘浓度，见图5。从图5中可见，当2时，随着的增加，烟尘浓度急剧下降，当

8、2时，逐渐降低，变化趋于平缓。这与混合燃料的组成和燃烧方式有关，烟煤的理论烟气量远大于生物质的理论烟气量，在2时，随着增加，烟气总体积会随着烟煤含量增加而增大；另外，与悬浮燃烧相比，层燃的飞灰份额非常小，所以随着增加，燃烧产生的烟尘总量不断减小。因此当2时，随着的增加，烟尘浓度会急剧下降。当2时，混合燃料中烟煤含量很大，趋近于1，其含量的变化对于的影响很小，所以变化趋于平缓。（3）分析结果综合分析各燃烧工况的燃烧效率和烟尘浓度，层燃炉采用该新型燃烧技术时，在qv=350kW/m3，混合燃料组成满足24时，锅炉燃烧效率高，烟尘排放浓度低，此范围为最适宜的燃烧工况。3结论（1）该燃烧技术中生物质悬浮和煤层状燃烧相结合，可以有效地降低了q3、q4热损失，提高层燃炉的燃烧效率。（2）该燃烧技术为生物质燃料在层燃炉中应用探索出一条新路，为改进层燃炉热效率低，解决污染严重问题找到了切实可行的有效办法，具有广阔的应用前景。（3）层燃炉采用该燃烧技术适宜的燃烧工况是24，高效燃烧，洁净环保。4）采用该燃烧技术，改进了层燃炉的煤种适应性。参考文献1杜成华，陆广发工业锅炉生物质燃烧技术应用能源技术2015（12）：19-20.2陈汉平，李斌，杨海平，王贤华，张世红生物质燃烧技术现状与展望工业锅炉2013（5）：1-6.8