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          大型生物質鍋爐應用與發展

          發布時間:2020-04-10人氣:31

          1、生物質鍋爐及生物質鍋爐的分類


          生物質鍋爐是以生物質能源做為燃料的鍋爐,分為生物質蒸汽鍋爐、生物質熱水鍋爐、生物質熱風爐、生物質導熱油爐等。按照用途,生物質鍋爐可分為兩類:生物質熱能鍋爐和生物質電能鍋爐,二者都是通過生物質燃料燃燒獲取能量。生物質熱能鍋爐直接獲取熱能,而生物質電能鍋爐又將熱能轉化成了電能。在這兩種鍋爐中,生物質熱能鍋爐應用最廣泛且技術比較成熟。


          2、生物質鍋爐存在的問題


          生物質鍋爐具有燃燒效率高、污染排放少、燃燒剩余物可用于改善土壤,生物質資源可再生,保護生態環境等優點,但在實際使用中也存在不少問題。


          2.1 沾污與腐蝕


          目前市面上的生物質鍋爐都存在受熱面積灰、過熱器結渣和沾污的問題。積灰主要是由于生物質中含有較多的堿性物質,在高溫燃燒環境下,堿性物質極易與相關無機元素在爐膛內形成熔渣或以蒸汽和飛灰顆粒的形式附著于受熱面,影響鍋爐的熱效率,甚至局部傳熱面會被沾污覆蓋而失去傳熱性能。跟燃煤鍋爐一樣,生物質鍋爐也存在腐蝕的問題,與燃煤鍋爐有所區別的是生物質鍋爐的腐蝕主要以氯腐蝕為主,且腐蝕率隨蒸汽溫度的升高而不斷升高。腐蝕發生的位置一般在過熱器的受熱面上。


          2.2 生物質鍋爐結渣


          在燃燒生物質的鍋爐中還有一個比較嚴重的問題便是結渣的問題,一旦出現結渣便會影響燃料燃燒的充分性,降低熱效率。特別是在流化床燃燒方式中,生物質中的堿性元素(主要是鈉和鉀)與床料中的石英砂發生反應,形成低溫共熔混合物粘附在沙子表面,形成結渣,因此需要在床料中增加惰性添加劑來減少結渣的形成。


          2.3 有害氣體的排放


          雖然生物質燃料相對于化石燃料是比較清潔的,但在燃燒后排放的廢氣中仍可以監測到 SO2氣體和HCL氣體,而且HCL氣體的排放量遠高于煤的燃燒,這主要因為生物質中的高氯含量。這些排放物容易與生物質中的鉀元素反應形成氣溶膠,對空氣造成污染,可以在排煙口增加煙氣凈化器來減少污染。


          2.4 熱能損失


          生物質鍋爐燃燒中的熱損失主要為煙氣熱損失,大量煙氣熱量經煙囪排出,容積熱煙氣的損失極大地降低了生物質鍋爐的效率。造成煙氣熱損失的原因為生物質燃料含有較多水分,水分含量高的生物質燃料進入爐子后需要用更高的干燥溫度和更長的干燥時間來降低含水量,水分含量越大,生物質低位發熱量就越低。


          所以,燃燒含水量較高的生物質燃料時,爐內溫度場較低,燃燒比較困難,較多的水分也增加了煙氣體積,使得排煙熱損失增加。為了減少生物質鍋爐燃燒中的熱損失,可以合理選擇相應的燃燒方式,使得燃燒充分,在鍋爐的尾氣出口增加余熱回收裝置,提高生物質鍋爐的熱效率。


          3、生物質鍋爐的應用及在農業中的應用探討


          3.1 生物質鍋爐的應用


          生物質鍋爐主要分為熱能鍋爐和電能鍋爐,目前生物質熱能鍋爐應用較為廣泛,且技術和產品也比較成熟。生物質電能鍋爐的發展也取得了不小的進步,而且國家也頒布了鼓勵生物質發電的各項政策。根據國家相關發展規劃,到2020年我國生物質發電裝機總容量將達到3000萬kW,小型生物質鍋爐使用固化或氣化的生物質燃料,提供熱水形式的熱能,適用于家庭做飯取暖和生活熱水的供給。中型生物質熱能鍋爐主要使用固化生物質燃料,提供熱水或蒸汽以及暖風,廣泛適用于酒店、賓館、洗浴中心、公寓、辦公樓、學校及企事業單位的供暖和熱水提供,還可用于涂料、木材、砂石、皮革、陶瓷、紙品、食品、糧食等烘干以及服裝廠熨燙、洗滌廠烘干等等。大型生物質熱能鍋爐由于對燃料、燃燒技術、配套技術、相關政策要求很高,因此并沒有實際產品,僅作為熱能工程的一個設備來保證整個生物質熱能工程的正常運行,需要國家出臺相關的政策進行集中管理、集中控制。


          3.2 生物質鍋爐在農業生產中的應用探究


          生物質鍋爐的燃料主要來源是農業廢棄物,若將這些廢棄物再加以利用直接用于農業生產,將會節約一部分額外成本,提高農業生產效率,減少一大筆運輸費用,減少采購化學燃料的費用,減少了環境污染,節約空間,燃燒剩余物可直接當做肥料。生物質鍋爐在農業生產中的應用舉例:


          (1)可用于糧食、飼料、谷物、煙葉、茶葉等農作物烘干,提供暖風熱源。


          (2)可用作溫室大棚以及供暖工程,比如大棚葡萄,利用葡萄枝作為生物質燃料保持棚內溫度。


          (3)可用于食用菌生產用鍋爐,用于食用菌的滅菌、栽培和養殖。


          (4)可用于畜禽養殖雞舍、豬舍、水產養殖等加溫工作。


          (5)利用生物質鍋爐發電,解決偏遠地區在農業生產中用電困難的問題。總之,隨著生物質燃燒技術的不斷發展及相適應的鍋爐不斷被研發,生物質鍋爐在農業生產中一定會有更廣泛的用途。


          4、結論


          我國生物質燃燒技術已經取得較大突破,并且不斷有新爐問世,然而生物質燃料及生物質鍋爐還存在一些問題需要解決。比如生物質種類復雜,不同種類生物質之間形態、組分、物性和燃燒性能各不相同,無法找到一種統一的燃燒方式,需要根據不同種類生物質燃料的燃燒特性,開發不同類型的燃燒技術,并研制相應的燃燒設備。由于生物質的燃燒特性,對生物質燃燒鍋爐實際使用中也產生一定的影響,包括沾污、腐蝕、結渣以及有害氣體的排放等,還需要進一步想辦法解決。另外,生物質鍋爐的應用前景還有非常廣闊的空間等著我們去探索。總之,在生物質鍋爐研發應用方面,我們還有很多工作需要去做。


          參考文獻:


          [1] 蔣劍春。生物質成型燃料生產發展歷史與趨勢[A]。CIBE EXPO第二屆中國生物智能技術研討會論文集[C]。2010。


          [2] 徐德良,孫軍,陳小娟,等。工業鍋爐生物質燃燒應用現狀[J]。林產工業,2009,36(6):3-7。


          [3]劉圣勇,張百良,楊群發,等。雙層爐排生物質成型燃料鍋爐設計與研究[J]。 農業工程學報,2003,19(6):268-271。


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