陳廷秀

(鄭州鐵路局鄭州北建筑段，河南鄭州 450052)

鄭州鐵路局管內鄭州地區(qū)各鐵路單位用于生產(chǎn)和生活供熱的鍋爐多為4 t以下的燃煤鍋爐。為改善環(huán)境，減少污染，鄭州鐵路局于2009年和2010年各將1臺2 t/h鏈條爐排燃煤蒸汽鍋爐改造為生物質燃料蒸汽鍋爐，用于冬季供暖用汽和日常生產(chǎn)用汽。

1 生物質燃料的特點

生物質燃料是可再生的碳源，具產(chǎn)量巨大、分布廣泛、低硫、低氮、生長快、CO2排放低的特點〔1〕。

生物質燃料燃燒主要由下面幾個條件控制〔1〕:

(1)一定的溫度;

(2)一定量的空氣(氧氣);

(3)燃料與空氣(氧氣)的混合程度;

(4)燃料中的可燃物與空氣中的氧氣進行劇烈的化學反應時間。

生物質燃料的著火溫度為250～400℃，比煤低(煤的著火溫度為400 ～500℃)〔2〕，其溫度的提高由點火熱供給。生物質燃料的燃燒過程是其可燃成分與空氣中的氧劇烈化合并放出熱量的過程，因而氧氣的供給量決定燃燒反應的過程。通過對供氧量的控制，可以很好地控制其燃燒反應。

現(xiàn)運行的生活及工業(yè)鍋爐的結構若不加改造直接使用生物質顆粒燃料，鍋爐將出現(xiàn)嚴重冒黑煙、效率低、有粉塵污染等現(xiàn)象。因此，燃用生物質顆粒燃料鍋爐需要加裝專門的二次送風設備，增強進氧，使其能充分燃燒，有效提高爐堂溫度，減少一氧化碳和煙塵的排放及熱量的流失。

2 鍋爐改造方案

(1)利用原有或閑置的鏈條爐排燃煤鍋爐本體以及鍋爐附屬設備:鼓風機、引風機、出渣機、省煤器、減速器、除塵器、鍋爐控制柜以及儀表閥門等等，減少鍋爐以及附屬設備的投資費用。

(2)把原來進燃料用的煤斗改制作成密閉式料斗。

(3)安裝1個生物質顆粒燃料輸送儲料斗。

(4)安裝1套螺旋式生物質顆粒燃料上料機，并在螺旋式上料機最上端與密閉式料斗連結的輸料管最上端位置開一個檢查孔，并安裝一個行程開關對螺旋式上料機電動機的啟動、停止進行自動控制。螺旋式上料機安裝時，輸料管與地面輸送儲料斗連接要有一定的傾斜角度。為了節(jié)約鍋爐房占地面積，同時又符合鍋爐房設計規(guī)范的工藝布置要求，輸料管的傾斜角≤60°為宜。螺旋式上料機安裝如圖1。

圖1 螺旋式上料機安裝示意圖

(5)在鍋爐側部安裝1套二次送風設備及二次送風管。二次送風管一根通向鍋爐爐膛，一根通向密閉式料斗，以保證燃料燃燒所需足夠的氧氣，達到完全燃燒的目的。二次送風設備安裝如圖2。

圖2 二次送風設備安裝示意圖

(6)鍋爐改造應注意的問題

①鍋爐前端凈距不得小于3 m。因為螺旋式上料機安裝后，地面輸送儲料斗與鍋爐前段之間的距離為1.9 m(以2 t/h鏈條爐排燃煤蒸汽鍋爐為例)，如果小于3 m，不便于操作和檢修。

②生物質燃料不宜露天存放，應有防雨、防風、防腐等措施。另外，生物質燃料在儲存過程中，要經(jīng)常檢查燃料的溫度，以防溫度過高引起自燃。

3 生物質燃料鍋爐的優(yōu)缺點

3.1 優(yōu)點

(1)生物質燃料鍋爐燃燒穩(wěn)定，起火快、火焰高、上氣快，運行狀態(tài)良好，鍋爐熱效率高。

(2)改變以往的燃燒方式，SO2、煙塵和氮氧化物的排放量小，燃料的燃燼率比煤的燃燼率高，渣排量小。

(3)生物質燃料為可再生能源產(chǎn)品，有利于國家能源結構調整和節(jié)能環(huán)保政策的落實。

3.2 缺點

(1)由于生物質燃料的著火溫度比煤低得多，鍋爐暫時停爐時不能壓火，鍋爐點火后需要連續(xù)運行，鍋爐每日運行的時間比燃煤鍋爐運行的時間長，因此，燃料消耗量比煤多。

(2)當接到減少用汽或暫停用汽的通知需要暫時停爐時，必須將爐排上的燃料燒盡，并排渣干凈，否則容易引起倒燃而使燃料斗里的燃料著火。

4 生物質燃料鍋爐運行時的注意事項

從生物質燃料鍋爐運行3年來的情況來看，生物質燃料鍋爐運行時應注意以下幾點:

(1)根據(jù)鍋爐運行時實際燃料的消耗量調整螺旋式上料機的燃料供給量。

(2)爐膛內的燃料未燃盡，鼓、引風機不得停止運行。

(3)運行中突然停電時，必須及時清除爐膛內的燃料。

(4)停爐前，不得再添加生物質燃料。

(5)停爐時，無需封火，爐排上燃料燃盡后，鼓、引風機方可停止運行。

(6)由于生物質燃料灰渣中含有較高的硅、氯及鉀、鈉等堿金屬，灰熔點較低，容易在爐膛內結渣、結焦或沉積于受熱面，嚴重影響燃燒生物質鍋爐的傳熱，甚至造成腐蝕，影響鍋爐的運行。因此，需要定期清理爐膛、折煙室和煙管內的積灰和灰渣。

5 費用分析

生物質燃料鍋爐改造就是利用原有或閑置的鏈條爐排燃煤鍋爐本體進行改造，減少了鍋爐本體的投資費用，其附屬設備如鼓風機、引風機、出渣機、省煤器、減速器、除塵器、鍋爐控制柜以及儀表閥門等等與鏈條爐排燃煤鍋爐相同。

由于生物質顆粒燃料是是經(jīng)過壓縮成型的，水分大、密度高、揮發(fā)分溢出速度慢，不易著火燃燒，容易冒黑煙，所以要保證生物質燃料燃燒完全，需要提高爐膛的溫度并充分供氧。因此，需要增加一些設備來提高爐膛溫度，便于生物質燃料的揮發(fā)分迅速溢出，確保生物質燃料燃燒充分，最大限度的提高鍋爐的熱效率。

表1為生物質燃料鍋爐改造與購置鍋爐費用的比較。

表1 生物質鍋爐改造與購置鍋爐費用分析(萬元)

表2為生物質燃料鍋爐與燃煤鍋爐運行費用分析。

表2 生物質燃料鍋爐與燃煤鍋爐運行費用分析(萬元)

表2數(shù)據(jù)燃料價格以2011年價格為準，生物質燃料鍋爐:每日運行24 h，運行時間為1個采暖期120 d，生物質燃料價格600元/t;燃煤鍋爐每日運行19 h，運行時間為1個采暖期120 d，煤燃料價格:752元/t，水費價格:5.10/m3，電費價格:0.83元/kW·h，排污費以2011年數(shù)據(jù)為準。

6 結論

通過將原有或閑置的燃煤鍋爐改造為生物質燃料鍋爐，一方面可以減少SO2的排放量，有效的保護大氣環(huán)境;另一方面可以減少鍋爐用煤和鍋爐設備的投資費用。盡管生物質燃料鍋爐的運行費用比燃煤鍋爐的運行費用稍高，但與燃氣鍋爐、燃油鍋爐和電鍋爐的運行費用相比較，還是較低的。

生物質燃料作為鍋爐燃料，是替代天然氣、液化石油氣、電、煤等的理想燃料，使用前景廣闊，并具有良好的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

［1］李海濱，袁振宏，馬曉茵．現(xiàn)代生物質能利用技術［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2012:1 －2，186．

［2］劉福仁，鄭德生．鍋爐基礎知識［M］．北京:中國勞動出版社，1991:36．