黃仕高

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和傳統(tǒng)能源日益稀缺，開發(fā)新能源成為了當(dāng)代的重要課題。而生物質(zhì)能因其良好的再生能力與豐富的儲存量在新能源中占據(jù)重要的地位。文章結(jié)合生物質(zhì)燃料的主要特性，分析了生物質(zhì)能發(fā)電廠運(yùn)行中遇到的主要問題并提出了相應(yīng)的解決措施，為生物質(zhì)發(fā)電廠鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)鍋爐；生物質(zhì)燃料特性；穩(wěn)定運(yùn)行

1 概述

傳統(tǒng)能源日益稀缺極大地制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等新能源已成為重點(diǎn)發(fā)展方向，其中生物質(zhì)能可開發(fā)總量極其豐富。近年國內(nèi)生物質(zhì)能得到了快速的發(fā)展，各能源企業(yè)不斷發(fā)展生物質(zhì)能并積極搶占市場。因此，生物質(zhì)能作為新能源的重要組成部分，開始逐步發(fā)展。

《湛江生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目》的兩臺50MW的機(jī)組已于2011年8月正式投產(chǎn)。從調(diào)試及投產(chǎn)至今，發(fā)生了許多設(shè)備及運(yùn)行事故，而這些事故都與生物質(zhì)燃料的特性有莫大關(guān)聯(lián)。本文將以調(diào)試、投運(yùn)過程中遇到的問題為載體，分析生物質(zhì)燃料對機(jī)組鍋爐運(yùn)行的影響，分析問題并采取相應(yīng)措施，以保證機(jī)組的長周期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 生物質(zhì)概述

2.1 定義

生物質(zhì)是指有機(jī)物中除化石燃料以外的所有來源于動(dòng)植物的可再生物質(zhì)。生物質(zhì)能主要指綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲存在植物內(nèi)部的能量。

2.2 主要分類

林木生物質(zhì)、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)、水生植物、城鎮(zhèn)有機(jī)物、糞便。

2.3 特點(diǎn)

（1）分布廣泛、產(chǎn)量巨大；（2）可再生性好；（3）生物質(zhì)能是綠色能源；（4）開發(fā)轉(zhuǎn)化技術(shù)相對容易。

2.4 生物質(zhì)燃料的主要特性

（1）粒度和形狀；（2）雜質(zhì)及灰份；（3）水分含量；（4）堿金屬含量。

3 生物質(zhì)燃料特性對CFB鍋爐運(yùn)行的影響

與傳統(tǒng)燃料相比，不同種類的生物質(zhì)燃料密度、熱值、水分等均有較大差異。根據(jù)生物質(zhì)燃料的特性，結(jié)合我廠生物質(zhì)CFB鍋爐運(yùn)行中發(fā)生的問題，尋找它們之間的因果關(guān)系，為解決鍋爐運(yùn)行問題提供參考依據(jù)，有利于燃用生物質(zhì)燃料的CFB鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1 粒度和形狀對CFB鍋爐運(yùn)行的影響

粒度是指顆粒的大小，即在空間范圍內(nèi)所占據(jù)的線性尺寸。生物質(zhì)燃料是由大量單顆粒組成的顆粒群，而顆粒形狀是指顆粒的輪廓或表面上各點(diǎn)所構(gòu)成的圖像。生物質(zhì)燃料的顆粒形狀有球狀、針狀、粒狀、片狀以及各種不規(guī)則形狀[1]。在實(shí)際生產(chǎn)中，收集來的燃料種類及形狀千差萬別，其干濕度、硬度也不盡相同。由此引發(fā)的一些運(yùn)行問題主要表現(xiàn)如下：（1）輸料皮帶時(shí)有破損，特別是皮帶頭部轉(zhuǎn)換處磨損尤為嚴(yán)重；（2）爐前料倉入料口堵料；（3）料倉內(nèi)一級給料機(jī)被料纏繞導(dǎo)致過負(fù)荷卡死，無法轉(zhuǎn)動(dòng)；（4）爐膛給料口頻繁堵料；（5）給料倉內(nèi)一、二級下料口搭橋。

以上問題在我廠投運(yùn)初期頻繁發(fā)生。為避免以上問題，本廠采取針對性措施主要如下：（1）改造破碎機(jī)，使之適用于多種生物質(zhì)燃料；（2）暫不收取本廠不能破碎又不能直接燃用的物料；（3）對料倉落料口一、二級給料機(jī)下料口擴(kuò)容改造，提高其適應(yīng)少部分未破碎及格的料進(jìn)入爐膛的能力；（4）在爐前料倉中下部安裝6臺與一級給料機(jī)方向垂直且間隔相等的承載螺旋給料機(jī)。

3.2 雜質(zhì)及灰分對CFB鍋爐運(yùn)行的影響

生物質(zhì)燃料一般是通過分散收購后集中運(yùn)輸進(jìn)行采集的，其特點(diǎn)為收集工序復(fù)雜、種類繁多。在收集匯總與存放運(yùn)輸?shù)倪^程中，入廠燃料混雜較多的泥沙、石頭、磚塊等雜質(zhì)。這些生物質(zhì)中不能燃燒的礦物雜質(zhì)對鍋爐影響特別大，主要存在以下幾個(gè)問題：（1）破碎機(jī)磨損嚴(yán)重，影響正常破碎效率和質(zhì)量，甚至發(fā)生損壞；（2）螺旋給料機(jī)卡死、葉片變形損壞，甚至造成給料機(jī)斷軸和葉片脫落；（3）爐內(nèi)流化不良、燃燒不穩(wěn)定，床壓波動(dòng)大；（4）風(fēng)帽磨損嚴(yán)重；（5）鍋爐排渣不順暢，排渣管和排渣器堵死。

針對以上問題，本廠采取主要措施如下：（1）提高燃料收集的科學(xué)性，加強(qiáng)對收料第一環(huán)節(jié)的要求與控制；（2）對廠外供應(yīng)商資格進(jìn)行考評認(rèn)定；（3）加強(qiáng)廠用料場的硬體化改造，減少儲存時(shí)混入的雜質(zhì)；（4）通過質(zhì)檢取樣控制，對入爐燃料質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)；（5）廠內(nèi)上料前進(jìn)行人工預(yù)查，清理明顯雜質(zhì)。

3.3 水分對CFB鍋爐運(yùn)行的影響

在生產(chǎn)過程中，生物質(zhì)燃料水分主要指生物質(zhì)燃料在運(yùn)輸和儲存過程中受到雨水淋濕或隨著季節(jié)變化、空氣溫度濕度變化而存在于生物質(zhì)燃料中的外在水分[2]，這對鍋爐的運(yùn)行有很大影響。本廠因燃料水分過大造成的問題主要如下：（1）鍋爐給料系統(tǒng)中料倉、螺旋給料器搭橋堵塞；（2）鍋爐燃燒后煙氣體積較大，引風(fēng)機(jī)出力不足，爐內(nèi)不斷冒正壓，造成給料系統(tǒng)堵料返火；（3）水分含量提高使熱值降低。同時(shí)增加了運(yùn)輸成本，且水分含量高的燃料不易破碎，容易粘附在設(shè)備上；（4）燃料水分高導(dǎo)致著火困難，使?fàn)t內(nèi)溫度降低，其機(jī)械不完全燃燒損失和化學(xué)不完全燃燒損失增加，導(dǎo)致鍋爐尾部排煙溫度升高，排煙熱損失增大，同時(shí)飛灰含碳量增加。針對以上問題，本廠采取以下措施：（1）對入廠燃料進(jìn)行水分化驗(yàn)，水分含量超過60%的燃料一律不予進(jìn)廠；（2）廠內(nèi)新建干料棚。收購的燃料分類有序存放，防止雨水淋濕。露天只存放樹頭之類不易吸收水分的燃料；（3）新建曬料場對水分較高的燃料進(jìn)行機(jī)械化晾曬；（4）根據(jù)燃料的水分含量不同制定詳細(xì)的配燒方案，穩(wěn)定入爐燃料的水分含量。

通過采取以上措施，本廠鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益得到明顯提高，可通過表1進(jìn)行反映：

由表1可知，隨著燃料中水分含量提高，燃料熱值逐漸降低，其飛灰可燃物含量明顯增大，鍋爐效率及經(jīng)濟(jì)性則相應(yīng)降低。

3.4 堿金屬含量對CFB鍋爐運(yùn)行的影響

與煤相比，生物質(zhì)堿金屬（鉀、鈉）含量較高，同時(shí)生物質(zhì)燃料中氯元素含量較高，導(dǎo)致鍋爐高溫過熱器嚴(yán)重腐蝕，進(jìn)而引起泄漏和爆管事故，影響鍋爐的安全性和穩(wěn)定性。

只要入爐燃料中含有堿金屬和氯元素，將必然發(fā)生腐蝕。堿金屬和氯元素含量多少只會(huì)影響腐蝕速度。當(dāng)過熱器蒸汽溫度在490～520°C時(shí)，管壁腐蝕速度明顯加快；當(dāng)蒸汽溫度大于520°C時(shí)，腐蝕速度將急劇增大。只要腐蝕一旦發(fā)生，將持續(xù)進(jìn)行且不會(huì)停止[3]。

我廠自投運(yùn)以來，因腐蝕爆管泄漏問題較為嚴(yán)重，我門提出了針對性措施如下：（1）在對高溫過熱器管排進(jìn)行清焦清灰時(shí)，不宜采用機(jī)械的清灰方式，避免破壞管壁的保護(hù)性覆層；（2）嚴(yán)把入爐燃料質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)禁腐蝕性元素含量高的燃料入爐。同時(shí)，加強(qiáng)入爐燃料的配燒工作，從燃料的易燃性、粒度、水分、灰分、熱值等方面綜合考慮，確保入爐燃料品質(zhì)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

生物質(zhì)燃料的顆粒度、雜質(zhì)、水分及所含堿金屬等物性對CFB鍋爐的正常運(yùn)行影響較大，主要包括給料系統(tǒng)不穩(wěn)定、燃燒工況不穩(wěn)定、設(shè)備損壞及主設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等方面。為了提高生物質(zhì)機(jī)組鍋爐運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，提高經(jīng)濟(jì)效益，需要對生物質(zhì)燃料的收購、運(yùn)輸、儲存嚴(yán)格把關(guān)，從給料系統(tǒng)改造、運(yùn)行調(diào)整和合理配燒等方面綜合控制，以保證生物質(zhì)CFB鍋爐能夠長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]張殿軍，陳之航.生物質(zhì)燃燒技術(shù)的應(yīng)用[J].能源研究與信息，1999，15（3）.

[2]劉建禹，翟國勛，陳榮耀.生物質(zhì)燃料直接燃燒過程特性的分析[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，32（3）.

[3]宋鴻偉，甄邯偉.生物質(zhì)鍋爐高溫過熱器腐蝕機(jī)理的研究[J].鍋爐制造，2010，5.