燃料特性對鍋爐的影響主要體現(xiàn)在:著火的難易、燃燒的穩(wěn)定性、結(jié)渣和黏結(jié)、成灰的特性及爐內(nèi)灰的質(zhì)量濃度分布、燃燒效率、污染物排放、受熱面布置、破碎系統(tǒng)的選取、輔機(jī)的選用。
生物質(zhì)生物質(zhì)燃燒過程:首先是燃料顆粒得到高溫床料的加熱并干燥;然后是燃料熱解及揮發(fā)分燃燒;接著是某些顆粒會發(fā)生膨脹和破碎;后是焦炭燃燒并伴隨磨損現(xiàn)象。
生物質(zhì)顆粒燃料特別易燃,揮發(fā)分燃燒在短時間內(nèi)完成(約3s)。半焦燃燒主要階段在燃料入爐后8~10s,半焦的基本燃盡需要45~50s,因此生物質(zhì)在爐膛的燃燒過程和煤的燃燒過程在發(fā)生時間、燃燒歷程等方面有著顯著的區(qū)別。
1.灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響
生物質(zhì)需要大量的床料顆粒在循環(huán)回路中循環(huán),使得熱量分布更加均勻,傳熱更快,燃燒更充分。
①對燃燒的影響
灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加使鍋爐物料循環(huán)量增加,使?fàn)t膛燃燒溫度下降,特別對采用中溫分離的生物質(zhì)鍋爐尤為明顯。采用中溫分離的生物質(zhì)生物質(zhì)鍋爐,一般情況下返料溫度在620℃左右,而當(dāng)含灰量大大增加時,會使返料溫度低于550℃,從而使?fàn)t膛溫度迅速降低,有時甚至造成爐膛滅火事故。
?、趯ω?fù)荷的影響
煙氣中灰分質(zhì)量濃度對生物質(zhì)鍋爐爐膛的傳熱系數(shù)影響很大,當(dāng)灰分質(zhì)量濃度增加時,水冷壁的對流和輻射傳熱系數(shù)都將增加,因此灰分質(zhì)量濃度作為調(diào)節(jié)負(fù)荷與床溫的手段被廣泛采用。
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在生物質(zhì)鍋爐運(yùn)行中維持床高的相對穩(wěn)定十分重要。床層過高、過低都會影響流化質(zhì)量,引起結(jié)焦。
④對尾部受熱面布置的影響
燃料灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響煙氣中飛灰質(zhì)量濃度,從而影響尾部受熱面的積灰和磨損。由于生物質(zhì)顆粒燃料外帶灰量的影響,使尾部省煤器積灰嚴(yán)重,因此省煤器結(jié)構(gòu)由原來的錯列布置改為順列布置。
為了盡量減少燃料中灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化產(chǎn)生的不利影響,當(dāng)燃料含灰多時,一般采取放底渣的方式。當(dāng)生物質(zhì)顆粒燃料含灰少時,靠自身的灰量無法滿足床料循環(huán)的要求,則在運(yùn)行中一般需要添加床料。所加床料成為循環(huán)物料的主體,且應(yīng)不易被磨損,如采用石英砂、河砂等。
2、灰成分的影響
秸稈灰750℃開始熔融,1000℃后熔融質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過30%,1200℃徹底處于融化狀態(tài)。灰的成分不同,則灰的熔點(diǎn)和燒結(jié)溫度也不同,對流化床運(yùn)行的結(jié)團(tuán)、結(jié)渣和高溫腐蝕的影響也不同,碳酸化、硫鹽化產(chǎn)物易引起黏結(jié),灰的硬度也不同。
秸稈具有很高的堿金屬含量,燃盡后草灰中的鉀與床料中的相互作用生成低熔點(diǎn)的化合物,因而容易在高溫爐膛內(nèi)結(jié)焦。在流態(tài)化燃燒過程中主要表現(xiàn)在床層聚團(tuán)和水冷壁及爐膛內(nèi)受熱面結(jié)焦等方面。床層聚團(tuán)發(fā)生的主要原因是局部熔融的生物質(zhì)半焦或者灰顆粒黏附在床料顆粒之后降低了流化質(zhì)量,導(dǎo)致局部流化不充分引起局部高溫,高溫又加劇了灰顆粒的熔融,從而強(qiáng)化了床料顆粒之間的黏結(jié),使流化進(jìn)一步惡化,終使流化失敗。因此,作為燃用生物質(zhì)的生物質(zhì)鍋爐,要解決燃料在鍋爐中燃燒容易引起結(jié)團(tuán)、結(jié)焦的問題。
對流受熱面易形成高溫黏結(jié)灰,積灰則是由生物質(zhì)中易揮發(fā)物質(zhì)(主要是堿金屬鹽)在高溫下?lián)]發(fā)進(jìn)入氣相后,與煙氣、飛灰一起流過煙道和受熱面(主要是過熱器和再熱器)等設(shè)備時,會通過一系列的氣固相之間的復(fù)雜的物理和化學(xué)過程,以不同的形態(tài)在對流受熱面上發(fā)生凝結(jié)、黏附或者沉降。積灰容易產(chǎn)生高溫堿金屬腐蝕、鍋爐尾部低溫氯腐蝕和飛灰搭橋等問題,在鍋爐設(shè)計和運(yùn)行中須引起注意。