燃煤锅炉改生物质锅炉的能效测试

戚胜¹，高旭²，李想¹

　　(1.吉林化工学院机电工程学院，吉林吉林132012；2.吉林市特种设备检验中心，吉林吉林132013)

　　摘要：对我国能源利用现状进行了分析，将生物质燃料与传统燃料特性进行了对比。详尽的阐述了生物质燃料在利用中存在的客观问题及解决方法，最后对改进后的小型蒸汽锅炉进行了能效测试，通过测试对改造后的生物质锅炉运行水平给出了综合评价。

　　锅炉作为能源转换的主要设备，每年燃料的消耗量数以亿吨计。工业锅炉作为锅炉中重要的组成部分，据不完全统计数量可达50多万台，其耗煤量约占我国总耗煤量的三分之一左右。由于工业锅炉自身的特点(机械化程度低、运行水平差、设备陈旧和司炉工水平参差不齐等因素)，造成了其效率低下，严重的污染了环境。随着我国雾霾现象频出，人类的环保意识不断增强，如何在源头上抑制污染物的排放成了重中之重。生物质燃料作为煤的替代品逐步进入到人们的视野当中。

　　与传统的燃料煤相比，其具有挥发分高(约是烟煤的2—3倍)易于燃烧和灰分含量低(约是烟煤的十分之一至四分之一左右)易于燃尽的特点，且发热量约为标煤的55％；燃烧后的产物中SO_X和NO_X等有害气体的含量较少，灰尘排放量要比煤小很多；其另外一个显著地特点是CO₂的零排放，可见生物质是一种可再生的清洁燃料。

　　1生物质能源利用现状

　　随着生物质技术的不断进步，生物质燃料成型的持续推广一定程度上克服了生物质燃料的不利条件。粉碎后的原料经设备挤压后成型，密度大概为0.8～1.4t／m³，能量密度与中质煤不相上下；燃烧特性明显得到改善，燃烧过程中持久且黑烟小，炉膛温度高，而且便于贮存和运输。但另外一个问题应运而生，对与之相配套燃烧设备的设计、研究和制造无法满足日益增长的需要，盲目的将燃煤锅炉改烧生物质不能满足生物质燃料的特性要求，而且会导致在燃烧的过程中产生燃烧恶化和热效率低等一系列不利现象。这就需要对现有燃煤锅炉进行改造，并将改造后的生物质锅炉进行测试，验证其是否满足设计的基本要求和节能环保要求。

　　2锅炉改造简述

　　2.1炉拱的改造

　　由于生物质燃料具有密度较小(约为200—350kg／m³，约为煤的四分之一左右)，所含水分较多，发热量较低，燃烧过程持续性较短的特点，因此要使燃料充分燃烧需要高温、足氧、延时、扩容的等一系列要求，因此需要早锅炉前加装裂解装置。同时要将锅炉的后拱长度适当减小，这样可以增大炉膛的有效容积，确保生物质燃烧后与水冷壁的辐射换热面积和换热强度，见图1。

　　2.2给料装置

　　炉膛进口加设给料装置，控制给料速度和给料的均匀度。在确保锅炉燃料供应量的前提下，提高燃料燃烧完全程度，预防料斗燃料发生自燃现象，见图2。

　　2.3阻火插板安装

　　为了防止人工误操作或锅炉在发生故障时炉膛回火造成料斗内生物质燃料发生自燃，在炉膛入口处加设阻火插板，见图3。

　　2.4配风装置

　　针对生物质燃烧阶段特点，需要对燃烧过程进行及时、分段、合理、有效补入二次风量，有效保证炉膛内部的空气过量系数，满足各个阶段所需要的氧气量。同时在确保燃料充分燃烧的前提下，减少或杜绝锅炉尾气中污染物的含量，见图4。

　　3锅炉特性及燃料分析

　　下面将改造后的SZH8-1.25一M型锅炉进行能效测试，锅炉设计参数见表1。

　　锅炉主要特征参数如表2所示：

　　锅炉燃料特性如表3所示：

　　4能效测试

　　4.1能效测试的布置

　　能效测试布置见图5与表4。

　　4.2测试依据

　　TSGG002—2010《锅炉节能技术监督管理规程》和TSGG003—2010《工业锅炉能效测试与评价规则》，锅炉效率的测试采用2次正平衡，正平衡效率如表5所示：

　　最终结果，如表6所示：

　　未改造前锅炉运行时出力情况如表7所示：

　　4.3测试结论：

　　(1)锅炉出力：满足设计要求；

　　(2)锅炉热效率：符合《锅炉节能技术监督管理规程》规定的工业锅炉产品热效率指标限定值的要求；

　　(3)锅炉排烟温度：符合《锅炉节能技术监督管理规程》规定的排烟温度的要求；

　　(4)排烟处过量空气系数：符合《锅炉节能技术监督管理规程》规定的排烟处过量空气系数的要求。

　　5结论

　　通过对小型蒸汽锅炉的能效测试，验证了改造后的生物质锅炉完全可以满足设计要求，达到了工业生产的基本需求。生物质燃料的推广，有利于生态环境的健康发展，从根源上控制住了污染源，是一种清洁燃料。与传统燃煤锅炉相比，其节能效果显著，同时烟尘和有害气体的排放量大大降低，表现出了良好的环保指标。生物质锅炉的发展完全符合我国的能源政策和环保要求，对其进行应用推广有着良好的经济效益和社会效益。