大型生物質鍋爐應用與發(fā)展

摘要:本文介紹了生物質鍋爐的發(fā)展現狀,包括生物質鍋爐常見的燃燒方式及特點、各種(zhǒng)燃燒技術的國(guó)内外應用現狀以及生物質鍋爐存在的問題。對(duì)生物質鍋爐的應用特别是在農業中的應用做了介紹。

引言

随著(zhe)一次能(néng)源儲量日益枯竭以及礦物能(néng)源的無節制利用引發(fā)的環境污染問題日趨嚴重,以高新技術開(kāi)發(fā)清潔、可再生的新能(néng)源以替代煤炭、石油和天然氣等不可再生能(néng)源,是解決能(néng)源危機和環境問題的有效途徑。農林廢棄物、稭稈和樹皮等生物質能(néng)源因爲具有儲量豐富、低污染和可再生等特點,逐漸成(chéng)爲研究和利用的熱點。近年來,生物質直燃發(fā)電技術在國(guó)内得到了快速的發(fā)展。【生物質鍋爐】

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(néng)源做爲燃料的鍋爐,分爲生物質蒸汽鍋爐、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,生物質鍋爐可分爲兩(liǎng)類:生物質熱能(néng)鍋爐和生物質電能(néng)鍋爐,二者都(dōu)是通過(guò)生物質燃料燃燒獲取能(néng)量。生物質熱能(néng)鍋爐直接獲取熱能(néng),而生物質電能(néng)鍋爐又將(jiāng)熱能(néng)轉化成(chéng)了電能(néng)。在這(zhè)兩(liǎng)種(zhǒng)鍋爐中,生物質熱能(néng)鍋爐應用最廣泛且技術比較成(chéng)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、燃燒剩餘物可用于改善土壤,生物質資源可再生,保護生态環境等優點,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(miàn)上的生物質鍋爐都(dōu)存在受熱面(miàn)積灰、過(guò)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内形成(chéng)熔渣或以蒸汽和飛灰顆粒的形式附著(zhe)于受熱面(miàn),影響鍋爐的熱效率,甚至局部傳熱面(miàn)會被(bèi)沾污覆蓋而失去傳熱性能(néng)。跟燃煤鍋爐一樣(yàng),生物質鍋爐也存在腐蝕的問題,與燃煤鍋爐有所區别的是生物質鍋爐的腐蝕主要以氯腐蝕爲主,且腐蝕率随蒸汽溫度的升高而不斷升高。腐蝕發(fā)生的位置一般在過(guò)熱器的受熱面(miàn)上。

2.2 生物質鍋爐結渣

在燃燒生物質的鍋爐中還(hái)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。特别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(fā)生反應,形成(chéng)低溫共熔混合物粘附在沙子表面(miàn),形成(chéng)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(chéng)。

2.3 有害氣體的排放

雖然生物質燃料相對(duì)于化石燃料是比較清潔的,但在燃燒後(hòu)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(zhè)主要因爲生物質中的高氯含量。這(zhè)些排放物容易與生物質中的鉀元素反應形成(chéng)氣溶膠,對(duì)空氣造成(chéng)污染,可以在排煙口增加煙氣淨化器來減少污染。

2.4 熱能(néng)損失

生物質鍋爐燃燒中的熱損失主要爲煙氣熱損失,大量煙氣熱量經(jīng)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(chéng)煙氣熱損失的原因爲生物質燃料含有較多水分,水分含量高的生物質燃料進(jìn)入爐子後(hòu)需要用更高的幹燥溫度和更長(cháng)的幹燥時間來降低含水量,水分含量越大,生物質低位發(fā)熱量就越低。

所以,燃燒含水量較高的生物質燃料時,爐内溫度場較低,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。爲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餘熱回收裝置,提高生物質鍋爐的熱效率。【生物質鍋爐發(fā)展現狀】

3、生物質鍋爐的應用及在農業中的應用探讨

3.1 生物質鍋爐的應用

生物質鍋爐主要分爲熱能(néng)鍋爐和電能(néng)鍋爐,目前生物質熱能(néng)鍋爐應用較爲廣泛,且技術和産品也比較成(chéng)熟。生物質電能(néng)鍋爐的發(fā)展也取得了不小的進(jìn)步,而且國(guó)家也頒布了鼓勵生物質發(fā)電的各項政策。根據國(guó)家相關發(fā)展規劃,到2020年我國(guó)生物質發(fā)電裝機總容量將(jiāng)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(néng),适用于家庭做飯取暖和生活熱水的供給。中型生物質熱能(néng)鍋爐主要使用固化生物質燃料,提供熱水或蒸汽以及暖風,廣泛适用于酒店、賓館、洗浴中心、公寓、辦公樓、學(xué)校及企事(shì)業單位的供暖和熱水提供,還(hái)可用于塗料、木材、砂石、皮革、陶瓷、紙品、食品、糧食等烘幹以及服裝廠熨燙、洗滌廠烘幹等等。大型生物質熱能(néng)鍋爐由于對(duì)燃料、燃燒技術、配套技術、相關政策要求很高,因此并沒(méi)有實際産品,僅作爲熱能(néng)工程的一個設備來保證整個生物質熱能(néng)工程的正常運行,需要國(guó)家出台相關的政策進(jìn)行集中管理、集中控制。

3.2 生物質鍋爐在農業生産中的應用探究

生物質鍋爐的燃料主要來源是農業廢棄物,若將(jiāng)這(zhè)些廢棄物再加以利用直接用于農業生産,將(jiāng)會節約一部分額外成(chéng)本,提高農業生産效率,減少一大筆運輸費用,減少采購化學(xué)燃料的費用,減少了環境污染,節約空間,燃燒剩餘物可直接當做肥料。生物質鍋爐在農業生産中的應用舉例:

(1)可用于糧食、飼料、谷物、煙葉、茶葉等農作物烘幹,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,利用葡萄枝作爲生物質燃料保持棚内溫度。

(3)可用于食用菌生産用鍋爐,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、水産養殖等加溫工作。

(5)利用生物質鍋爐發(fā)電,解決偏遠地區在農業生産中用電困難的問題。總之,随著(zhe)生物質燃燒技術的不斷發(fā)展及相适應的鍋爐不斷被(bèi)研發(fā),生物質鍋爐在農業生産中一定會有更廣泛的用途。【生物質燃料】

4、結論

我國(guó)生物質燃燒技術已經(jīng)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(hái)存在一些問題需要解決。比如生物質種(zhǒng)類複雜,不同種(zhǒng)類生物質之間形态、組分、物性和燃燒性能(néng)各不相同,無法找到一種(zhǒng)統一的燃燒方式,需要根據不同種(zhǒng)類生物質燃料的燃燒特性,開(kāi)發(fā)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(duì)生物質燃燒鍋爐實際使用中也産生一定的影響,包括沾污、腐蝕、結渣以及有害氣體的排放等,還(hái)需要進(jìn)一步想辦法解決。另外,生物質鍋爐的應用前景還(hái)有非常廣闊的空間等著(zhe)我們去探索。總之,在生物質鍋爐研發(fā)應用方面(miàn),我們還(hái)有很多工作需要去做。

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(文章來源:防護工程)