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10蒸噸燃煤鍋爐改生物質鍋爐技術方案

原鍋爐基本情況

原有DZL6-1.25-AⅡ型燃煤蒸汽鍋爐，呈單鍋筒縱置式形式，使用年限較短，運行狀況良好，對其實施改造，實現燃用低成本清潔燃料，避免重復投資。

原燃煤鍋爐參數:額定蒸發量：10t/h;額定工作壓力：1.25MPa;運行壓力：1.0MPa;蒸汽溫度：194℃;設計熱效率：≥75%;使用燃料：Ⅱ類煙煤;燃料消耗量：5t 標準煤/噸蒸汽;除塵方式：水膜除塵

改造要求

在制定改造方案時，應充分考慮煤炭和生物質成型燃料的不同特性，改造后的鍋爐才能達到安全、穩定運行的目的。

中小型燃煤鍋爐一般為層燃式固定爐排和鏈條爐排鍋爐，鍋爐本體的主體結構、輻射受熱面布置、對流受熱面布置、燃燒設備和配風等均按燃煤特性設計，如果對其實施的改造不符合生物質成型燃料特性，將引起鍋爐熱力、傳熱、水循環及煙氣阻力的變化，影響到鍋爐運行安全。以下是運行過程中可能會出現的狀況。

1、高揮發份的生物質成型燃料著火性能好，進入爐膛即迅速燃燒，高溫區大幅提前，火焰高于燃煤，緊貼著鍋爐前拱直接加熱前端鍋筒和水冷壁，導致輻射受熱面受熱不均，鍋爐介質動力特征隨之變化。

2、生物質成型燃料在爐膛前端劇烈燃燒，原配風系統與之不匹配， 易引起高溫區局部供氧不足， 燃料燃燼率下降，煙氣飛灰嚴重，熱效率降低。

3、由于高溫區偏離和火焰中心相對高度的變化，爐膛內各溫度區間也隨之產生較大變化，導致鍋爐出汽不穩定。

4、焦油揮發份在XC以上溫度窗口析出后，由于缺氧和燃燒行程縮短而不能充分燃燒，氣態焦油隨煙氣進入對流受熱面后溫度下降，還原為液態后極易粘附于管壁表面。管壁上的液態焦油捕集煙氣中的“飛灰形成垢層，影響熱力傳導，局部高溫導致的結焦使傳熱進-步惡化，最終管壁和焊接部位因應力不均產生扭曲甚至撕裂，極易發生安全事故。

5、生物質成型燃料引燃性能較好，在便于點火的同時也帶來了壓火和封爐時將產生倒煙、回火現象，惡化鍋爐房環境甚至發生安全事故。

改造方案

在確定改造具體方案之前，應由專業技術人員對原燃煤鍋爐進行現場勘查，并根據鍋爐圖紙和隨機資料進行相應熱力復核、爐排面積熱負荷計算、爐膛容積熱負荷計算和配風計算后，確定具體施工方案。

1、前拱（輻射拱）改造:前拱的作用是通過輻射和反射的方式，將火床面的輻射熱和部分火焰輻射熱傳遞到新燃料的引燃（著火）區，提供新燃料的著火所需熱量，投射到前拱頂上的熱量中有80%左右被前拱吸收，這部分熱量提高了前拱溫度后重新被前拱輻射出去，其余20%左右通過前拱表名漫反射傳遞熱量。燃煤鍋爐前拱是根據煤炭的著火特性進行設計的，生物質成型燃料的著火特性與煤炭差別較大，如不進行合理改造，原鍋爐的引燃區將變成主燃區，爐內溫度場發生較大變化。根據現有鍋爐前拱的形狀和尺寸，結合生物質成型燃料燃燒特性，同時為增加爐膛容積，將原鍋爐拋物線形前拱改造為直線型前拱，取消反射焦線或將其大幅后移，前拱與爐排面的夾角通過計算確定，前拱兩側爐墻隨之做相應調整。

2、后拱（對流拱）改造:后拱的作用主要是促進新燃料引燃和爐內煙氣混合，它通過改變煙氣的流速和方向，將大量高溫煙氣和熾熱的燃料顆粒向前輸送，以增強前拱的引燃能力。同時，鍋爐后拱的傾角小，覆蓋面大，可以有效保持爐膛中、后部溫度，提高燃料燃燼率。由于生物質成型燃料的著火點低，燃燒過程短，燃用生物質成型燃料時，不需要過長的輻射拱來增強引燃功能和提高燃料燃燼率，一般需要將鍋爐對流拱縮短以延緩燃料引燃和增加爐膛容積，其煙氣擾動功能改由分級配風實現。不同廠家、不同燃料種類的鍋爐后拱形狀和尺寸差別較大，一般根據具體拱形和長度來確定對流拱是否需要改造。

3、衛燃帶調整:燃煤鍋爐為提高所設計煤種的燃燼率，一般會在爐膛內壁相應部位布置衛燃帶，用來調整爐膛高溫區。鍋爐改造時必須根據生物質成型燃料在爐膛內的溫度場分布特性，對原有衛燃帶進行調整，否則溫度將發送較大變化。

4、分級供風:燃煤鍋爐的風室一般布置在爐排下方，沿爐排縱向分為多個獨立風室，采用單側或雙側進風，各風室間有獨立的調風裝置，可分別調節各風室的風量大小，以達到煤炭等最佳燃燒效果。燃用生物質成型燃料時，需更換鼓風機，在保留原有風室的基礎上，關閉前、后端一個或多個風室，在爐排兩側分級供應二次風。分級供風能很好的滿足各燃燒階段的需氧量，確保焦油揮發份在750℃以上溫度窗口析出后充分燃盡，并大幅降低NOx產生量。

5.控制系統改造:燃煤鍋爐改造為燃用生物質燃料后，將更換新的鼓風機、二級供料等控制項目，在原鍋爐控制系統上增加新的控制項目。

費用分析

1.10噸燃煤鍋爐月燃煤量:鍋爐滿負荷運作，每小時耗生物質為1.668t，一天工作20小時，一月30天，一臺10噸蒸汽鍋爐每月用生物質燃料量約為999.6t。通過計算后顯示，使用生物質作為燃料每月總成本約為110.9萬元，使用煤炭作為燃料每月總成本約為104.96萬元。