影響生物質鍋爐燃料燃燒過程的變量

海倫市利民節能鍋爐制造有限公司成立于1990年，位于黑龍江省海倫市新海西經濟開發區，注冊資本3600萬元人民币，公司總占地面積11.3萬平方米，建築面積3萬平方米；公司現有員工150人，其中擁有高級職稱人員8人，中級職稱14人，初級職稱5人，技術工人56人。主營業務包括鍋爐制造、城鎮集中供熱服務、生物質新能源等。是高新技術企業，農業部“清潔能源 節能爐具”示範點。已取得國家B級鍋爐制造許可證、2級鍋爐安裝許可證及D1、D2級壓力容器制造許可證，并通過ISO9001國際質量管理體系認證。

一、含水量

不同種類燃料的含水量區别很大，取決于燃料種類和儲存方式。為了保持生物質鍋爐燃料燃燒穩定性，在使用之前需要晾曬（有條件時要增設幹料棚）。含水量增加會降低爐膛蓄熱溫度，增加燃料在燃燒室的不完全燃燒。含水量過大是國能生物質電廠帶不上負荷的主要原因。含水多的燃料着火困難，影響燃燒速度，使爐内溫度降低，使機械和化學不完全燃燒熱損失增加，當燃料水分大于45%時，燃燒就非常困難。在燃燒過程中，水分因蒸發、汽化要消耗大量的汽化熱。水分含量大的燃料其燃燒後的煙氣體積較大（水變為蒸汽比體積增加了1200倍），由于出口煙氣有130℃左右溫度，因此随煙氣帶走的熱量損失較多（此現象可以通過煙囪的排煙，觀測到呈現大量乳白氣體），鍋爐的熱效率就較低。此外，煙氣體積增加，引風機消耗的電能也随之增加，引風機功率增加了，使得煙氣流速加快，燃燒上移，很難構建合理的燃燒工況，保障爐排燃燒動力平衡（養不住底火）。煙氣流速加快使得煙氣攜灰量也增加，加速了對爐膛尾部受熱面的磨損。

二、發熱量

（一）概念

(1)高位發熱量（濕基）。指1kg燃料在單位時間裡完全燃燒所放出全部的熱量，單位MJ／kg。

(2)低位發熱量（幹基）。是燃燒熱量中，去掉燃燒時生成的汽化潛熱（水蒸氣）所釋放的熱量，單位MJ。

（二）影響發熱量的因素

影響發熱量的一般因素是燃料中的水分、灰分和雜質，這也是國内生物質電廠共同存在的問題（燃料水分和灰分過大的問題不解決，生物質發電企業是很難發展的）。過濕、過長的燃料在取料機、給料機裡堵塞，在爐排上燒不透，增加了不完全燃燒損失（某電廠由于入爐燃料灰分通常大于40%，所以長期帶不上高負荷）。

三、過量空氣系數

理論空氣量與實際空氣量的比值叫做過量空氣系數。生物質鍋爐的燃燒過量空氣系數要大于1，通常大于1. 25，以保證助燃空氣與可燃物的充分混合。過量空氣系數沿用了煤粉鍋爐的數據，現在無權威論證。實際的鍋爐燃燒因生物質揮發分高、燃燒速度快，應該是富氧燃燒。過量空氣系數主要是通過二次風來提供，實踐證明，上層二次風要盡量大，以過熱器不超溫為原則，以利于燃燒工況的構建和燃料的燃盡。試驗證明：生物質鍋爐燃燒氧量任何時候都要大于3%，當爐膛溫度能夠保持較高時，氧量保持在3%～5%才能夠燃燒完全。因為生物質顆粒不均、燃燒區域不同，富氧燃燒就成了生物質鍋爐區别于煤粉鍋爐的一個顯著特點（國内某電廠的前、後上二次風開到40%以上、氧量為5%，燃燒工況良好，過熱器區域的灰為灰白色，可以認為是國内生物質鍋爐燃燒的樣闆；丹麥生物質鍋爐一、二次風率比例：黃稈鍋爐為3:7，灰稈鍋爐為4:6）。可是現在國内生物質鍋爐大多沒有照此辦理，主要原因足國内燃料質量太差，水分、灰分的含量太高。許多生物質鍋爐風率比例變成了5:5或者8:2。尤其是黃稈鍋爐一次風用少了就不能浮動厚料層、減少料層厚度，爐膛蓄熱就不能滿足高負荷。

四、空氣溫度生物質電廠鍋爐的熱風，采用的是除氧器來水加熱空氣的方法，因此，需要盡量提高風溫，促成爐排高端着火。

五、燃料種類不同種類燃料的不同特性影響着燃燒過程，其中主要影響因素為燃料組分、揮發分和固定碳含量、熱性能、密度、孔隙率、尺寸和活性表面等。燃料組分随燃盡程度不同而發生持續變化。與煤相比，生物質鍋爐燃料通常揮發分含量較高，固定碳含量較低，屬于高活性燃料。但不同生物質燃料的揮發分含量不同，影響燃料的熱性能。各種生物質燃料的小劂化學結構和結合鍵也影響燃料的熱性能。表現出揮發分析出規律明顯不同。不同生物質燃料的密度也有較大的不同，例如，樹皮和稻殼的密度相差很大。燃料密度大，影響了單位燃燒室容積，同時也影響燃料燃燒特性。孔隙率影響燃料的反應性（單位時間質量損失），影響揮發分析出速率。尤其當粉狀燃料燃燒時，煙氣中攜帶大量的顆粒物，小顆粒在燃燒室中停留時間短，如不能壓制火焰，勢必造成火焰上升，化學不完全燃燒熱損失增加，引風機葉輪磨損。某生物質電廠調試期間，燃燒稻殼，鍋爐引風機葉輪一個月之内就磨透了。

六、燃燒溫度

燃燒溫度是生物質鍋爐燃燒的基礎，燃燒溫度不夠就不能形成燃燒的優化，就無法保障燃燒的完全。強化鍋爐燃燒的三強理論如下：

(1)強化燃燒的初始階段。

(2)強化高溫煙氣和燃料的對流換熱。

(3)強化燃料燃燒時還原氣氛的高濃度聚集。 不管燒什麼燃料，一定要想辦法保持爐膛溫度，爐膛溫度低于850℃就不能形成強化燃燒。試驗證明，爐膛溫度在400℃以上鍋爐點火成功，爐膛溫度在600℃以上鍋爐可以形成連續燃燒，爐膛溫度在850'C以上才可能形成強化燃燒。

七、配風有效的配風是生物質鍋爐燃燒的關鍵，一次風能夠吹動燃料，增加空隙着火面；二次風壓制火焰，形成強化燃燒。以增加燃燒時間、保持爐膛溫度、減少不完全燃燒熱損失（推薦某生物質電廠配風參數，以30MW負荷為例，鍋爐總風量為7.5kPa，一次風高端5o%、中端60%、低端30%，前、後牆二次風50%，燃盡風20%)。