生物质链条炉和生物质流化床锅炉炉型如何选择？

生物质锅炉按燃烧方式可分为层燃炉(炉排炉)、室燃炉(煤粉炉)、旋风炉、沸腾炉(流化床锅炉)。目前生物质燃料应用较多的燃烧方式有两种，即生物质链条炉和生物质流化床锅炉两种。

1、层燃燃烧方式(生物质链条炉)

以炉排炉为代表的层燃燃烧中，燃料在固定或者移动的炉排上实现燃烧，燃烧所需空气从下方透过炉排供应给上部的燃料，燃料处于相对静止的状态，燃料入炉后的燃烧时间可由炉排的移动或者振动来控制，灰渣从炉排下端或后端落下。作为生物质锅炉运行较多的国家之一，丹麦基于本国的生物质燃料资源特点，以层燃炉为基本形式开发了以麦秸秆为燃料的振动炉排锅炉，麦秸秆在炉排的一端通过机械推送或者风力播撒送人炉膛后部，炉排向炉前倾斜，秸秆随着炉排的振动向炉前移动。其结构型式见图1。

生物质燃料着火温度低、挥发份份额高且析出快速，在燃料的给入段需迅速给人大量的燃烧风，在该处形成强烈的火焰燃烧区，燃烧区后烧散的燃料或者未燃烬的残枝、半焦等落在炉排上继续燃烧并通过炉排运动保证其燃烬;同时，为了保证大量的挥发份燃烬，炉排上部空问还需要有合理的二次风系统。从燃烧组织角度看，该技术根据生物质的燃烧特性对常规的炉排炉燃烧进行了改进，占主要燃烧份额的挥发份燃烧发生在燃料给入段和整个炉排上部空问。炉膛上部大量气相可燃物进行悬浮燃烧，部分未燃烬的燃料和半焦落在炉排上进一步燃烧则具有层燃的特性。该技术基本切合了生物质燃烧的特性，通过合理的燃料给入方式、一二次风配比以及控制炉排振动频率实现生物质的高效燃烧。

针对生物质燃料的碱金属问题，主要通过在炉膛上部、后部增加低温蒸发受热面，使进入第一级对流受热面的烟气温度降低到相对安全的程度，缓解尾部受热面碱金属问题，其它的辅助措施包括降低高温烟气换热区域内管内工质的温度、采用耐腐蚀管材以及强化吹灰和检修制度等。对于落在炉排上的残余燃料和半焦，由于上部辐射加热和自身的燃烧放热，即使是在炉排采用水冷的情况下，依然存在高温下灰烬出现软化、黏粘的现象，针对该问题的解决主要依赖精心设计的炉排移动和振动方式。良好的设计必须考虑在炉排上不同部位燃烧灰烬的堆积、软化、黏粘或者脱落特性，以保证在较高燃烬率的前提下的正常排灰，设计不良的炉排可能在短短几天内就会因为排灰不畅造成停炉。

根据对丹麦的振动炉排燃烧麦秸秆技术的跟踪和文献研究，在长期工程经验的积累基础上，炉膛对流受热面沉积、高温受热面金属腐蚀以及炉膛区的熔渣现象得到了一定程度的缓解，但没有根本解决;另外，炉膛内高温区域的控制、炉排的移动和正常排灰等设计和组织需要细致考察燃料的特性，一旦实际运行时燃料的特性发生改变，炉排炉对燃料变动的适应性较差的缺点容易凸显，燃烧效率降低和碱金属问题恶化。

国内生物质燃料具有多样性、复杂性和季节性的特点，丹麦的这种抛料式的炉型不太适用。国内通过技术引进后创新或自行开发等途径实现振动炉床燃烧设备的国产化，设计出适合中国国情的振动炉排。与丹麦技术最大的不同处在于其炉排是由炉前向炉后倾斜，燃料在炉前落到炉排上后，随着炉排的振动向炉后方向移动，结构型式见图2。这种型式的炉排在同时燃用多种类型燃料时有很大的优势，目前国内生产的炉排基本上都是这种型式，已有大量的运行业绩。

生物质链条炉VS生物质流化床锅炉

2、流态化燃烧方式(生物质流化床锅炉)

流态化燃烧是近代从化学反应工程技术领域发展起来的一种新型燃烧技术，其炉型可分为鼓泡床和循环流化床锅炉，目前电站锅炉应用较多的是循环流化床锅炉，其主要特点是低温燃烧、燃料适应性强、燃烧可控性能好等，近年来得到了快速的发展，不但成功地在中小规模的热电机组中得到广泛应用，更逐步大型化、高参数化。

由于流态化燃烧的优点，越来越多的电站利用循环流化床炉型进行生物质燃料的燃烧，从燃烧方式的组织角度结合生物质燃料的燃烧特性进行分析，主要有以下几个特点：

(1)低温燃烧特性和炉膛温度均匀性。循环流化床锅炉炉膛内大量惰性的床料与燃料之间充分的混合使燃料燃烧放出的热量能均匀释放，不会形成层燃燃烧所难以避免的局部高温，有效降低炉内气相碱金属的浓度和熔体形成的速度，基本解决了生物质锅炉的碱金属问题，可以说流态化燃烧在该点上优于层燃。

(2)较好的燃料适应性。循环流化床锅炉密相区的床料温度在800℃左右，热容量较高，即使燃料的水分高达50%～60%，进入炉膛后也能稳定燃烧，加上密相区内燃料与空气接触良好，扰动剧烈，燃烧效率较高。流态化燃烧对燃料的强适应性在燃煤甚至生活垃圾的应用已得到充分的体现。流态化燃烧不但能适应生物质原料在种类、破碎条件、水分、杂质含量等方面的变动，维持良好的燃烧组织，更重要的是燃料变动时，依然能够根据改变配风顺利实现设计目的，对碱金属引发的各种问题加以有效控制。

国际上以流态化燃烧技术燃用生物质的公司很多，有代表性的有AE&E、FosterWheeler、B&W、Kvaemer等，其主要的应用都在欧洲和美国，烧的多是木片锯末、果园修剪枝条以及河道污泥等，容量都不大。

在国内，针对生物质燃烧灰熔点低、易结渣等特点进行研究，不断改进循环流化床燃烧技术，通过采用特殊的配风及组织方式保证生物质的流态化燃烧和顺畅排渣，优化受热面布置，降低碱金属的腐蚀，解决了一系列的难题，设计的锅炉(见图4)安装在江苏宿迁、广西柳城等电厂，目前已投入运行。

3、生物质燃烧方式的对比

相比层燃方式，流化床燃烧具有低温燃烧特性、炉膛温度均匀、燃料适应性好等特点，更能适应生物质燃料品种复杂、水分高、热值低的特点，炉内温度控制和机组负荷控制上也具有一定的优势;另外，目前国内外炉排锅炉的容量大都是75t/h和130t/h等级，当锅炉容量为220t/h甚至更高时，炉排炉的炉排面积将按锅炉容量成比例增大，炉排的加工制作、布风的均匀、炉排的密封和受热面的腐蚀、结焦等方面都存在很大的技术难题，国内外尚无成熟经验可供参考和借鉴。一般认为，生物质炉排炉的最大容量一般以130t/h等级为上限，开发更大容量锅炉，技术研发成本增加，技术和投资风险加大，须要慎重考虑。而目前国内循环流化床燃煤锅炉已经可以做到容量为1025t/h等级，并正在进行2000t/h等级锅炉的技术攻关，在以生物质为燃料的循环流化床向大型化方向发展上，可以从燃煤锅炉上借鉴一些成熟的技术和经验。

综合所述，循环流化床锅炉特别适合生物质燃料的特性，在生物质锅炉大型化发展方向上有着极大的优越性和潜力。可以预见，循环流化床锅炉将是今后大型纯生物质直燃锅炉中主要选择。

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