生物[1] 質(zhì)顆粒是在常溫條件下利用壓輥和環(huán)模對(duì)粉碎后的生物質(zhì)秸稈、林業(yè)廢棄物等原料進(jìn)行冷態(tài)致密成型加工。原料的密度一般為 0.1—0.13t/m3，成型后的顆粒密度 1.1—1.3t/m3，方便儲(chǔ)存、運(yùn)輸，且大大改善了生物質(zhì)的燃燒性能。
生物質(zhì)燃料由秸稈、稻草、稻殼、花生殼、玉米芯、油茶殼、棉籽殼等以及“三剩物”經(jīng)過(guò)加工產(chǎn)生的塊狀環(huán)保新能源。
據(jù)瑞典的以及歐盟的生物質(zhì)顆粒分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，若以其中間分類(lèi)值為例，則可以將生物質(zhì)顆粒大致上描述為以下特性：生物質(zhì)顆粒的直徑一般為6~10毫米，長(zhǎng)度為其直徑的4~5倍，破碎率小于1.5%~2.0%，干基含水量小于15%，灰分含量小于2%，硫含量和氯含量均小于0.07%，氮含量小于0.5%。若使用添加劑，則應(yīng)為農(nóng)林產(chǎn)物，并且應(yīng)標(biāo)明使用的種類(lèi)和數(shù)量。歐盟標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生物質(zhì)顆粒的熱值沒(méi)有提出具體的數(shù)值，但要求銷(xiāo)售商應(yīng)予以標(biāo)注。瑞典標(biāo)準(zhǔn)要求生物質(zhì)顆粒的熱值一般應(yīng)在16.9 兆焦上。
生物能源技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)已成為世界重大熱門(mén)課題之一，受到世界各國(guó)政府與科學(xué)家的關(guān)注。許多國(guó)家都制定了相應(yīng)開(kāi)發(fā)研究計(jì)劃，如日本的陽(yáng)光計(jì)劃、印度的綠色能源工程、美國(guó)的能源農(nóng)場(chǎng)等，其中生物能源的開(kāi)發(fā)利用占有相當(dāng)大的份額。國(guó)外很多生物能源技術(shù)和裝置已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用程度，同其他生物質(zhì)能源技術(shù)相比較，生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)更容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和使用。使用生物能源顆粒的方便程度可與燃?xì)?、燃油等能源媲美。以美?guó)、瑞典和奧地利等國(guó)為例，生物能源的應(yīng)用規(guī)模，分別占該國(guó)一次性能源消耗量的4%、16%和10%；在美國(guó)，生物能源發(fā)電的總裝機(jī)容量已超過(guò)1MW，單機(jī)容量達(dá)10～25MW；在歐美，針對(duì)一般居民家用的生物質(zhì)顆粒燃料及配套的高效清潔燃燒取暖爐灶已非常普及。
中國(guó)也十分重視生物能源的開(kāi)發(fā)和利用。20世紀(jì)80年代以來(lái)，中國(guó)政府一直將生物質(zhì)能源利用技術(shù)的研究與應(yīng)用列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，開(kāi)展了生物質(zhì)能利用新技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，使生物質(zhì)能技術(shù)有了進(jìn)一步提高。但中國(guó)生物質(zhì)能的利用研究主要集中在大中型畜禽場(chǎng)沼氣工程技術(shù)、秸稈氣化集中供氣技術(shù)和垃圾填埋發(fā)電技術(shù)等項(xiàng)目[1]，對(duì)于生物質(zhì)能顆粒燃料產(chǎn)品的生產(chǎn)加工與直接燃燒利用的研究還剛剛起步。
國(guó)內(nèi)部分高校和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展了生物質(zhì)顆粒成型技術(shù)的研究，取得了一定成績(jī)。但是，生物質(zhì)能源顆粒產(chǎn)品在中國(guó)推廣應(yīng)用還很少，為了使中國(guó)生物質(zhì)能源顆粒盡快產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，我們對(duì)其推廣應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并探討了解決的對(duì)策與方法。
1，生物質(zhì)顆粒燃料發(fā)熱量大，發(fā)熱量在3900~4800千卡/kg左右，經(jīng)炭化后的發(fā)熱量高達(dá)7000—8000千卡/kg。
2， 生物質(zhì)顆粒燃料純度高，不含其他不產(chǎn)生熱量的雜物，其含炭量75—85%，灰份3—6%，含水量1—3%，絕對(duì)不含煤矸石，石頭等不發(fā)熱反而耗熱的雜質(zhì)，將直接為企業(yè)降低成本。
3， 生物質(zhì)顆粒燃料不含硫磷，不腐蝕鍋爐，可延長(zhǎng)鍋爐的使用壽命，企業(yè)將受益匪淺。
4， 由于生物質(zhì)顆粒燃料不含硫磷，燃燒時(shí)不產(chǎn)生二氧化硫和五氧化二磷，因而不會(huì)導(dǎo)致酸雨產(chǎn)生，不污染大氣，不污染環(huán)境。
5， 生物質(zhì)顆粒燃料清潔衛(wèi)生，投料方便，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地改善了勞動(dòng)環(huán)境，企業(yè)將減少用于勞動(dòng)力方面的成本。
6， 生物質(zhì)顆粒燃料燃燒后灰碴極少，極大地減少堆放煤碴的場(chǎng)地，降低出碴費(fèi)用。
7， 生物質(zhì)顆粒燃料燃燒后的灰燼是品位極高的優(yōu)質(zhì)有機(jī)鉀肥，可回收創(chuàng)利。
8， 生物質(zhì)顆粒燃料是大自然恩賜于我們的可再生的能源，它是響應(yīng)中央號(hào)召，創(chuàng)造節(jié)約性社會(huì)。
生物質(zhì)顆粒作為一種新型的顆粒燃料以其特有的優(yōu)勢(shì)贏得了廣泛的認(rèn)可；與傳統(tǒng)的燃料相比，不僅具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)也具有環(huán)保效益，完全符合了可持續(xù)發(fā)展的要求。
首先，由于形狀為顆粒，壓縮了體積，節(jié)省了儲(chǔ)存空間，也便于運(yùn)輸，減少了運(yùn)輸成本。
其次，燃燒效益高，易于燃盡，殘留的碳量少。與煤相比，揮發(fā)份含量高燃點(diǎn)低，易點(diǎn)燃；密度提高，能量密度大，燃燒持續(xù)時(shí)間大幅增加，可以直接在燃煤鍋爐上應(yīng)用。
除此之外，生物質(zhì)顆粒燃燒時(shí)有害氣體成分含量極低，排放的有害氣體少，具有環(huán)保效益。而且燃燒后的灰還可以作為鉀肥直接使用，節(jié)省了開(kāi)支。
生物質(zhì)鍋爐高溫腐蝕集中發(fā)生在后拱水冷壁以上部位，腐蝕的程度慘不忍睹，高溫腐蝕造成的水冷壁爆管事故頻發(fā)，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，引起了領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員的高度重視。
經(jīng)過(guò)科研單位、生物質(zhì)鍋爐廠家技術(shù)人員研究決定，采取降低播料風(fēng)壓、減少爐排高端燃料、去除水冷壁節(jié)流圈、加強(qiáng)熱交換等措施，未見(jiàn)明顯效果，反而使燃燒不完全程度增加，灰渣生料排出，生物質(zhì)鍋爐效率降低，具體分析如下：
1．高溫腐蝕生成的條件
(1)爐膛溫度在1200'C以上，高于煙氣、灰的熔點(diǎn)。
(2)燃料灰分所攜帶的堿金屬濃度含量。
(3)生物質(zhì)燃燒，經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)變化，生成的還原性氣氛里有氯硫化合物存在。
(4)攜灰煙氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng)。
(5)高濃度的堿金屬煙氣在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)形式。渦流、流改變了煙氣速度，紊亂的含塵煙氣，增加了與管壁接觸概率。
(6)灰的熔點(diǎn)越低，黏度越大，煙氣速度就越低，越易于粘涂到管壁上。
(7)氧與還原性氣氛的比例。缺氧燃燒生成的煙氣量多，容易使氯硫化合物高濃度聚集并且在較高溫度下黏附，融化了的含氯灰粒黏附在水冷壁上。
(8)爐膛的形狀。前、后拱利于燃燒射流的剛性和熱輻射的蓄能。拱的阻力將煙氣滯留回轉(zhuǎn)。燃燒輻射能力加強(qiáng)，以煙氣流向的后拱為明顯例證。前、后拱燃燒區(qū)域缺風(fēng)燃燒，造成結(jié)焦。
(9)生物質(zhì)鍋爐床層燃燒火焰充滿(mǎn)度不夠，燃燒偏斜，高于灰溶點(diǎn)的溫度集中到后拱以下的位置。
(10)汽水品質(zhì)差或集箱堵塞使管內(nèi)結(jié)垢、循環(huán)不暢。
(11)管壁附著的高濃度氯氣灰渣，形成了熱阻，日積月累越來(lái)越多。
2．高溫腐蝕形成的原因
(1)主要燃料棉稈中鉀的含量為31. 76%，導(dǎo)致棉稈熔點(diǎn)溫度低。變形溫度T1=660℃，軟化溫度=820℃，熔化溫度T3 =830℃。
(2)燃料中灰土量大、超過(guò)20%，灰土在1100℃時(shí)即達(dá)到了軟化溫度，煙氣攜灰黏度增加、阻力增加，極易附著到相鄰的水冷壁管上。
(3)煙氣里高腐蝕產(chǎn)物——氯氣，在后拱水冷壁高濃度煙氣里聚集。
(4)附著在水冷壁上的強(qiáng)堿性灰垢，形成了熱阻，影響了熱交換，使周?chē)鸁煔鉁囟染痈卟幌?，煙氣里的融化灰周而?fù)始的黏附，形成了大片腐蝕焦旋掛到水冷壁上，更深層次的加速了腐蝕速度。
(5)隨著強(qiáng)堿性灰垢的加厚、加大，氯氣對(duì)金屬管壁的腐蝕越演越烈。當(dāng)管壁不能承受飽和蒸汽水汽壓力時(shí)，就會(huì)爆管。 |
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