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摘要：近几年，我国大气污染日趋严重，冬季雾霾席卷大半个中国，严重影响着人们的身心健康。国家发展改革委、国家能源局在2017年12月6日联合印发《关于促进生物质能供热发展的指导意见》，意见中提出，在县域和农村推动生物质能供热的发展，以减少燃煤用量，作为促进大气污染防治和雾霾治理的重要措施。基于此，本文主要对生物质锅炉选型的比较进行分析探讨。
关键词：生物质锅炉；选型；比较分析
1、生物质能源利用技术简介
生物质能作为一种清洁可再生的能源，其在燃烧过程中产生的二氧化碳大约等于植物光合作用消耗吸收的二氧化碳，所以可认为是二氧化碳零排放，能够很好地缓解温室效应。我国可供能源化利用的生物质资源非常丰富，大约相当于4亿吨标煤。生物质能利用方式一般分为以下四种：a.直接燃烧利用，b.混合其他能源（如：煤）进行燃烧利用，c.热解气化燃烧利用，d.发酵制取沼气再燃烧利用。目前能够规模化生产，比较成熟的利用方式是直接燃烧利用。生物质燃料燃烧时锅炉炉型主要有以下四种：水冷振动炉排锅炉、循环流化床锅炉、链条往复式炉排炉、联合炉排炉。
2、概述
2.1工程概况
本工程新建1×30MW高温高压生物质直燃热电联产机组。
2.2生物质燃料成分分析
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3、锅炉炉型选择
目前国内生物质电站锅炉有循环流化床炉、水冷振动炉排炉、链条往复式炉排炉和联合炉排炉，应用最多的主要是循环流化床炉和水冷振动炉排炉，因此，本工程就以上两种主要炉型进行介绍和比较。
3.1循环流化床锅炉的特点
循环流化床锅炉采用前墙给料，炉底及前后墙配风的燃料供应系统。流化床锅炉可以处理的燃料类型有木屑、稻壳、树枝、污泥、秸秆等。采用流化床锅炉燃烧生物质，无需将燃料破碎成粉，只需简单破碎即可，燃料处理费用低，且流化床锅炉对生物质燃料的适应性广，锅炉负荷调节范围广。但由于系统增加了流化风机，运行过程中需增加床料，这导致流化床锅炉的厂用电率及运行成本比炉排炉高。
3.2水冷振动炉排炉特点
水冷振动炉技术由丹麦BWE公司研发。目前国内的水冷振动炉排炉技术分为完全引进丹麦BWE技术及在BWE技术上进行改进的国产化技术。国能生物发电集团于2005年正式成立。国能集团同德普新源和国家电网携手，于2006年建造了中国第一座生物质发电厂-山东单县电厂。北京德普新源供货的生物质锅炉已在河南、黑龙江、山东、吉林和安徽等省份有多台投产及并网发电业绩。国内厂家参照BWE技术，经过自己的摸索和实践，目前技术已基本成熟，可靠性大大增加，相关厂家有上海四方锅炉厂、无锡华光锅炉有限公司和北京蓝昆力行生物技术有限公司等。
振动炉排的主要结构有风室、振动机构、水冷壁及支撑件。一次风经水冷壁上小孔进入炉膛，燃料经过给料机后落入炉排前端，随着炉排的转动依次预热、干燥、着火、燃烧和燃尽。振动炉排有水冷却，可解决炉排片被烧坏及秸秆灰熔点低导致结焦的问题。水冷振动炉排可燃烧一种秸秆，也可燃烧多种秸秆，但由于秸秆种类不同，输送及破碎系统应分别设置。水冷振动炉排燃烧稳定，锅炉属于层燃炉，结构简单，操作方便。缺点为炉排炉高温排渣不流畅，污染物排放浓度较高等。
水冷振动炉排炉与循环流化床炉相比，虽初期投资较大，但对生物质燃料适应性好，燃烧效率高，运行相对稳定。水冷振动炉排炉的水冷壁不经过床料的冲刷，设备磨损较轻，检修维护工作量少且备品备件费用低。从电厂运行的角度考虑，水冷振动炉排炉的经济指标优于循环流化床锅炉。因此，推荐本工程选用水冷振动炉排锅炉。
4、锅炉参数选择
蒸汽的初参数越高，电厂的热经济型就越好，但同时每千瓦造价也随之升高。根据电厂运行经验，蒸汽参数每提高一个等级，机组的效率约提高1%。另外机组参数也会影响辅机选型，若因提高参数导致辅机采用非标设备，相应的投资成本会升高，工期延长从而影响整个项目的收益。
目前国内生物质锅炉的参数有中温中压、次高温次高压、高温高压和高温超高压、高温超高压带再热等几种参数。其中中温中压机组已被市场淘汰，次高温次高压机组多为供热机组，高温高压机组近几年来逐渐成为生物质电厂的首选，一般为1×30MW纯凝发电机组配1×130t/h秸秆锅炉。高温超高压锅炉是以凯迪电力为代表的流化床技术，后因企业本身原因推广缓慢。随着国家对生物质电厂的鼓励和政策支持，生物质循环流化床锅炉参数已可做到高温超高压带一次再热，亚临界带一次再热。太原锅炉集团有限公司、东方锅炉厂等生产商都取得了高温超高压带一次再热的订货业绩，东方锅炉厂已取得亚临界带一次再热生物质流化床的订货业绩。综上所述，鉴于本工程推荐炉型为水冷振动炉，振动炉中高温高压机组的经济性和可靠性较高，故推荐选用高温高压式水冷振动炉。
5、生物质燃料对生物质锅炉选型的影响
5.1燃料水分对生物质锅炉选型的影响
燃料水分是影响锅炉燃烧效率的关键因素。低热值高水分的燃料燃烧时，形成的膨胀气雾充斥炉膛，锅炉没有足够的空间容纳吸热、放热过程，瞬间产生的烟气体积急剧变化正负压波动形成，造成了明显的动态不平衡，不能形成较高的锅炉容积热负荷，燃烧强度不够，负荷接带能力不足，锅炉效率下降；燃料水分高后，锅炉里大量的水蒸气降低了炉膛温度，加入的氧在水蒸气的屏障下难以与火焰充分混合，以致于燃烧缺氧，如果弥补这部分氧量就需要加大风量，则烟气流速增大，烟气穿透火焰快速流动，在炉膛里不能充分燃烧，大量可燃物逸出，排烟温度上升。因此燃用低水分的燃料是保证锅炉效率最有效的手段。随着入炉燃料水分的增加，锅炉带负荷能力会逐步下降，飞灰含碳量会增加。另外目前在循环流化床锅炉运行中所频繁出现的爆燃现象也与燃料水分高密切相关。
5.2燃料灰分对生物质锅炉选型的影响
燃料灰分是引起锅炉受热面和换热器冲刷磨损的重要原因，同时高温腐蚀的发生与受热面和换热器的积灰密切相关。由于流化床锅炉灰量远大于炉排炉，因此燃料中灰分对其影响更大，除了磨损和高温腐蚀外，水平烟道和换热器大量积灰影响了换热效率，排烟温度较高，实际运行中循环流化床锅炉的排烟温度明显高于炉排炉，同时由于循环流化床锅炉灰量大，增加了布袋除尘器的负荷。
5.3燃料中杂质对生物质锅炉选型的影响
杂质不是生物质结构中成分，但在生物质燃料收集中它又不可避免，包括泥土、水泥块和钉子等，因此杂质是生物质燃料固有性和燃料市场化的共同产物。杂质对生物质锅炉运行的影响很大，首先降低了生物质燃料的热值，其次与生物质燃料中碱金属的化学反应生成玻璃体团状物，即形成结焦，炉排炉在层状燃料层形成结焦，流化床锅炉在料层形成焦块，由于炉排炉结构上所具有的一定的自清焦能力，同时其排渣通道流畅，小范围的结焦不会对其造成影响，但是流化床锅炉则会影响料层的流化状况，使流化困难，造成燃料燃烧不充分、风量加大所带来的排烟热损失及磨损等最终影响锅炉效率和安全运行的障碍，同时结焦严重时会堵塞放渣管，使排渣困难，料层床压升高，炉内燃烧工况恶化。因此杂质对生物质锅炉运行极其有害，尤其是对流化床锅炉的稳定运行影响最大，目前影响流化床生物质锅炉运行最大的障碍就在于燃料的杂质。
6、结语
在实际工程应用中，如何高效的利用生物质能，提高工程经济性，生物质锅炉的选型具有重要的意义。工程中应根据工程燃料特性，针对燃料的季节性及生物质能源厂的连续运行等因素优先考虑性价比高、运行稳定的锅炉。
参考文献
[1]陈丽华，陈玉村.谈燃生物质锅炉的设计[J].能源研究与管理,2014(4):114-116.
[2]李军.探究生物质锅炉技术现状与存在问题[J].科技经济导刊,2017(27):45.