生物质成型颗粒锅炉的燃烧及烟气排放特性研究

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  [摘 要]为了解决环境污染问题和资源短缺问题,我国开始在新能源上寻找解决方法。作为一个农业大国,所拥有的农作物也是非常的多,所以我国加大了在玉米桿、小麦杆等植物枝干上的研究力度。随着研究和考察,我国现在很多地区都开始制作生产生物质锅炉,利用那些生物质燃料来代替煤炭和石油资源。生物质成型颗粒锅炉的燃烧系统和烟气排放系统就成为了生物质锅炉的重点研究重对象,也成为了最难研究的部分。为了生产出高效率、低排放、绿色环保的生物质成型颗粒锅炉,我国开始对其燃烧和烟气排放的特性进行研究。
  [关键词]生物质;燃烧;排放;锅炉;
  中图分类号:TK227.1 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)48-0095-01--------= ok
  我国虽然不是世界上最大的国家,但却是世界上人口最多的国家。随着我国的经济发展,人口的增多,所需要的资源也是越来越多,对生活环境的要求也是越来越高。为了解决环境污染问题、资源短缺问题,我国开始对可持续利用、能够再生新的能源进行研究和开发。像农作物的秸秆、木屑、玉米芯、稻壳等有着低排量、永不枯竭特性的自然产物受到了广大的重视,对其的开发力度也是越来越大。现在的生物质大部分都是利用直接燃烧的办法来代替石化能源,这大大的浪费了这些资源,所产生的效果也不是很理想,所以我们就开始对生物质燃烧进行针对性的研究。在研究生物质燃料燃烧的同时,我们也考虑到了环境的问题。环境污染也是我国重点解决的对象,也受到了国家政府的高度重视。燃料燃烧产生的废气是污染环境的主要来源之一,所以生物质燃料燃烧产生的烟气是否对环境有害也成为了我们所担心的问题。为了解决这个问题,我们对生物质锅炉燃烧时产生的烟气进行了分析和研究。
  一、生物质成型颗粒锅炉
  生物质成型颗粒锅炉的结构是由生物质燃料燃烧室、气体燃烧室、灰渣室三部分组成的。每一个室的制作大小比例都会对生物质燃料的燃烧、烟气的排放量产生影响,所以在实验研究时要使用标准的生物质成型颗粒锅炉。
  锅炉的燃烧系统是由送料系统、燃烧系统、吹灰系统、送风系统、自控系统五个部分组成。每个系统的分工是不相同的,简单介绍一下,给料系统就是负责将燃料运输到锅炉内;燃烧系统将进行点火,将燃料点燃,先给燃料预热,等到燃料达到适当的温度后,再启动打火器,燃料就会迅速的燃烧;吹灰系统是负责将烟管里的灰尘吹送出去,保持烟管的通畅,保持炉内干净,达到最安全的状态;送风系统是为了里面有充足的空气,有充足的空间;自控系统就是自动控制管理。
  我们通过用一些树皮、碎木、秸秆等生物质燃料来实验,通过管式炉、烟气分析仪、热重分析仪对燃烧和排量进行分析与研究。我们发现随着升温速率的提高,生物质燃料的燃烧失重速率在实验过程中都会增大。表明在同一条件下,升温速率越大,峰值温度越高,转化率也会增大。氧气浓度在一定的条件下,对生物质燃烧的影响是分阶段的,对其影响也是相对较小,但是对固体燃料燃烧的影响就相对较大。
  二、生物质成型颗粒锅炉的燃烧
  生物质成型颗粒锅炉,其实就是根据那些生物质燃料燃烧的特性,以及煤、燃油、燃气锅炉受热面布置的有关数据而设计出来的。
  生物质燃料主要就是通过特制的设备将其高温分解和气化,产生可燃物质进行燃烧。在我们将生物质燃料送进锅炉的时候,锅炉中的特制设备就会对生物质燃料进行热解。生物质燃料在缺氧的条件下进行加热,其中的有机物就会产生气体、液体、固产物,大多数的热解气体包含着氢气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷和少量的氢化合物;热解的液体一般含有乙醇、醋酸、水或者焦油等;热解固体残余物含有碳、灰等成分。
  锅炉的热解过程,会将生物质燃料粗碎,将其烘干,去除掉其中的杂质、在将其细碎进行热解冷却,最后将其储存再进行分配。锅炉在加热的过程中,必须将温度达到300摄氏度以上才可以将生物质固态燃料热解,或者加入一些催化剂降低热解的反应起始温度。锅炉热解反应非常的复杂,操作温度也会影响气体产物的品质,所以锅炉的热解是有很多的技术限制。
  锅炉在热解后就会产生出可以燃烧的物质,这些燃烧的物质大部分是可燃性气体和油脂类。锅炉内可燃物质的燃烧就是锅炉进行能量的转换,利用国外的一些先进技术,可燃性气体在锅炉内会完全氧化燃烧,将能量传递给工质,实现能量转化。
  三、生物质锅炉烟气排放
  在锅炉燃烧的时候,会产生一些烟气的排放,而锅炉也要有非常严谨的排烟系统。而排烟温度就成了锅炉排烟的主要问题之一,这会直接影响到企业的经济效益。
  锅炉排烟温度升高,就会影响到锅炉的运转效率。影响到排烟温度的方面有很多,锅炉受热面积结渣、积灰会导致锅炉排烟温度增高;还有送风量、锅炉本体漏风、炉水品质、燃料性质等。所以解决这一问题也是排烟的关键。
  在锅炉本体体积不变的条件下进行修改,受热面采用较大的管间距,順列布置,有效的降低了烟气的流动速度,保证了良好的烟气流通,有效地降低了烟气对管道的磨损,减少了管壁的积灰和结渣,大大的提高了对流受热面的使用寿命。
  锅炉经常采用炉下烟气再循环技术。锅炉在排放烟气的时候,考虑到燃料燃烧不完全,环境保护问题,将锅炉尾部排出的一部分低温烟气与空气混合,、再进入炉膛,充分的利用了烟气再循环技术,提高了燃料的利用,使锅炉的热效率得到提高,强化了烟气的有效利用。从环境的角度上看,再循环使烟气中的污染性物质相对的减少,降低了环境的污染。
  在经过对烟气排放量的研究,发现生物质燃料燃烧排放出去的烟气中含有的有害物质,远远少于煤炭燃烧排放烟气中的有害物质,其中出现的有害物质也是锅炉的结构不够完整,或者说燃烧的不够完整而出现的。所以,生物质锅炉是我国可持续发展的需要,我们以后要在这方面下更大的力度。
  四、结束语
  生物质成型颗粒锅炉的开发研究,符合了我们对新能源开发,环境保护的要求,所以这种生物质锅炉值得我们应用和推广。一次风量大小不能够很好地改善锅炉燃烧不完全的状况,其中的一氧化碳浓度也会过大,排烟处的氧气浓度基本上保持不变,锅炉的燃烧工作状态也不是很稳定,还容易出现焦渣。生物质锅炉的出现正好符合我国节约资源、可持续发展的战略方针,解决了我国资源短缺的部分问题,为我国的环境保护做出了贡献。这种生物质锅炉有其独特的优点,我们应该大力发觉其优点,将其燃烧效率提到最大。
  参考文献
  [1] 孙风平.《生物质锅炉燃烧技术及案例》.2014[1].
  [2] 《JB/T11265_2012燃气预热锅炉烟气脱硝技术装备》.
  [3] 胡兆吉.《国内外生物质能利用技术研究进展》.2006.
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