燃用木质生物质鼓泡流化床锅炉的设计与应用文章编号：1004-8774(2021)03-0016-04DOI：10.16558/jki.issn1004-8774.2021.03.003
燃用木质生物质鼓泡流化床
锅炉的设计与应用
刘强
（江苏四方锅炉有限公司，江苏徐州221142）
摘要：简述了现阶段生物质流化床锅炉的应用现状和存在问题，分析了木质
生物质燃料的特点。根据项目现场条件，设计一种专门燃用木质生物质的鼓泡流化
床锅炉。该锅炉在严格控制燃料的情况下，运行状况良好，各项性能参数基本达到设计要求。
关键词：木质生物质；鼓泡流化床；设计关键
便秘通便吃什么中图分类号:TK229.6+6文献标识码:A 作者简介：刘强（1983-），男，工程师,2006年毕业于常州大学热能与动力工程专业。毕业至今一直从事流化床锅炉及相关环保设备的设计与开发工作。
The Design and Application of Wooden-biomass-fired
Bubbling Fluidized Bed Boiler
LIU Qiang
(JiangsuSifang Boiler Co.,Ltd.,Xuzhou221142,Jiangsu,China)
Abstract:Describes briefly the application status and problem of biomass-fired fluidized bed boiler at prent,analyzes the features of fuel of wooden biomass.According to the condition of the project,a kind of wooden-biomass-fired bubbling fluidized bed boiler was designed specially.Under the condition of strict control of fuel,the boiler shows good operation condition,the performance parameters of the boiler basically meets the design requirements.
Keywords:wooden biomass;bubble fluidized bed;key points of design
0前言
生物质能是一种重要的可再生能源，具有CO2近零排放、污染物初始排放浓度低等燃烧特性，是公认的清洁能源。我国生物质资源总量丰富，分布广，种类繁多，具备大规模开发利用的潜力。
目前，国内生物质直燃技术已日趋成熟，生物质直燃锅炉应用领域非常广泛。
生物质直燃发电供热项目能够获得良好的社会与经济效益，商业应用前景十分广阔。
1生物质流化床锅炉应用现状及存在问题当前国内投运的生物质直燃锅炉除采用层燃方式外，较为常见的燃烧方式还有鼓泡流化床（BFB）和循环流化床（CFB）。
收稿日期：2021-01-06
高中生物教学设计
对于采用鼓泡流化床燃烧方式的生物质锅炉而言，燃烧份额集中于密相区，布风板上部2~3m范围内是燃料富集区域，埋管受热面磨损严重。鼓泡床水平断面热负荷低，不易实现炉型大型化。
采用循环流化床燃烧方式的生物质锅炉，因为大多数生物质热值偏低，需要较大的炉膛作为燃烧空间，为减少积灰现象，尾部受热面采用顺列大间距布置，还需设置分离及返料送回装置，因此钢耗量相对较大。
随着生物质锅炉的容量及参数的提高，碱金属腐蚀问题、炉前给料问题也更加突出。
2生物质燃料的选择
2.1生物质燃料的分类与比较
GB/T21923—2008《固体生物质燃料检验通则》按生物质生长源和来源将固体生物质燃料分为木质生物质、草本生物质、果实生物质、掺和物和混
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灰开头的成语燃用木质生物质鼓泡流化床锅炉的设计与应用
合物四大类及几十个小类。市场上较常见的生物质
有稻草、小麦秸秆、玉米秸秆、稻壳、树皮、树枝等多 种农林业废弃物。农业秸秆类废弃物分布和利用最
为广泛。农业秸秆来源地域分散，收集困难。其质
地松软，不易成型，一般夹杂土块石子等杂质较多, 运输储存条件差。农业秸秆灰熔点高低不一，且南 北方差异较大，如南方稻草秸秆灰熔点仅为800 C
左右，小麦秸秆和玉米秸秆稍高一些，但大多也低于
1 000 Co 农业秸秆燃烧灰分比重小，更容易被烟 气携带出炉膛燃烧区。
通过长期的应用实践证明，木质生物质燃料
（见图1）是较为优质的直燃燃料，在条件允许的情 况下可以作为首选燃料。
图1木质生物质燃料
电脑修图
2.2木质生物质燃料的特点
木质生物质与农业废弃物和绝大多数草本生物钟乳石的形成
质相比较，有以下特点：1）木质生物质燃料热值相
对较高，部分可达12 000 kj/kg 以上;2）灰含量较
低，质地相对较硬;3）碱金属含量较低，灰中心0、
Na 2O 含量低于草本生物质;4）灰沾污指数低，不易
结渣;5）灰熔点较高，可适当提高炉膛燃烧温度，提 高燃烧效率。
3木质生物质鼓泡流化床锅炉的开发设计
木质生物质燃料具有灰分少、灰熔点较高、挥发
分高且燃烧析出迅速等特点，而鼓泡流化床燃烧方
送韦城李少府
式具有密相区燃烧份额大、燃烧温度高且无需循环
灰的特性，能够满足木质燃料的要求，并且，鼓泡流
化床锅炉没有分离装置、返料送回装置等结构，锅炉 钢耗大大降低。因此，在某生物质电厂改造扩建项
目中，我公司根据锅炉使用地木质燃料来源充足稳 定的特点，考虑现有生物质流化床锅炉存在的问题
和隐患，开发设计了一台适合燃用木质生物质的鼓 泡流化床锅炉。设计燃料以木材、林业“三剩物”为 主，入炉前需经过预处理加工，要求入炉生物质长度 不超过60 mm，其中长度W30 mm 的比例宜＞80%,
水分W25%，泥土杂质含量控制在燃料总量的20% 以下。
3.1锅炉规范
额定蒸发量
D e = 90t/h
过热蒸汽压力 P =8.4 MPa
过热蒸汽
T =480 C 给水温度 120 C
排烟温度
~ 130 °C
燃料的元素分析见表1
表1燃料的元素分析
项目C a/%H a"O a/%N a/%S a/%M a d/%
仃％
数值
43~50
5.8〜
6.441 〜 44
0.05〜0.6
0〜0.05
0.8-4
0.5~4
另外，燃料的挥发分在70%〜85%的范围内，燃
3.2锅炉结构
料发热值为12 000~16 000 kj/kg 。
锅炉本体结构如图2所示。整台锅炉为M 型结构布局，单锅筒全钢悬吊结构，汽水自然循环方
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燃用木质生物质鼓泡流化床锅炉的设计与应用
式。
1—炉膛2—燃烧布风装置3—第一级垂直烟道（包墙烟道）4—第二级垂直烟道（转向烟道） 5—第三级垂直烟道（尾部烟道）6—锅筒7—屏式过热器8—低温过热器9—蒸发器
10—高温省煤器11—低温省煤器12—空气预热器13—轻型钢护板14—排渣管15—冷灰斗I
16—冷灰斗I 17—二次风接口 18—风帽19—燃尽风接口 20—凝渣管
图2锅炉本体结构
20 3
4 /-
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炉膛采用全膜式壁形式， 上下等截面设计， 水平 截面面积35 m 2。表观流化烟速约3.3 m/s，炉膛有
效高度16.5 m，烟气有效停留时间5 s 左右。
炉膛底部采用水冷布风板，上面布置了钟罩式
大风帽和6组排渣口。排渣口四周使用大风量定向 风帽，加强对大颗粒灰渣的吹扫。炉膛上部出口设
有折焰角，用以强化烟气的流化，减少流化滞区，同 时延长炉膛出口处的水平烟道长度。炉膛布风板上
3 m 处的左右墙均匀布置5组二次风喷入口。炉膛
前部预留3个500 mmx600 mm 的矩形给料口，炉膛
上部高度约 8 m 处设有燃尽风入口 。
3.3烟道与受热面
高温过热器和中温过热器均采用屏式受热面悬
吊于炉膛顶部，通过蛇形管穿过炉顶连接集箱吊挂
在顶板梁上。
炉膛出口窗是一排凝渣管，大颗粒飞灰撞击后
分离并返回炉膛继续燃烧。烟气从炉膛引出后，进
入后面的三级垂直沉降烟道，即包墙烟道、转向烟道
和尾部烟道。包墙烟道烟气自上而下流动，依次经
过低温过热器、蒸发器和高温省煤器；转向烟道烟气
自下而上流动；尾部烟道烟气自上而下流动，受热面
为低温省煤器和空气预热器。 三级烟道底部均设置
了冷灰斗。
3.4关键技术与措施
（1） 选用质地较硬的木质废弃物作为燃料，缓 解给料缠绕、堵塞等问题，给料系统相对简单，初期
投入成本降低，保证运行时给料的连续性和锅炉的 安全性。
（2） 针对生物质挥发成分含量高，析出过程迅
速的特点，采用大截面的炉膛，降低流化烟速，延长
烟气在炉膛内的停留时间，为生物质充分燃烧提供 了时间和空间上的保证。
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燃用木质生物质鼓泡流化床锅炉的设计与应用
(3) 二次风和燃尽风分段多级送入，进一步加 强流化和均匀扰动。
(4) 炉膛和包墙烟道采用敷管式轻型炉墙，转
向烟道和尾部烟道采用全钢轻型炉墙，非金属材料
用量少。
(5) 对流受热面均布置在烟气正压差流动的一 级和三级垂直烟道，使烟气具有一定的自清灰能力。 低温过热器和省煤器采用卧式顺列排布，蛇形管两
端挂钩固定在烟道内壁膜式壁或钢护板上，纵向管
子间采用钢板和销轴可滑动并限位。无管夹、吊挂
管，三角支撑板等装置，有效减少积灰。
(6) 垂直烟道中的低温过热器、蒸发器、省煤器 和空气预热器均采用了水平蛇形管顺列布置，横向
五香酱肉
间距100~130 mm 不等，有利于抑制积灰搭桥现象。
每级受热面迎风面上部预留吹灰接口，用于配置吹 灰器对积灰进行定期吹扫。
(7) 在高温腐蚀区域的屏式过热器采用耐高温 氧化和抗晶间腐蚀的不锈钢材料，在低温硫腐蚀区 域的空气预热器采用卧式结构和耐低温腐蚀材料如
Corten 钢、ND 钢等。
(8) 在控制磨损方面：炉膛采用等截面形式，减
表2
试运行及整改后运行数据
项目De/(t - h -1)
蒸汽温度/C
蒸汽压力/MPa
炉膛出口温度/C
排烟温度/C 试运行
754607.9760~778140~145
整改后90
478
8.3790~810
W140
5结束语
与传统的鼓泡流化床锅炉相比，该炉型取消了 埋管结构，放大了床横截面，扩大了密相燃烧区域,
我的理想作文800字使炉膛内温度场更加均匀，保留了低速流动的特点,
既提供了满足生物质燃烧的空间，又减少了受热面 磨损的可能，同时控制较高的炉膛出口温度，提高燃
烧效率。虽然该锅炉对生物质燃料的特性、烟气流
少了变截面产生的凸台，同时底部床层以上3 m 范
围内焊接销钉敷设浇注料，过渡段采取金属喷涂防
磨；利用宽大的炉膛截面保持较低的烟气流速；选取
含Si 含量较少的质地偏软的床料等等；此外，尾部 受热面迎风面管子均设置防磨瓦，保护管子并延长
其使用寿命。
4工程实际应用
该生物质发电项目在安装完成后即投入72 h 试运行。运行期间，锅炉燃烧稳定，除排渣量较大
外，整体运行状况良好。实际蒸发量最大可达75 Uh 左右，排烟温度高出设计值10~15 Co
停炉后检查发现，布风板上堆积金属杂物较多, 空气预热器有轻微的积灰现象。选用的燃料与设计
要求有一定的差距，存在多种生物质混合掺烧的情
况，且燃料入炉前缺少分拣、晾晒等处理环节，导致
实际入炉燃料的水分和杂质较多，锅炉负荷偏离设 计值。
提出整改意见后，业主方对燃料加强了筛选，以
木质生物质作为主燃料并进行预处理，再次运行后
锅炉实现了满负荷运行，各项性能参数基本达到了
设计值。实际运行数据如表2o
速等要求较高，限制了使用燃料的多样性，但通过实 践证明该炉型的开发应用是可行的，运行参数基本 上达到了设计要求。£
参考文献
[1 ] GB/T 21923—2008固体生物质燃料检验通则[S].[2]NB/T 42030—2014生物质循环流化床锅炉技术条件
[S].
建设节约型社会
*
M
推进资源综合利用i
GONGYE
GUOLU
