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循环流化床锅炉在农林生物质发电项目上的应用

摘要：生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行发电，是可再生能源发电的一种，是优化我国能源消费结构的最好途径之一。将农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾等废弃物作为生物质燃料，充分利用循环流化床锅炉燃烧特性，克服生物质燃料挥发分偏低、热值波动大、水分高的特质。简述了循环流化床锅炉燃烧技术方案在生物质燃料发电项目上的应用，整理对比出优于常规生物质锅炉的技术特点，为同类型生物质发电锅炉选型提供参考。

引言

随着重工业在世界经济发展上的占比逐步增加，不加节制的滥用资源导致不可再生的一次能源已经面临在数十年内将被开采一空的严峻局面。在我国，基于庞大的人口基数，一次能源人均占比更低，其中煤的储量为世界人均的1/10，石油储量为世界人均的1/40，天然气储量仅为世界人均的1/100。世界各国都在寻找开发可再生能源，如太阳能、风能、生物质能等持续能源。

生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能。目前可供利用开发的资源主要为生物质废弃物，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾等。在众多生物质中，目前种植速生能源林是解决生物质燃料不足的一个较好的途径。利用生物质能发电是我国迫切需要的，是解决能源出路的最好途径之一。为此，我国于2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》，目的是为了可再生能源的开发利用，增加能源供应，改善能源结构，保障能源安全，保护环境，实现经济社会的可持续发展。利用生物质能发电是我国迫切需要的，是解决能源出路的最好途径之一。发展木本生物质产业也是优化能源结构和保障源安全、实现能源资源与农林业协调发展的战略举措。

1农林生物质能在循环流化床中应用的技术特点

1.1循环流化床锅炉基本原理

循环流化床锅炉技术是一种清洁煤燃烧技术，具有可以稳定燃烧相对难以燃用的劣质煤的优势，燃料范围更为广泛。一般大型循环流化床锅炉主要有燃烧室、分离器、外置式换热器、输煤系统、排渣系统、辅助风机等部分组成。燃用煤种通过输煤系统进入炉膛内，被一次热风流化起来的高温床料引燃，二次热风通过炉膛整齐排列的上下二次风口进炉膛与燃料混合燃烧，燃料在炉膛内呈流态化沸腾燃烧。燃尽的物料颗粒被一次热风吹起向上运动，部分大颗粒残渣在重力的作用下作自由落体运动落在流化态床料上，另一部分物料进入分离器内通过外置式换热器进行热交换后重新被送入炉膛，小颗粒物料上升到炉膛出口随着引风作用进入尾部烟道，进一步对受热面、空气预热器放热冷却，经过脱硫脱硝除尘处理后进入烟囱排向大气。

1.2循环流化床燃烧的技术特点

循环流化床燃烧物料处于非常强烈的扰动、混合状态，固体物料内外部的再循环，物料高速循环且在炉膛停留时间较长，所有这些状态会导致快速化学反应和热交换；燃烧过程的灵活性，决定了燃料可选范围较宽。根据农林生物质燃料挥发分偏低、热值波动大、水分高的特质，首推循环流化床燃烧技术方案。

以分宜发电厂1×30MW生物质能拟建项目为例，本县年产生物质燃料量，本生物质电厂初步拟定装机方案为1×30MW高温高压汽轮发电机组+1×130t/h高温高压循环流化床锅炉。

锅炉采用循环流化床燃烧方式和高温分离循环返料的燃烧系统，该系统由炉膛、物料分离收集器和返料器3部分组成。

炉膛由膜式水冷壁组成，下部是一个下小上大的倒锥形流化燃烧段，亦称为密相区。底部为水冷布风板，布风板上布置有风帽，布风板下为一次风室。预热后的一次风经风帽小孔进入密相区使燃料开始燃烧，并将物料吹离布风板。二次风由床层上方的二次风口送入炉膛，运行中可以通过调节一、二次风的比例来控制燃烧。这样，既能达到完全燃烧的目的，又可以控制SO2和NOX的生成量。

另外，从二次风引出几支风管从前墙作为播料风进入密相区，以便燃料均匀播散到床料中去，同时加强了密相区下部的扰动。

炉膛上部为稀相区，烟气携带物料继续燃烧，同时向炉膛四周放热。由于断面扩大，同时烟气经悬浮段碰撞炉顶防磨层，部分粗物料返回密相区，烟气携带较细物料离开炉膛进入高温旋风分离器。经过返料器的物料返回到炉膛密相区继续循环燃烧。

循环流化床锅炉燃料适应范围宽、适应性强，同时能保证低污染物排放。石灰石作为脱硫剂，被送入炉膛；炉内温维持在815～925℃之间，有利于热量被换热面吸收。整个燃烧、循环过程具有以下优点：

1）燃料适用范围广。炉温基本低于所有燃料的灰分软化温度。基于这一特征，炉膛的设计不受灰分特性的影响，锅炉能适应燃料的多样性。

2）低NOX排放。815～925℃的低炉温，以及空气的分层分阶段送入，可以促成低NOX排放。

3）燃烧效率高。固体燃料在炉膛的停