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行业知识

生物质颗粒燃烧技术的进展

生物质颗粒燃烧技术的进展

    生物质颗粒燃料是一种以生物质代油的燃料,与生物质的气化、液化相比较,在技术原理上要简易些,在具体工艺上要困难些,但近期仍认为有可能实现。生物质颗粒燃料有油生物质颗粒与水生物质颗粒之分。水生物质颗粒技术是在油生物质颗粒技术基本取得成功、生物质的管道输送技术取得经验的基础上,为取得更大的代油效益而发展形成的。

    油生物质颗粒或水生物质颗粒对生物质种的共同要求是:热值要高,灰份要低和灰溶点要高。原生物质灰份是造成可磨性差和部件磨损的主要原因。同时灰份大、热值低会使替代油的效果差。因而美国在制备水生物质颗粒时都要经脱灰,把灰份降到5%以下,油生物质颗粒制备时也有经脱灰处理的。另外,水生物质颗粒的生物质种还要求挥发份高( 25~30%),使具有良好的引燃和稳定燃烧的性能。即使这样,用优质烟生物质制成的水生物质颗粒,其热值仍只有燃油热值的一半左右。

    生物质颗粒燃料的四条原则要求是:燃烧象油,输送象油,储存象油,价格象生物质。但在现有生物质浆燃料中,总有一些指标不及油的要求,造成了运行中的困难。

    一、国外油生物质颗粒应用现状

    油生物质颗粒技术现在可认为已比较成熟。例如:美国弗罗里达电力公司所属巴托电厂的1号机组(12万千瓦)全部烧油生物质颗粒,运行已满一年;美国生物质液公司和岛溪生物质公司等已集中制造油生物质颗粒,以侠应各工业窑炉;日本电源开发公司在竹原电厂1号机组(25万千瓦)上每小时掺烧10吨湿法磨制的油生物质颗粒;Kashima 3号高炉每小时喷烧20吨生物质和焦油的混合燃料。

    巴托电厂1号机组锅炉(409吨/时)是拔柏葛锅炉厂生产的Corolina RB型,原设计烧生物质、油和天然气,但1958年投运时只装了烧油和天然气的设备。82年5月20日开始试烧油生物质颗粒,7月18日正式长期燃烧,至今已烧油生物质颗粒76600多吨(575000桶),替代了约3万多吨6号重油。改烧油生物质颗粒的工程总投资为1500万美元,其中700万美元用于加装电气除尘器,使排放的烟气符合环保要求。

    巴托厂所烧油生物质颗粒含生物质浓度为46%,系由设在苏顿港的COMCO制备厂生产后用1200吨驳船运来。制备时要求有95%的超细生物质粉通过325目筛孔,平均粒度小于30微米。油是含硫2.5%的6号重油,不加任何添加剂或水。燃料输送系统如图所示。油生物质颗粒从驳船上用双螺杆泵输送进贮存箱(容量15万桶,约等于2.4万吨)。箱内装有四具直径168时的搅拌桨,转速16转/分。加热用翼片式蒸汽加热器,计量用道普勒型流量表,并将讯号接入锅炉自动控制系统。调节油生物质颗粒流量的调节阀的阀座、阀苍用碳化钨制成,以减轻磨损(其他管道阀门仍用普通钢材)。系统中装有固定式搅匀器,当油生物质妊流速大于0.G米/秒时,可防止在管道中JL积。炉前布置的12只燃烧器由机械雾化改为蒸汽雾化内混式Peabody喷咀,长期烧油生物质颗粒没有影响出力,但喷孔处磨损比较严重,开始时只能用10天,后改用碳化钨镶嵌并局部可拆换的头子,寿命延至18天。当发现雾化不良(说明喷孔磨大)时,就进行拆换。部件的磨损在油生物质颗粒系统中是一个不容忽视的问题。

    辅机用电增加主要是贮存箱的搅拌器、电气除尘器和输灰设备用电所致。辅助用汽是用于雾化蒸汽。总的热耗共增加了1.65%。

    一、国外水生物质颗粒技术进展情况

    当前国外正从事水生物质颗粒技术的基础研究工作(不同生物质种的制备工艺和性能试验等),并已在不同容量燃烧器的管式炉上进行燃烧试验。美国生物质颗粒技术公司曾对30多种包括烟生物质、褐生物质、溶剂精炼生物质和石油焦等进行制浆工艺试验。先后制成的500吨水生物质颗粒,除了在阿莱恩斯的拔拍葛研究部做喷咀雾化试验、管道输送试验和在一台3.78×10 6大卡/时试验炉上试烧外,还提供给法国Elf公词、日本Fuyo公司和意大利一公用企业作各种试验和试烧。83年四季度杜邦化工厂一台30吨/时烧油锅炉将要改装,试烧3000吨水生物质颗粒。瑞典炭胶公司对50多种不同挥发份含量的烟生物质,作了制备工艺试验,先后生产了1600吨水生物质颗粒供试烧。部分运到美国,由福斯特惠勒公司所属福尼工程公司在达拉斯的一座露天试验炉上作燃烧试验。该炉炉膛直径1.53米,长7.65米,水冷夹套内砌火砖。燃烧器采用空气雾化,可以更换,最大容量为io×l06大卡/时。水生物质颗粒压力从0.7到4.2公斤/厘米2分6挡进行试验。助燃空气在风道中用生物质气加热到400℃。燃烧器的调节比达到4:1。燃烧后的烟气及水蒸汽均不加处理排空。

    此外,美国依柏斯扣q工程公司和拔柏葛锅炉厂还共同承担纽约长岛电灯公司所属二I匕港电厂36万千瓦原设计烧油锅炉改烧水生物质颗粒的技术经济可行性研究。国外水生物质颗粒研制概况见表2。

    从表2可看出国外水生物质颗粒的制备水平,含生物质粉的比例达到70~75%,一般做到70%左右,最高可到83%。流动粘度一般为1000~1500厘泊以下,可以达到500厘泊左右,有的低到300~350厘泊,有利于泵的输送与雾化。稳定性可以达到6个月不沉淀,在铁路,汽车和船运的动态条件下也不沉淀。

    用常规的洗选方法脱灰,使水生物质颗粒含灰量达到5%左右;用高级净化方法则可降到1.5%左右。生物质脱灰的必要性是基于:(1)原设计烧油锅炉通常后部受热面的烟气流速比烧生物质锅炉要高得多,为避免烧水生物质颗粒后受这一烟气流速的限制而降低出力起见,应将含灰量降到最低;(2)水生物质颗粒中非可燃物(即水份加灰份)应尽可能低,一般生物质颗粒已含30%水份,灰份应尽可能接近或小于5%。

考虑用多种添加剂的不同配比来适应不同生物质种性能:‘。' 7TJ要。如用扩散型添加剂以降低粘度来增加流动性,但此时稳定性可能下降,容易沉淀,须再以增粘稳定剂调整。因此添加剂筛选试验的工作量相当大,不容忽视。

    4.国内研究与国际交流合作  生物质颗粒研究有两个特点:一是艰巨性,工作量较大,如考詹到燃烧试验、配套仪器的研究和锅炉改造等后期问题尚有大量工作要做。二是j1]J性,应尽f叮能缩短周期。因此要重视国际交流,及时吸取有益经验,为我国所用。并在互利条件下进行必要的技术合作,以加快发展速度,及早取得成果。

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点击次数:  更新时间:2018-07-24 19:38:03  【打印此页】  【关闭