关于生物电厂锅炉燃料的控制问题分析

关于生物电厂锅炉燃料的控制问题分析

林太有

（广东粤电湛江生物质发电有限公司广东省湛江市524300）

摘要：生物质发电是指生物质利用自身的一种特殊化合作用而产生的燃料，这其中涉及的生物质成型燃料是将农林废物作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型（如块状、颗粒状等）的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。本文主要以生物质固化燃料为例，就生物质电厂中锅炉燃料的控制问题进行分析。

关键词：燃料控制；生物质发电；锅炉控制

前言：生物质燃料发热量较大，发热量在2000~3500千卡/kg左右，经炭化后的发热量高达4000—5000千卡/kg。它不含硫磷，不会对锅炉产生酸性腐蚀，燃烧时也不产生二氧化硫和五氧化二磷，因而不会导致酸雨产生污染环境。生物质燃料清洁卫生，投料方便，燃烧后灰碴极少，灰烬是品位极高的优质有机钾肥，可回收创利。

一、生物质发电的燃料控制

1、生物质燃料发电的前端燃料配重。随着季节、地域的变化，生物质燃料的种类也发生着变化，生物质电厂会根据燃料的特点选择几种生物质燃料进行掺烧，在这些情况下，生物质燃料的多样性带来的燃烧热值不唯一性造成燃料控制困难。对于解决此问题，燃料物理分类和配比尤为重要。燃料物理分类就是在燃料的收购、运送、存储等环节就严格地分类。燃料配比就是让同时参与燃烧的各种生物质燃料按照一定的重量比例掺配。比如需要10t燃料，实际掺烧的燃料有3种，可以按照燃料的特性配比为5∶4∶1或者是4∶4∶2等。具体的燃料配比比例由运行人员结合燃料特性和现场实际情况自行决定。此外，现在还有经过加工处理的生物质固化燃料，其实指是指生物质秸秆经干燥、粉碎等处理后，在某些特定的设备中加工成具有一定形状、一定密度的固体颗粒、棒状或块状燃料。

2、生物质燃料发电的中端燃料检测。中端的燃料检测分为燃料在线重量检测和燃料在线水分检测。燃料在线重量检测采用称重给料机；在线水分检测采用水分析仪。燃料在线重量检测主要提供控制系统需要燃料量的实时参数。天气、地域不同，生物质含水量也会发生变化。生物质含水量直接影响生物质燃料的重量，影响燃料的燃值。所以需要对燃料含水量进行检测，然后在控制系统对燃料的重量进行修正，以得到实际的燃料重量。

3、生物质燃料发电的后端燃料控制。后端燃料控制包括建立燃值库文件和计算函数、锅炉等效相对热值燃烧控制系统、适合生物质发电厂特点的控制方法。完成前端燃料配重和中端燃料检测后，需要在后端建立一个燃值库文件和计算函数。在电厂生产运行时，运行人员通过选择相应的燃料种类和配比参数，就使燃料燃烧的热值由不唯一性变为唯一性。对于库文件，各生物质发电厂可以根据实际情况由运行人员进行补充、修改、删减。其计算函数，实际上是根据上料时的种类和燃料配比，而设计的生物质总燃值求和函数。后端调节控制系统的作用是利用等效相对热值对燃料的燃烧系数进行精细调整。

二、生物质发电锅炉燃料燃烧的控制

某生物质发电厂锅炉采用单锅筒、自然循环、平衡通风、岛式半露天布置全钢架支撑、高温高压自然循环单汽包循环流化床锅炉。炉膛采用模式水冷壁、固态排渣，炉底布置滚筒式冷渣机。锅炉的“锅”调整是汽压、汽温、水位，汽压稳、汽温水位都稳。锅炉的“炉”燃烧调整要注意两个：一个是氧量，一个是炉温。可通过调节锅炉排渣的频率、以及一次风开度、二次风开度、引风机开度进行调节。燃烧关键是料好不好，均匀下料燃烧就稳定，燃料变化时就要及时调整。

床层温度:该温度测点布置在锅炉前后墙，一般各有10个温度测点，是判断锅炉燃烧情况的重要参数。运行中主要根据床层的温度对燃烧情况做出判断，从而调整相应的风量、燃料量以及排渣量。运行中的床层温度一般控制在700～800℃，这样，既能保证物料完全燃烧，又可避免氮氧化物等有害气体的产生，达到高效清洁燃烧的目的。

返料温度:返料温度对于循环流化床床温的控制起到至关重要的作用。一般通过调整返料量来实现降低床温的目的，返料量可通过调节返料风机出力，炉膛负压来调节。返料灰温可通过调节给料量，一二次风量的手段来调节。另外，运行中也应密切注意返料腿温度及压力，保证返料正常不堵塞。

料层差压:一定的料层高度对应一定的料层差压，料层厚度越大差压值越高。在燃烧过程中，料层差压决定了床料的流化质量。因此在运行中要密切注意料层差压。料层差压可通过一次风量的大小以及冷渣器的出力来调整。

炉膛压差:一定的颗粒浓度对应一定的炉膛差压，炉膛差压越大，稀相区颗粒浓度越大，循环灰量也越大，相应的受热面的传热量也越大。一般来说，锅炉所带负荷越高，相应的炉膛差压也越大。正常运行中，炉膛差压一般控制在0.3~1.5kPa之间。另外，炉膛差压也对分离器的分离效率有影响，差压越大，旋风分离器的分离效率也越高。

返料量:返料系统内部由水冷壁组成，在物料回收过程中将热量传递给水冷壁吸收，从而降低的物料温度。在运行调整中，如果床温过高，可通过加大返料风机的出力，加大返料风来增加进入炉膛的低温物料，防止锅炉高温结焦。另外，返料量也决定了床层压力。

风量的调整:根据我厂锅炉的特点，一次风调整流化、炉膛温度和料层差压；二次风控制总风量。在一次风满足流化、炉温和料层差压的前提下，总风量不足时，可逐渐开启二次风门，随负荷的增加，二次风量逐渐增加，维持正常的炉膛负压及含氧量。一般含氧量控制在3%左右，含氧量过高会造成磨损增大，相应的排烟损失也会增大；含氧量过小，则会造成锅炉燃烧不完全，燃烧效率降低。另外，在运行中，炉膛差压应控制在-50Pa左右，该压力可通过调整引风机的出力来实现。

另外，要时刻关注各受热面部位的烟气温度变化和压力的变化。当烟气温度出现异常升高时，可能发生了二次复燃现象，此时可开启吹灰器，喷入少量的蒸汽，防止二次复燃蔓延。当某受热面部位出现烟气阻力增加过大时，可能发生了结渣或严重的积灰。应开启吹灰器进行吹扫，且吹扫的时间应适当延长；最后，还要经常检查和测试燃料品种的酸碱性，进行有针对性的掺配，减小对锅炉受热面的酸、碱性腐蚀。

三、小结

随着社会的进步与发展，生物质发电技术必将被广泛推广和发展，其相关技术也会得到不断的完善。本文主要就生物质发电中前端、中端和后端的燃料控制进行讨论，并对其锅炉的燃料燃烧控制展开分析，以期为今后的相关工作提供指导。

参考文献

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[2]吴占松，赵满成.生物质能利用技术[M].北京:化学工业出版社，2010．

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[4]张翠萍.循环流化床锅炉燃烧系统控制分析[J].煤炭科学技术,2002(3).