燃酒糟锅炉运行性能热态试验研究.docx

文章编号:CN311508(2005酒糟锅炉运行性能热态试验研究袁益超,刘聿拯(上海理工大学,上海200093)关键词:动力机械工程;燃酒糟锅炉;炉内空气动力场;热态试验摘要:针对酒糟的燃料特点,在研究其燃烧机理的基础上,开发了一种燃酒糟锅炉,并对燃酒糟锅炉炉内空气动力场布置对锅炉燃烧及效率的影响、燃酒糟锅炉的实际运行性能进行了热态试验研究,为燃酒糟锅炉以及其它燃生物质锅炉的优化设计和运行提供了可靠依据。中图分类号:TK16文献标识码:A用锅炉燃烧稻壳等生物质废弃物,国内外已进行了不少研究[1～6],但其采用的燃烧方式大多为流化床燃烧,且为了保证其稳定燃烧,必须用沙作床料,因而影响了其灰渣的综合利用价值。而由于稻壳难以燃尽、发热值低,采用常规层状燃烧,只能选用较低的炉排面热负荷,燃烧效率和锅炉热效率很低,不能实现高效利用。作者针对四川五粮液酒厂每天产生的近2000t酒糟,基于对酒糟的燃烧特性和燃烧机理的研究,开发了可同时实现酒糟及其灰渣的资源化利用的燃酒糟锅炉。目前,该燃酒糟锅炉已有32台在四川五粮液酒厂投运,不仅为五粮液酒厂每年节约4000余万元的燃煤费用,而且减少了数百人的酒糟处置人员以及相应的巨额的人员费、酒糟运输和处置费用,创造了巨大的经济效益和环境效益。前言1能源短缺和环境保护问题正受到世界各国的普遍关注。随着世界能源需求的不断增长,以煤、石油、天然气为代表的不可再生常规能源终将被开采殆尽,或因开采成本过高而失去开采价值。同时,地球所面临的全球气候变暖、臭氧层的破坏、大面积酸雨等一系列全球性环境问题又直接或间接的与化石燃料的开采、加工和使用有关。为了解决能源危机和环境问题,人们不断致力于开发研究低污染、可再生的新能源。在众多的可再生能源中,生物质能以储量庞大、清洁方便、可再生的特点,成为最突出的一种。与此同时,各种农林废弃物、城镇生活垃圾及生物质工业废弃物,如稻壳、稻草、秸秆、甘蔗渣、城市生活垃圾、酒糟和造纸废弃物等的随意处置,不仅严重污染了土壤、水质、大气环境,而且造成了土地和能源的极大浪费。将这些废弃物作为锅炉燃料加以利用,既可节约能源又能改善环境,具有很大的经济和社会价值。酒糟的燃烧特性根据对酒糟的取样分析,其成分及热值如表1所示。2表1酒糟成分及其热值碳Car/%氢Har/%氧Oar/%氮Nar/%硫Sar/%灰分Aar/%水分War/%挥发分Vdaf/%低位发热量Qar,net,p/kJ·kg-139.035.1628.361.630.1710.6515.0031.8912875从上可见,酒糟的燃料特性具有以下特点:入的水分是一般烟煤的8倍左右;(3)挥发分含量高。由于酒糟成分的特殊性,其燃烧具有以下特点:(1)(2)发热量低,只相当于烟煤发热量的2/3;水分含量高,相当于每kJ热量的燃料带收稿日期修回日期者简介:袁益超(1965),男,教授,博士生导师,现在上海理工大学从事热能工程方面的科研与教学工作。69第4期袁益超,等:燃酒糟锅炉运行性能热态试验研究(1)温度。(2)燃料干燥过程时间长,并需较高的干燥燃酒糟锅炉热态试验测试仪表3由于水分含量高、发热量低,故酒糟的为实现燃酒糟锅炉的优化设计和运行,对燃酒糟锅炉实际运行过程中炉内空气动力场对其燃烧和效率的影响进行了现场热态试验。此外,根据“GB10810-1988工业锅炉热工试验规范”和“GB13721-1996锅炉大气污染物排放标准”对燃酒糟锅炉的实际运行性以及各种污染物排放情况进行了热态测试。热态试验所用主要仪表,见表3。绝热燃烧温度低。(3)焦炭燃尽困难:因酒糟挥发分含量高,其析出速度快,一般在焦炭着火前已基本析出完毕,使挥发分燃烧和焦炭燃烧明显分为2个独立的阶段,而不像煤的挥发分燃烧和焦炭燃烧存在一个并存的阶段,即:在挥发分不断析出的同时,焦炭开始着火燃烧。所以,酒糟的后期燃尽较困难。(4)悬浮燃烧的比例较大:由于酒糟干燥后密度小、迎风面积大,很容易被吹起,使相当一部分酒糟悬浮在炉膛中燃烧,因此,在设计燃酒糟锅炉时必须注意炉内空气动力场的合理组织。根据酒糟的上述特点,在燃酒糟锅炉的炉膛设计、炉内空气动力场布置等方面采取了一系列措施,并采用室燃与层燃相结合的新型燃烧方式,以实现酒糟的高效燃烧及其灰渣的综合利用。表2[3]所示为燃酒糟锅炉的主要参数。该锅炉的炉膛及一、二次风布置如图1所示。表3热态试验所用仪表序号名称仪表123456给水流量压力蒸汽湿度温度烟气成分重量精度±0.5%LW-50型涡轮流量计1.5级Y100型压力表精度5%DDS-304型电导率仪A级WZP-220型铂电阻1级Testo350型气体分析仪0.1级TGT-500磅秤1级SYC-1A型烟尘测试仪7烟尘浓度4燃酒糟锅炉热态