烟梗—煤双燃料流化床锅炉设计和运行研究.docx

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1、烟梗煤双燃料流化床锅炉设计和运行研究 打开文本图片集 摘 要：烟梗是烟叶复烤企业生产过程中主要的副产品，是一种生物质能源，具有极高的利用价值。在国家大力提倡“节能减排”的形势下，对烟梗等废弃物绽开综合性利用，有利于烟叶复烤企业的可持续发展。文章提出以烟梗作为一种燃料，通过干脆燃烧将其生物质能转化为蒸汽热能供烤烟生产车间运用。由烟梗基础物性和燃烧特性分析可知，以烟梗为主燃料锅炉在实际运行过程中存在受热面易积灰和结渣等问题，通过对锅炉本体针对性的设计和运行方式的敏捷调度，保证了烟梗燃料完全燃烧、避开了烟梗不完全燃烧时所带来的焦油危害，同时有效减轻了受热面的积灰和结渣、提高了锅炉运行牢靠性，实现了资

2、源可循环利用。 关键词：烟梗；资源可循环利用；烟梗-煤双燃料锅炉 1 概述 烟草固废（包括：各规格的烟梗、烟沫、烟叶粉尘、青霉杂烟叶）是烟叶复烤企业生产过程中的副产品，由于行业专卖特性，烟草固废不能采纳常规的堆肥或填埋方法进行处理，是困扰打叶复烤企业发展的一大难题。自2022年以来，贵州烟叶复烤有限责任公司下属遵义复烤厂和贵阳复烤厂分别对烟梗进行了气化燃烧和干脆燃烧的深化探讨并取得了显著的成效。2022年，贵州烟叶复烤有限责任公司下属黔西南复烤厂提出以烟草固废作为主燃料，通过干脆燃烧，将其生物质能转化为蒸汽热能供烤烟生产车间运用。依据该公司生产车间蒸汽负荷运用特点，贵州迪鑫工业设备工程有限公司

3、公司联合郑州锅炉股份有限公司设计了烟梗-煤双燃料循环流化床锅炉。 2 烟梗基础物性分析及烟梗燃烧特性分析 2.1 烟梗基础物性分析 燃料的燃烧稳定性和燃烬特性是锅炉设计及运行过程中最为关注的问题。燃料基础物性参数主要包括燃料的工业分析、元素分析、灰成分和灰熔融特性。文章主要对烟梗、烟末和典型动力用煤基础物性进行分析和比较，烟梗、烟末、典型动力用煤工业分析、元素分析及发热量、灰熔融特性和灰成分分析分别如表1、表2、表3、表4所示。 （1）从各燃料工业分析和元素分析结果可知，烟梗、烟末和动力用煤干燥基灰分（Ad）含量分别为14.96%、13.43%和38.23%，干燥基挥发分（Vd）含量分别为69

4、.07%、73.02%、20.27%，干燥基低位发热量（Qnet，d）分别为13.66MJ/Kg、19.73MJ/Kg、19.86MJ/Kg。与动力用煤相比，烟梗具有典型的生物质燃料特性，其发热量和灰分含量均比煤低、而挥发分含量远高于煤，易于着火和燃烧。 （2）从灰熔融特性和灰成分分析结果可知，烟梗、烟末和动力用煤灰变形温度（DT）分别为1210、1210、1350，烟梗、烟末灰成分中碱金属钾含量分别为20.95%、12.74%。与动力用煤相比，烟梗、烟末灰成分中碱金属钾含量较高，燃烧时碱金属钾与氯反应生成KCL，其熔点较低且易以气溶胶的形式在管壁表面大量析出，并黏附飞灰形成结渣，因此燃用烟梗

5、、烟末的锅炉尾部受热面更易结渣，对于以烟梗为主燃料的锅炉本体设计时，应限制较低的炉膛出口排烟温度。 2.2 烟梗燃烧特性分析 烟梗的高焦特性以及燃烧产物中碱金属钾含量较高是制约烟梗作为替代燃料的两个主要因素。烟梗热解气化过程中，在温度较低和局部缺氧的状况下，烟梗受热裂解析出挥发分后不完全燃烧而析出焦油，带来焦油危害。焦油是由多种烃类及烃的氧化物、硫化物和氮化物组成的困难混合物，在低温时会凝聚成液态且易与水和灰尘结合，造成锅炉受热面结渣而堵塞，恶化传热特性，影响锅炉的正常工作。烟梗直燃方式下，在氧量足够且燃烧稳定时，烟梗析出挥发分并快速燃烧，焦油组分在炉内完全燃烧，不会带来焦油危害。但在锅炉实际

6、运行过程中，以下两种状况均较易带来焦油危害： （1）低温启动过程。锅炉低温启动时，由于燃料量少、配风不匀称、炉膛温度低、燃烧较不稳定，烟梗挥发分不完全燃烧，产生的焦油可能未燃烧完全就离开炉膛并在锅炉尾部受热面凝聚。 （2）燃烧不稳定。打叶复烤企业生产过程中须要的蒸汽负荷并不稳定，当锅炉负荷有较大波动时，可能会由于汽压改变过大、燃烧系统调整相对滞后而引起锅炉燃烧不稳定，烟气中焦油成分未完全燃烧离开炉膛，其之后的受热面受到危害。 3 烟梗-流化床双燃料锅炉设计和运行特点 3.1 采纳双燃料锅炉技术 贵州烟叶复烤有限责任公司黔西南复烤厂每年仅能供应6000吨左右的烟草固废，以烟梗作为唯一燃料所生产的

7、蒸汽量不能满意企业正常生产用汽需求，因此在该企业锅炉选型上，选用烟梗-煤双燃料锅炉，采纳双燃料联合运行方式。同时，由烟梗燃料基础物性分析可知，燃用烟梗的锅炉其受热面易积灰和结渣，采纳烟梗-煤双燃料燃烧方式，依据实际负荷状况敏捷调整燃料比例，利用煤基燃料的飞灰冲刷烟梗积灰可以有效缓解烟梗纯烧方式下尾部受热面易积灰和结渣的现象，削减吹灰周期，避开过度吹灰对锅炉受热面产生不利影响，提高锅炉运行的牢靠性。 3.2 锅炉本体针对性设计及运行优化 保证烟梗完全燃烧对削减锅炉不完全燃烧损失、提高锅炉运行经济性具有重要意义，主要受到以下三个因素影响：（1）合理的炉膛温度；（2）合理的燃料预热时间；（3）足够的

8、燃烧时间。因此，为提高锅炉运行的经济性和平安性，对烟梗-煤双燃料循环流化床锅炉本体实行了以下针对性设计： （1）合理的炉膛温度。锅炉在运行过程中应严格限制其炉膛温度。炉膛温度过高或过低，均会影响锅炉的正常运行。炉膛温度过低，烟梗不完全燃烧易析出焦油，引起尾部受热面结渣而堵塞。炉膛温度过高，烟梗燃烧后产物中灰简单软化结焦，恶化锅炉受热面传热性能，不利于锅炉平安性和经济性运行。 在炉膛本体设计中，通过对主燃烧室和燃烬室受热面合理布置，确保了较高的炉膛温度，保证了燃料完全燃烧。 锅炉运行优化：不同运行工况下，实行煤和烟梗切换投入方式主要以炉膛温度730以上才投入烟梗燃料为原则，保证了燃料完全燃烧，避

9、开焦油的产生。针对锅炉运行中两种典型不利工况，实行以下操作：a.锅炉冷态启动时，先投入煤，将炉膛温度加热到730以上后，再投入烟梗，防止烟梗低温条件下不完全燃烧析出焦油；b.锅炉压火停炉时，先停止投入烟梗燃料，待蒸汽压力和炉膛温度渐渐降低并稳定后再停止投煤，也能有效削减烟梗不完全燃烧损失、减轻锅炉受热面的积灰和结渣。 （2）合理燃料预热时间。烟梗挥发分含量较高，在炉内燃烧过程中，假如不能保证合理的空气量以及烟梗与空气充分的接触面积，易造成燃料局部缺氧，不完全燃烧析出焦油，引起尾部受热面的堵塞。该系统采纳气力方式对烟梗粉末进行输送并通过较好的配引风手段保证燃料与空气充分的接触面积，输送气体经空气

10、预热器加热后，能有效去除烟梗中的水分，防止给料机堵塞，加快烟梗燃烧速度，保证烟梗的完全燃烧。 （3）足够的燃烧时间。尽量延长烟梗燃料在炉内的停留时间是削减燃料不完全燃烧损失，提高锅炉效率的重要措施之一。为保证烟梗足够的燃烧时间，实行以下针对性设计：a.在炉膛后部布置两级燃烬室，相当于增加了炉膛高度，延长了焦油及其他挥发分燃烧时间；b.利用合理的二次风布置，通过将后墙的二次风口上移和前墙的二次风口下移，形成一个高度差，使炉内烟梗尽可能向炉膛下部压制，减缓挥发分上移速度，以延长烟梗在炉内停留时间；c.在床料选择方面，选择石英细砂等热容量较大且粒径相对较小的床料，保证了足够的蓄热并降低了流化速度，也

11、有效延长了烟梗在炉内停留时间。 （4）吹灰布置。锅炉受热面的所积的灰、渣不仅会恶化传热，甚至还会腐蚀设备，严峻时造成停机停炉等恶性事故。因此，为尽量减轻烟梗燃烧后锅炉受热面积灰而堵塞，增加换热效果，保证锅炉平安经济性运行，本锅炉在尾部受热面、省煤器和空气预热器处共安装有六组燃气脉冲方式自动吹灰装置。 4 结束语 2022年1月10日该项目建成，实际运行数据表明：采纳烟梗-煤双燃料锅炉，一年削减煤耗5000吨标煤以上，二氧化硫年减排500吨以上，削减固体废物1010吨以上，年处理烟梗固废6000吨以上，同时其二氧化硫、氮氧化物、烟尘等烟气污染物排放量远低于锅炉大气污染物排放标准相关规定，既实现了

12、资源的可循环利用，又达到国家相关环保的要求，实现了经济效益和社会效益的双丰收。 文章主要对烟梗-煤双燃料流化床锅炉设计和运行绽开分析和探讨，但打叶复烤企业对运行环境要求较高，为有效缓解生产过程中的物料扬尘造成的固废污染，实现清洁生产，从整个锅炉系统方面考虑，还增设了全封闭物料循环系统和除尘系统。运行结果表明：有效地避开了细小物料扬尘造成的固废污染，外排废气含尘浓度低于30mg/m3。 参考文献 1周国生，崔建军，等.燃烟梗卧式循环流化床蒸汽锅炉BOT运作模式J.可持续能源，2022（3）：116-120. 2王锡春，郭军，等.烟叶复烤废弃物烟梗灰在烤烟生产上的应用探讨J.中国农学通报，2022

13、，31（22）：256-262. 3王先义，郭汉华，宋翠英，等.烟草废弃物环保处理、生物能利用技术探讨开发与应用J.现代企业文化，2022（12）. 4李军，李吉昌，吴晓华，等.烟草废弃物利用探讨J.云南化工，2022（4）：37-2. 5唐天宽，汪意湘，彭邱强，等.烟草废弃物利用探讨概况J.烟草废弃物利用探讨概况，2022（8）：32-8. 6介晓中，任龙飞，牛讲伟.一种燃烧烟梗的低速流化床锅炉介绍J.科技创新与应用，2022. 作者简介：张宁（11015，12-），男，汉族，云南曲靖，本科，贵州烟叶复烤有限责任公司，工程师。 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页