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燃用生物質顆粒燃料鍋爐的燃燒及排放特性探究

點擊次數:更新時間:2017-10-10 15:10:17【打印】

  人類利用生物質能源已有幾十萬年之久,其應用之早,是最直接的一種燃料能源。然而卻因為生物質自身存在的諸多問題,而不能得到廣泛的利用。例如:生物質的熱值比較低、缺少專用的燃燒設備、運輸及存儲不便等。在我國,經濟社會的發展是以能源的消耗作為重要前提的,經濟發展的越快,能源減少的越多。這樣我們所面臨的兩個顯著問題是:環境污染趨于嚴重化;另一個是能源燃料的緊缺。因此,研究燃用生物質顆粒燃料鍋爐的機理,探究其燃燒及排放特性,妥善處理能源燃料緊缺問題,對提升環境質量,改善人民生活環境具有重要的指導意義。
 
  1.燃用生物質顆粒燃料鍋爐簡介
 
  生物質顆粒燃料鍋爐主要采用三室的燃燒結構:即氣相燃燒室、固相燃燒室和燃燼除塵室。固相燃燒室的主要作用是為生物質顆粒燃料供應大量熱解的氣化熱量,從而產生大量的生物質燃氣。這部分生物質燃氣通過底部的吸式結構過濾凈化,并最終被導入氣相燃燒室中從而實現均相的動力燃燒。氣相燃燒室的尾部主要采用旋流結構制造,這樣可以讓燃氣的火焰進行充分的擾流,進而促進燃氣的完全燃燒。而燃燼除塵室一般采用降塵、燃燼、凝渣以及輻射傳熱等組合結構,從而可以實現潔凈燃燒和輻射換熱等多重效果。
 
  2.生物質燃料鍋爐的燃燒及排放特性
 
  2.1生物質顆粒燃料鍋爐的燃燒特性
 
  生物質顆粒燃料一般都是經過超高壓壓縮形成的微粒狀燃料,密度較原生物質要大的多,這樣的結構和組織特征使其可以很大程度上降低其的逸出速度和傳熱速度。該種燃料的點火溫度也比較高,但是點火性能存在一定程度的下降,不過仍然要好于煤的點火性能。
 
  生物質顆粒燃料鍋爐在燃燒開始階段會慢慢進行分解,此時的燃燒主要處于動力區,但是隨著燃燒進入過渡區和擴散區,燃燒的速度降低,就可以將大部分的熱量揮發傳遞到受熱面,從而使排煙的熱損失大大降低。同時,揮發燃燒需要的氧氣和外界擴散的氧氣比例適中,從而實現充分的燃燒,并進一步減少了氣體不完全燃燒造成的損失和排煙造成的熱損失。
 
  燃燒充分完成以后,留下的焦炭骨架的結構非常緊密,流動的氣流無法分解骨架,從而使得骨架炭仍然能夠保持完好的層狀燃燒,并形成層狀的燃燒核心。此時炭的燃燒比較穩定,爐溫也相對較高,可以很大程度上減少固體和排煙的熱損失。
 
  2.2生物質顆粒燃料鍋爐的排放特性
 
  2.2.1清灰裝置設置
 
  生物質顆粒燃料鍋爐排放過程中的清灰裝置主要采用機械刮除式以及機械振動式兩種主要方式。并且,在有些燃燒鍋爐中配備相應的灰分壓縮機,這樣就可以滿足進行長時間自動運行的要求。如果設計工藝良好,那么該鍋爐的維護保養都會很有限,不需要進行特殊的清理。
 
  2.2.2相關污染物排放
 
  生物質顆粒燃料鍋爐排放的煙氣中包含有多種不同的物質。其中,主要的污染物有沒有完全燃燒的顆粒CxHy和有害的氣體CO,這些都是由于燃料的未充分燃燒而形成的,同時,也可能和生物質顆粒燃料的組成成分有關系。不過,鍋爐的污染物氣排放量相當低,并且由于生物質燃料中N、S等元素較少,所以最終排放的有毒氣體,如NOx、SOx較燃煤排放的要低的多。
 
  3.生物質顆粒燃燒鍋爐的環境影響分析
 
  生物質顆粒燃燒鍋爐排放的污染物很少,只包括少量的大氣污染物以及固體廢棄物。
 
  3.1大氣污染物
 
  生物質顆粒燃料的纖維素含量比較高,而硫的含量則比較低,因此,燃燒所長盛的大氣污染物較燃煤而言要少得多。另外,生物質顆粒燃料的密度比較大,非常便于運輸和儲存,而熱值也基本和燃煤相當,燃燒鍋爐的燃燒速度要比煤快,燃燒充分且黑煙較少、形成的灰分也比較低,尤其是在采取相配套的脫硫除塵設備之后,大氣的污染物排放就會大幅度減少。根據大量的數據分析可以認為,使用生物質燃料鍋爐進行燃燒后所釋放的大氣污染物濃度要遠遠低于相應的國家標準。
 
  3.2固體廢棄物
 
  生物質燃料鍋爐燃燒后形成的固體廢棄物主要是燃燒完后形成的灰分,這部分廢棄物可以被充分的回收利用。最主要的應用就是將灰分進行回收用作農田鉀肥,這樣可以達到資源充分進行綜合利用的目的。
 
  生物質顆粒燃燒鍋爐排放的污染物很少,對環境的污染影響極低。不僅如此,該種工藝在很多方面還有及其顯著的生態環境效益,例如代替煤炭資源,不經可以減少環境的污染,還解決了日益嚴峻的能源問題。另外,就是將燃燒后形成的固體廢物回收用做鉀肥,實現經濟效益和環境效益的有效循環,實現我國環境事業的可持續發展。做到了變廢為寶,節約資源又保護環境的目的。
 
  4.結論
 
  生物質顆粒燃燒鍋爐主要利用廢棄的農作物資源作為燃料,因此燃料資源豐富,經濟環保,不僅降低了我國農業廢棄物的運輸成本問題和運輸過程中的污染問題,還具有節約資源、保護環境、防止環境污染的作用。生物質顆粒燃燒鍋爐的推廣和使用符合我國建設節約型社會的基本要求和實現可持續發展戰略的基本國策,具有十分突出的經濟效益、社會效益和環境效益,為緩解我國以及世界范圍內的能源緊張問題和環境污染問題提供了解決的思路和方法,對于環境的保護和資源的有效利用具有重要的意義。

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