生物质直燃锅炉防止过热器结渣的结构设计

贺辉宝

（太原锅炉集团有限公司技术中心，山西 太原 030021）

0 引 言

生物质能源是一种源于太阳、储存于生物的清洁可再生能源，包括树木、农作物及有机肥料等。由于在生长和燃烧中不增加二氧化碳的排放量，用其作为燃料发电还可以替代部分化石燃料，从而减少了温室气体的排放。我国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源年产量超过7亿t，可供直燃发电的秸秆资源量每年至少达2亿t，折合标准煤1亿t。国家“十二五”规划纲要提出，到2015年生物质发电装机达到1 300万kW，《可再生能源中长期发展规划》确定了2020年生物质发电装机3 000万kW的发展目标。

由于生物质燃料的特殊性，目前投入运行的生物质能直燃锅炉大多均出现了高温过热器运行不到一个月后，结渣并堵塞烟道，导致被迫停炉，严重影响电厂的正常运行[1]。过热器结渣已成为生物质直燃锅炉迫切需要解决的首要问题。

1 过热器结渣的原因分析

1.1 生物质燃料的特性造成

生物质燃料碱金属含量高，灰中富含钾和钠，它们的化合物与SiO2反应，生成低熔点的共晶体，熔化的晶体沿灰的缝隙流动，将灰粒粘结，形成结块，烟气中夹带的熔化或半熔化的灰粒（碱金属硅酸盐）接触到高温过热器并凝结下来，不断生长积聚，同时生物质中易挥发物质（主要是碱金属盐）在高温下挥发进入气相后，流经高温过热器时，由于管壁温度高，通过气固相间的复杂的物理化学过程，发生凝结、黏附、沉降[2]。

1.2 过热器结构设计不适应生物质燃料

锅炉在设计时，没有充分考虑到生物质燃料的特性，仍然采用了传统的燃煤锅炉结构，不适应生物质燃料。

过热器布置于炉膛出口水平烟道，导致该部位的的松散灰渣无法排出，堆积造成烟道堵塞；过热器采用错列布置，并且管子节距小，加剧了结渣问题。

1.3 燃烧室配风不合理性

由于生物质挥发份含量高，比重轻，炉膛上部燃烧份额大,在燃烧组织不佳的情况下，在高温过热器部位发生后燃现象，加剧结渣问题。

2 防止过热器结渣的结构设计

2.1 重新布置高温过热器位置

重新布置高温过热器位置，使其适应于生物质燃料。如图1所示，最易发生结渣的高温过热器采用屏式结构，置于炉膛前上部，避免其布置于水平烟道的堆灰现象，同时由于炉膛内烟气对高温过热器的纵向冲刷，管壁上不会发生结渣。

2.2 采用新型的蒸发管束

从图1看出，尾部烟道上方布置蒸发管束，由于管壁温度低，管子间距大，蒸发管束上不易发生结渣，烟气被蒸发管束冷却，温度降低后再进入低温过热器，避免灰渣在壁温较高的低温过热器上粘结。

图1 新型过热器及蒸发管束结构

2.3 改进二次风及送料风结构

二次风设计比例55%，采用单层布置，设计风速80 m/s，下倾进入燃烧室，烟气扰动强烈，二次风穿透能力强，氧气与可燃成分混合充分，燃烧完全，避免由于生物质后燃造成对流受热面结渣[3]。

2.4 低温过热器采用新结构

不同燃料管排放积灰结果通常有2种，如图2所示2（a）、2（b）。此低温过热器采用顺列布置结构，管间距是常规燃煤锅炉的3倍以上，烟气流通顺畅，避免挂渣及搭桥现象产生[4]。

图2 不同燃料管排防积灰推荐结构

3 结束语

采用新型结构的锅炉在内蒙某生物质直燃电厂运行半年来，未出现过热器结扎渣现象，说明新结构解决过热器结渣问题效果良好，值得推广。

[1] 冯俊凯,岳光溪,吕俊复.循环流化床燃烧锅炉[M].北京:中国电力出版社，2003.

[2] 丁岩峰.循环流化床锅炉变工况运行特性研究[D].北京：华北电力大学硕士学位论文，2004：31-33.

[3] 刘爱成.循环流化床锅炉排烟温度变化规律研究[D].北京：清华大学硕士学位论文，2009：25-26.

[4] 四川省电力工业局.循环流化床燃烧技术[M].北京:中国电力出版社，1998.