新型棕榈壳和棕榈纤维混燃生物质锅炉的开发设计

摘要：本锅炉是一种采用清洁燃烧技术的新型锅炉，以棕榈壳及棕榈纤维为燃料，通过合理组织燃烧，把燃料中的潜在能量释放出来，将热能传递给水，使水变成一定参数下的蒸汽，以供发电或生产工艺之用。

关键词：生物质 锅炉

中图分类号：TK223文献标识码： A

正文：

一、锅炉主要技术经济指标和有关数据

1.主要技术数据：

额定蒸发量：30t/h

额定蒸汽压力：3.82MPa

额定蒸汽温度：330℃

给水温度： 104℃

一次风预热温度： 143℃

二次风温度：20℃

排烟温度： 148℃

设计热效率： 84.5%

燃料消耗量： 7712Kg/h

燃烧方式： 层燃

2.、设计燃料：生物质 棕榈壳及棕榈纤维

3.、燃料成分

Car= 34.1375%Har=3.8035% Oar=23.126% Nar=1.059%

Sar=0.074% Aar=2.6%War=32.2% Qnet,ar=12027KJ/Kg

4.水质要求:锅炉给水、锅水和减温水品质应符合GB/T12145《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》的规定。

给水：总硬度t2.0μmol/L

PH(25℃)8.8～9.3

含油量 1 mg/L

溶解氧 15μg/L

铁：Fe50μg/L

铜：Cu10μg/L

锅水:PH(25℃)9～11

磷酸盐5～15 mg/L

给水及锅水二氧化硅含量应保证蒸汽二氧化硅符合标准，减温水质量应保证减温后蒸汽中的钠、二氧化硅和金属氧化物的含量符合蒸汽质量标准。

二、锅炉主要结构

1.锅筒及锅内装置

锅筒内径为1500mm，壁厚为40mm，筒身由SA-516M Gr.485钢板卷焊而成，封头是用同种钢板冲压而成。在锅筒两端封头上均设开有检修人孔。为防止低温的给水与温度较高的锅筒筒壁直接接触，给水管采用套管结构。锅炉的正常水位中心线在锅筒中心线处。最高、最低安全水位距正常水位各为75mm，锅筒装有两只高读水位表、一只电接点水位计，还配有一只平衡容器，可用于装设水位自动控制。为提高蒸汽的品质，降低炉水的含盐浓度，锅筒上装有连续排污管和炉内水处理用的加药管，连续排污率为2%。

锅筒内设有隔板，将锅筒内部分为前后两部分，锅筒给水由锅筒后部引入，经给水分配管均匀地将水送至位于锅筒两侧的大口径集中下降管，锅水经各受热面加热后，汽水混合物进入各受热面的出口集箱（上集箱），在这里，水汽得到初步分离，蒸汽经蒸汽引出管引入位于锅筒上部汽空间的集气管，锅水则被引入位于锅炉两侧的侧壁上集箱，一部分锅水回流到锅筒，参与下一轮循环，另一部分则流入位于锅炉后部的两根下降管，并被分配到各受热面的下集箱。分离出来的蒸汽，经集汽管由锅筒后部引入锅筒，在锅筒内向两侧运动，在锅筒两端折流进入锅筒前半部，经位于锅筒上部的波形板分离器进一步分离后，蒸汽由位于锅筒中间的蒸汽管引出。分离出来的蒸汽，经集汽管由锅筒后部引入锅筒，在锅筒内向两侧运动，在锅筒两端折流进入锅筒前半部，经位于锅筒上部的波形板分离器进一步分离后，蒸汽由位于锅筒中间的蒸汽管引出。

2.水冷系统

锅炉本体四周及中间隔墙均采用膜式水冷壁全密封结构，膜式水冷壁由Ф60×4管子和扁钢焊接而成，膜式水冷壁节距为80mm。炉膛宽度4320mm，深度4160mm，炉膛最高处离炉排面的距离为12616mm。为提高燃烧区域温度有利于着火及燃烧，在后拱前端和后拱下部筑有耐火混凝土，在炉膛前壁下段及两侧壁下段敷设有卫燃带。燃烧后产生的高温烟气从炉膛后上方经凝渣管180°转弯，进入下行烟道，烟道宽度为4320mm，深度为1680mm，下行烟道两侧膜式水冷壁节距为80mm、后膜式水冷壁节距为100mm，在下行烟道内自上而下布置有：过热器、对流受热面，均为水平布置。

3.过热器

过热器布置在下行烟道，共一级。过热器为逆流布置，由Ф38×3.5的管子组成，过热器管材料为SA210M-A-1。由锅筒出来的饱和蒸汽自下而上经过过热器后通过水平布置的喷水减温器流出。减温器在100%负荷时的调温幅度约为30℃。减温后的蒸汽经主汽阀送往汽轮机。

4.省煤器

从锅炉本体出来的烟气，通过尾部烟道，自上而下流经钢管式省煤器。钢管式省煤器由Ф32×4蛇形管组成，分上下两组，钢管材料为SA210M-A-1，高温段错列布置,低温段顺列布置，给水通过省煤器加热后送入锅筒。

5.空气预热器

经过省煤器的烟气，自下而上依次流经一次空气预热器。空气预热器为管式结构，卧式布置，烟气在管外自下而上流动，空气在管内纵向冲刷。一次空气预热器分为上下两组，均采用Ф40×2的钢管制成，管子材料均sa-312 304。

6.锅炉本体支承

本锅炉为框架式结构，锅炉本体通过焊接在左右侧壁集箱上的四个支撑点，支撑在锅炉本体支承之上，其中右前支承为固定点，左前支承允许向左自由膨胀，右后支承允许向后自由膨胀，左后支承允许水平方向自由膨胀，整台锅炉允许自由膨胀。

7.炉墙保温

锅炉本体为全封闭的膜式水冷壁结构，烟气与外界完全隔离，故只需在膜式壁外敷设200mm厚的轻型保温材料即可达到设计保温要求。轻型保温材料通常焊在膜式壁鳍片上的圆钢，以及钢丝网固定在膜式壁外侧，在保温材料外面包覆瓦楞炉衣，尾部为护板炉墙，整台锅炉外表美观、整洁。

8. 炉排

本炉排采用横梁式炉排技术，炉排片镶嵌在炉排横梁上，这种结构使炉排片受力情况大大改善，更换和维修也十分方便。由一次风机来的一次风经过一次空预器加热后从锅炉两侧送入炉排下面的风仓，然后通过风仓送给炉排，再经炉排片送入炉膛。风仓里布置有调风机构，以满足燃料在燃烧过程中对空气量的不同需求。 由二次风机来的二次风分别由布置在炉膛周围的二次风管送入炉膛，同时有一部分二次热风进入进料装置，以调节炉排上燃料的分布状况。

9.进料装置

经破碎后的棕榈生物质燃料通过炉前3台螺旋给料机送入炉膛。通过送料风来调节燃料在炉膛中的落点位置。在一次风的配合下，轻而小的生物燃料在炉膛内悬浮燃烧；较重的落到炉排上层状燃烧。

10.尾部钢架和平台扶梯

尾部钢架全部为钢结构，可在地震烈度不超过7度的地区安全运行，钢架散装出厂在现场安装。

锅炉在炉顶和集箱、人孔、检查孔等地方布置了平台，以便观察操作和维修，各平台有扶梯相连。

11.吹灰系统

由于生物质燃料燃烧后产生的灰与燃煤锅炉产生的灰相比，粘结性大的多，用常规的声波吹灰器很难将受热面上的积灰清除掉。为此，本锅炉在各受热面的恰当部位，预留有蒸汽吹灰器接口位置，用以用户安装蒸汽吹灰器。

12.锅炉范围内的管路布置

锅炉采用母管给水，给水通过给水操纵台进入省煤器，从省煤器出口集箱出来后，由DN100的给水管路引入锅筒。在锅筒和省煤器之间装有再循环管，为保证锅炉点火启动和停炉冷却过程中省煤器内水的流动，在升火和停炉过程中，开启在循环管路上的阀门，这时由于省煤器内水温较高，而产生自然循环使省煤器得到冷却。

三、结论

本锅炉是在吸取其它生物质锅炉和角管式锅炉经验基础上,通过优化设计而成的，其燃料的适应性好，能适用各种不同种类的生物燃料，燃烧效率高，尤其可解决秸杆燃料含氯、硫量较高时对锅炉受热面的影响，减轻对设备的腐蚀和磨损，也减少了烟气对环境的污染，具有燃烧效率高和低污染的特点，同时该炉型是纯烧生物质，不需添加其它床料，因此排出的灰、渣可直接作为农家肥使用，是一种高效节能环保产品。

参考文献：1.《锅炉原理及计算》.科学出版社

2.《实用锅炉手册》.中国标准出版设