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生物质锅炉不完全燃烧的原因有哪些？

文章出处：生物质锅炉责任编辑：自然人锅炉人气：-发表时间：2024-06-06 23:00【大中小】

现代工业中所用的生物质锅炉，不仅解决了传统锅炉所产生的环境污染的问题，而且还减少了煤炭等资源的使用。不过在生物质锅炉的燃烧产物中，我们有时会发现含有大量的可燃物，且灰渣发黑，以及燃烧气体里含有大量的一氧化碳可燃成分。这类现象就是典型的不完全燃烧问题。
目前，导致生物质锅炉中的燃料不完全燃烧的因素主要有：炉膛的温度不够，通常情况下低于600℃时，就不能建立良好的燃烧结构；所供给的空气量不能满足燃料中可燃成分完全燃烧的需要；所供给的空气量足够，但是由于混合接触做的不好，引发燃烧紊乱；锅炉所用的基燃料水分太大，当燃料中的水分超过45%以上时，很难保证燃烧能正常燃烧；燃料颗粒太大，不利于燃烧反应的进行；燃烧的反应时间不够或炉排振动幅度过大、间隔过短，燃烧时间不充分；灰分太大，以及包裹了焦炭颗粒，使燃烧速度减慢；进料太多，炉排上的面料层太厚，气固不能良性混合；进料少或者炉排料层薄蓄热能力不足。

一、生物质锅炉燃料不完全燃烧的原因

生物质锅炉燃烧产物中，含有大量的可燃物，灰渣发黑，有时可见生料排出。燃烧气体里含有大量的一氧化碳可燃成分。

引起锅炉燃料不完全燃烧的因素如下：

(1)炉膛温度不够，一般情况下低于600℃时，就不能建立良好的燃烧结构。

(2)所供给的空气量不能满足燃料中可燃成分完全燃烧的需要。

(3)所供给的空气量足够，由于混合接触不好，燃烧紊乱。

(4)出现异常事故。

(5)收到基燃料水分太大，水分超过45%以上的燃料很难保证燃烧正常。

(6)燃料颗粒太大，不利于燃烧反应的进行。

(7)燃烧的反应时间不够，炉排振动幅度过大、间隔过短，燃烧时间短。

(8)灰分太大，灰分包裹焦炭颗粒，使燃烧速度缓慢，

(9)进料太多，炉排上面料层太厚，气一固不能良性混合。

(10)进料少或者炉排料层薄蓄热能力不强。

二、影响生物质锅炉燃料燃烧过程的变量

1、含水量

不同种类燃料的含水量区别很大，取决于燃料种类和储存方式。为了保持生物质锅炉燃料燃烧稳定性，在使用之前需要晾晒（有条件时要增设干料棚）。含水量增加会降低炉膛蓄热温度，增加燃料在燃烧室的不完全燃烧。含水量过大是国能生物质电厂带不上负荷的主要原因。含水多的燃料着火困难，影响燃烧速度，使炉内温度降低，使机械和化学不完全燃烧热损失增加，当燃料水分大于45%时，燃烧就非常困难。在燃烧过程中，水分因蒸发、汽化要消耗大量的汽化热。水分含量大的燃料其燃烧后的烟气体积较大（水变为蒸汽比体积增加了1200倍），由于出口烟气有130℃左右温度，因此随烟气带走的热量损失较多（此现象可以通过烟囱的排烟，观测到呈现大量乳白气体），锅炉的热效率就较低。此外，烟气体积增加，引风机消耗的电能也随之增加，引风机功率增加了，使得烟气流速加快，燃烧上移，很难构建合理的燃烧工况，保障炉排燃烧动力平衡（养不住底火）。

烟气流速加快使得烟气携灰量也增加，加速了对炉膛尾部受热面的磨损。

2、发热量

1.概念

(1)高位发热量（湿基）。指lkg燃料在单位时间里完全燃烧所放出全部的热量，单位MJ／kg。

(2)低位发热量（干基）。是燃烧热量中，去掉燃烧时生成的汽化潜热（水蒸气）所释放的热量，单位MJ/kg。

2.影响发热量的因素

影响发热量的一般因素是燃料中的水分、灰分和杂质，这也是国内生物质电厂共同存在的问题（燃料水分和灰分过大的问题不解决，生物质发电企业是很难发展的）。过湿、过长的燃料在取料机、给料机里堵塞，在炉排上烧不透，增加了不完全燃烧损失（某电厂由于入炉燃料灰分通常大于40%，所以长期带不上高负荷）。

3、过量空气系数

理论空气量与实际空气量的比值叫做过量空气系数。

生物质锅炉的燃烧过量空气系数要大于1，通常大于1. 25，以保证助燃空气与可燃物的充分混合。

过量空气系数沿用了煤粉锅炉的数据，现在无权威论证。实际的锅炉燃烧因生物质挥发分高、燃烧速度快，应该是富氧燃烧。

过量空气系数主要是通过二次风来提供，实践证明，上层二次风要尽量大，以过热器不超温为原则，以利于燃烧工况的构建和燃料的燃尽。试验证明：生物质锅炉燃烧氧量任何时候都要大于3%，当炉膛温度能够保持较高时，氧量保持在3%～5%才能够燃烧完全。因为生物质颗粒不均、燃烧区域不同，富氧燃烧就成了生物质锅炉区别于煤粉锅炉的一个显著特点（国内某电厂的前、后上二次风开到40%以上、氧量为5%，燃烧工况良好，过热器区域的灰为灰白色，可以认为是国内生物质锅炉燃烧的样板；丹麦生物质锅炉一、二次风率比例：黄秆锅炉为3:7，灰秆锅炉为4:6）。可是现在国内生物质锅炉大多没有照此办理，主要原因足国内燃料质量太差，水分、灰分的含量太高。许多生物质锅炉风率比例变成了5:5或者8:2。尤其是黄秆锅炉一次风用少了就不能浮动厚料层、减少料层厚度，炉膛蓄热就不能满足高负荷。

4、空气温度

生物质电厂锅炉的热风，采用的是除氧器来水加热空气的方法，因此，需要尽量提高风温，促成炉排高端着火。

5、燃料种类

不同种类燃料的不同特性影响着燃烧过程，其中主要影响因素为燃料组分、挥发分和固定碳含量、热性能、密度、孔隙率、尺寸和活性表面等。燃料组分随燃尽程度不同而发生持续变化。与煤相比，生物质锅炉燃料通常挥发分含量较高，固定碳含量较低，属于高活性燃料。但不同生物质燃料的挥发分含量不同，影响燃料的热性能。各种生物质燃料的小劂化学结构和结合键也影响燃料的热性能。表现出挥发分析出规律明显不同。不同生物质燃料的密度也有较大的不同，例如，树皮和稻壳的密度相差很大。燃料密度大，影响了单位燃烧室容积，同时也影响燃料燃烧特性。孔隙率影响燃料的反应性（单位时间质量损失），影响挥发分析出速率。尤其当粉状燃料燃烧时，烟气中携带大量的颗粒物，小颗粒在燃烧室中停留时间短，如不能压制火焰，势必造成火焰上升，化学不完全燃烧热损失增加，引风机叶轮磨损。某生物质电厂调试期间，燃烧稻壳，锅炉引风机叶轮一个月之内就磨透了。

6、燃烧温度

燃烧温度是生物质锅炉燃烧的基础，燃烧温度不够就不能形成燃烧的优化，就无法保障燃烧的完全。强化锅炉燃烧的三强理论如下：

(1)强化燃烧的初始阶段。

(2)强化高温烟气和燃料的对流换热。

(3)强化燃料燃烧时还原气氛的高浓度聚集。

不管烧什么燃料，一定要想办法保持炉膛温度，炉膛温度低于850℃就不能形成强化燃烧。

试验证明，炉膛温度在400℃以上锅炉点火成功，炉膛温度在600℃以上锅炉可以形成连续燃烧，炉膛温度在850'C以上才可能形成强化燃烧。

7、配风

有效的配风是生物质锅炉燃烧的关键，一次风能够吹动燃料，增加空隙着火面；二次风压制火焰，形成强化燃烧。以增加燃烧时间、保持炉膛温度、减少不完全燃烧热损失（推荐某生物质电厂配风参数，以30MW负荷为例，锅炉总风量为7.5kPa，一次风高端5o%、中端60%、低端30%，前、后墙二次风50%，燃尽风20%)。

现在大气污染逐渐严重，煤炭等资源的日以匮乏，工业和生活中普遍使用的燃煤锅炉正在被生物质锅炉所替代，生物质燃料锅炉不仅可以解决传统的燃煤锅炉造成的大气污染，还能节约煤炭等能源的消耗。在与蒸汽供应承包等合同能源管理项目中，为了提升节能效果，实现节能效益最大化，项目全部采用的生物质燃料锅炉。在以往锅炉项目运行管理发现，生物质锅炉里排除的燃烧产物里，会经常发现里面有很多的可燃物，而且燃烧后的渣子发黑，在燃烧的气体中有一定量的一氧化碳成分，这些都是不完全燃烧的典型现象。燃料燃料完全燃烧是实现节能效益最大化的前提，所以首先要找出燃料不完全燃烧的原因。通过多年生物质锅炉运行管理经验发现，造成生物质锅炉里的生物质不完全燃烧的原因有以下几方面：

　　1、锅炉内的温度不够高，在正常情况下，炉膛的温度达不到600摄氏度，无法构成良好的燃烧结构。

　　2、提供的空气量不够，燃料无法完成充分燃烧，或者是空气量供给的足够，但是混合接触不充分，造成燃烧紊乱。

　　3、燃料中的水分太大，不能进行正常的燃烧，另外燃料颗粒的大小要均匀，过大不能进行燃烧反应。反应的时间达不到要求，燃烧的时间不够，都会造成不完全燃烧。

　　4、一次性给料过多，会造成炉排上的料层过厚，气体和燃料达不到良性混合，蓄热能力达不到充分燃烧的要求。

　　生物质燃料不完全燃烧的因素找到了，便好针对原因对锅炉进行整改，具体整改措施如：

　　1.改善炉排结构，以提升膛内温度，为燃料充分燃烧提供燃烧基础;

　　2.增加二次进风口，补充膛内燃料燃烧所需氧气;

　　3.从颗粒燃料生产源头抓起，保证燃料低水分，控制颗粒机出粒大小均匀;

　　4.结合炉排实际燃烧状况，合理设置上料机上料速度、投料量。

　　从以上四个方面加强控制便能保证生物质燃料在锅炉中完全燃烧，燃料充分完全燃烧才能提升锅炉热效率，保证生物质锅炉的节能效益最大化。