生物质气化炉设计要点十篇

生物质气化炉设计要点篇1

关键词：生物质成型燃料 锅炉设计 双层炉排 动态评价 技术经济

中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-00-01

1 双层炉排的设计依据

我国在生物质成型燃料燃烧上进行的理论与应用研究较少，然而它的确是能有效解决生物质高效、洁净化利用的一个有效途径。目前来说，没有弄清楚生物质成型燃料理论，需要将原有燃煤锅炉进行一定程度的改造升级，但是炉膛的容积、形状、过剩空气系数等和生物质成型燃烧是不匹配的，也因此导致了锅炉燃烧效率和热效率很低，污染物排放超标。所以，根据生物质成型燃料理论科学来进行设计研究专用的锅炉是目前急需解决的重要问题。

1.1 燃烧特性

以稻草，玉米秆，高粱秆，木屑为例子，对比它们的工业分析、元素分析、以及发热量的数值，我们可以得出结论：生物质成型燃料的挥发分远远高于煤，含碳量和灰分也比煤小很多，热值比煤要小。（1）原生物质燃烧特性，原生物质尤其是秸秆类的生物质密度较小，体积大，挥发分在60%～70%之间，易燃。热分解时的温度低，一般来说，350C就能释放80%的挥发分，燃烧速度很快。需氧量也远大于外界扩散所提供的氧量，导致供养不足，从而形成CO等的有害物质。（2）生物质成型燃料特性，生物质成型燃料密度远大于原生物质，因为其经过高压才能形成，为块状物，结构和组织的特征使得其挥发分逸出速度和传热速度大幅度降低，而其点火温度升高，性能差，但比煤的性能要强。燃烧开始的时候挥发分是慢速分解的，在动力区燃烧，速度也中等，逐渐过度到扩散区和过渡区，让挥发分所发出热量能及时到达受热面，因而降低了排烟的热损失。在其挥发分燃烧后，焦炭骨架结构变得紧密，运动气流无法让其解体悬浮，因而骨架炭能够保持住它的层状燃烧，形成燃烧核心。它需要的氧气和静态渗透扩散的一样，燃烧时候很稳定并且温度很高，也因而降低排烟的热损失。

所以说，生物质成型燃烧相比之下优点更明显，燃烧速度均匀适中，需氧量和扩散的氧量能很好匹配，燃烧的波浪比较小，更稳定。

1.2 设计生物质成型燃料锅炉的主要要求

（1）结构布置，采用了双层炉排的设计结构，也就是手烧炉排，并且在一定高度加上一道水冷却的钢管式炉排。其组成包括了：上炉门、中炉门、下炉门、上炉排、下炉排、辐射受热面、风室、燃烬室、炉膛、炉墙、对流受热面、排气管、烟道和烟囱等。上炉门是常开设计的，用作投燃料和供给空气。中炉门则可以调整下炉排上燃料的燃烧，并可以清理残渣，只打开于点火和清理的时候。下炉门用来排灰，提供少量空气，在运行时微微打开，看下炉排上的燃烧情况再决定是否开度。上炉排以上的地方是风室，上下炉排间是炉膛，墙上则设计有排烟口，不能过高，不然烟气会短路。但过低也不行，否则下炉排的灰渣厚度达不到。设计的工作原理，让一定的粒径生物质成型燃料通过上炉门燃烧，上炉排产生的生物质屑和灰渣可以在下炉排继续燃烧。经过上炉排的燃烧，生成的烟气与部分可燃气体通过燃料层然后是灰渣层而进到炉膛内，继续燃烧，并且和下炉排上燃料所生成的烟气混合，然后通过出烟口通向燃烬室，再到后面的对流受热面。下炉排可以采取低、中、高这样三个活动炉排，因为燃料粒径和热负荷的大小不同。这样就达到了让生物质成型燃料分布燃烧的目的，能够缓解其燃烧的速度，还能匹配需氧量。完全燃烧率得到提升，消除烟尘也更有效化了。锅炉受热面设计，换热面以辐射换热为主的形式叫作辐射换热面，又称作水冷壁。由计算得出其受热面的大小，为保持锅炉内的炉温和生物质燃料的燃烧，要把上炉排布置成辐射的受热面。而形式是对流的换热面则是对流受热面，也叫作对流管束，其大小能由公式计算得到。引风机选型，引风机是用来克服风道阻力以及烟道的。选择风机的时候必须考虑其储备问题，否则会造成计算带来的误差。风量和风压能由计算来确定，选择型号要依据制造厂的产品目录。

2 对双层炉排生物质成型燃料锅炉的前景分析

生产与利用实际上就是一个把生产目的、手段还有投入人力物力财力之间进行合适的结合的过程。这不是简单的经济过程，是技术与经济相互结合的过程。技术因素和经济因素要协调，才能使这项技术得到更好的推广和发展。

2.1 技术分析

双层炉排生物质成型燃料锅炉设计的热负荷是87千瓦，热水温度95摄氏度，进水的温度是20摄氏度，热效率也能高达70%，其排烟温度200摄氏度。它在技术的性能上十分占优势，有很高的热效率和燃烧效率，也减少了有害气体和烟尘的排放量，符合我国的标准，对环境带来的损害小，所以可以考虑广泛应用于各种活动生产中来。

2.2 经济分析

在经济效益方面，因为该锅炉的燃烧效率较高，所以能很大程度燃烧燃料，因此制造的热能量等损失小，节省了不少燃料费用。对比燃煤锅炉，更为经济适用。另外，成本费里包括了固定资产的投入与运行费用。而固定资产投入费包含了设备与建设费，该锅炉的成本为一万元，安装和土建费则是五千元，运行费也含有电费、原料费、人工费以及设备维修费。而优点是简单的设备能节省人工费。如果对成型技术还有设备做进一步的研究，可以在原有成本上再降低，因此也是可取的，适合经济发展的。

3 结语

（1）在技术上，双层炉排是一个很大的进步，能很好的提高效率，而且控制了污染物的排放量，也达到了工质参数的设计要求，随着燃料能源的价格上涨，还有科研人员加强对生物质成型技术的深入研究，这种锅炉一定能占有不错的市场。（2）用技术经济学来分析锅炉，能得出一个大致结果就是，该锅炉投资较大，但是长期看来，是经济可行的，其效益也是符合投资要求的。只是和燃煤锅炉比较起来，燃煤的价格占有优势，但如果化石能源的价格上涨，并且环保力度加大，双层炉排生物质成型燃料锅炉会越来越占据优势的一面。

参考文献

[1] 刘雅琴.大力开发工业锅炉生物质燃烧技术前景分析[M].工业锅炉，1999.

[2] 林宗虎，徐通模.应用锅炉手册[J].化学工业出版社，1996（6）.

生物质气化炉设计要点篇2

【关键词】工业锅炉 设计 环保问题

工业锅炉简单来说就是一种加热装置，主要就是在工业原料的加工和制造过程进行利用。工业锅炉在我国发展的时间非常长，对于我国的发展起到很大的作用，我国属于发展中国家，工业锅炉属于我国重要的热力设备。在技术方面我国和发达国家仍旧存在一定的差距，在环保和煤炭利用率方面的差距更是巨大。我国属于人口大国，因为污染物和废气的高排放量，严重威胁到我国公民的人生安全。我国不仅能源利用率比较低，资源方面也相对比较短缺，在这些矛盾冲突下，需要采取有效的措施该机设计工业锅炉。

一、工业锅炉的设计规范和要求

设计工业锅炉的过程中，需要以国家规定的相关标准为基础，实现技术整改，主要就是为了将劳动条件进行改善，前提条件就是保障安全，主要的l展方向就是利用资源和保护环境，保证锅炉可以实现安全生产，利用先进的技术满足经济要求。设计锅炉的过程中首先需要满足近期工作需求，利用长远的发展需求合理利用各种资源。

二、工业锅炉在环保方面的问题

（一）高热量高污染问题

工业锅炉的容量比较小，其热效率比较低。近些年我国不断提升了热电联产项目水平，但是在总体上看，小容量锅炉的比重仍旧比较高，但是大多数锅炉的运行负荷比较低，产生不完全燃烧的情况，增大了热损失，严重影响运行效率。大部分燃煤工业锅炉使用的煤炭都是没有进行过预处理，无法保证其粒度和热值等。工业锅炉通常以层燃为主，但是缺乏适应性，如果煤种发生变化，锅炉的运行特性也会发生改变，影响了锅炉运行效率。

工业锅炉的排烟温度比较高，会产生很大的污染，企业利用的有机热载体锅炉，其燃烧方法通常就是层燃，排烟温度可以大于300℃以上，会排放大量的二氧化氮、二氧化碳等，严重污染到环境，出现严重的热量流失。

（二）自控装置的水平比较低

锅炉运行自控装置的工作水平比较低，当前利用的工业锅炉通常都没有设置检测仪表，操作人员将锅炉燃烧工况和负荷变化在实际调整的过程中，无法及时掌控具体的数据，无法结合负荷的实际变化对于锅炉运行工况进行调整，这样就会限制了锅炉和电机的运行效率，导致浪费的情况比较严重。

（三）能源浪费情况比较严重

当前我国能源浪费的情况比较严重，我国能源结构的主体就是煤炭，其主导产品就是燃煤工业锅炉，这也是我国主要的煤烟型污染源。当前我国燃煤工业锅炉占据的比例非常高，主要是在工业动力和建筑采暖等领域当中利用工业锅炉，每年都会损耗煤炭4亿吨。我国近些年的能源还出现了短缺情况，在寻找新能源的过程中需要对于工业锅炉重新设计，使燃烧效率不断提高，使原料用量不断降低。

三、我国能源应用现状

一个国家发展的主要动力就是能源，能源直接影响到国民经济的发展。我国能源储量非常丰富，人口基数也比较，人均资源拥有量非常低。虽然我国能源储量非常丰富，但是我国仍旧需要面对开采率和利用率比较低的问题。我国开采基数和发达国家进行比较具有很大的差距，还缺乏保护意识，在实际开采阶段就造成大量的浪费。煤炭在我国是非常重要的，我国工业多数都是由煤炭支持的，这种情况是不够科学的，煤炭自身的出产量对于我国的发展也造成严重的制约，利用良好的能源结构，才可以均匀的分配能源需求。

如果过度依赖煤炭，我国工业发展也会变得畸形。由于煤炭也会造成环境污染问题，我国很少有关于废气废渣的处理装置，对于我国的空气质量和环境造成严重的影响。

我国工业的用煤量不断增长，但是产煤量却不断降低，此外也增加了有害气体，我国需要大力整顿我国的工业，首先需要整顿工业锅炉，提高能源利用效率，降低排放量。

四、工业锅炉设计中的环保措施

（一）合理化使用能源

对于小容量燃煤锅炉，由于锅炉房无法进行合理化管理，建议结合周边实际，形成集中供热的能源供给模式，形成以园区为单位的锅炉房进行统一合理化管理；若如法规模化使用能源，建议采用高热值的洁净煤或经过洗煤后使用，如果条件允许，建议改用天然气等洁净燃料，高污染低成本的经营模式迟早是要被淘汰的，正是如此，全国大范围的煤改气正在有序的进展之中。

部分领域的企业，在自身的生产中会产出部分能源，可对其加以利用。例如化工行业生产中会有多余的氢气、甲醛等，农林废弃物如秸秆、甘蔗渣等，地板家具厂加工废料等。通过对这些可利用资源的分析，设计合理的锅炉设备，并将产生的热能并入企业原先的用能设备网，代替企业部分的原化石能源所获取的热能，降低企业对化石能源的消耗，同时提高了企业的经济效益与社会效益。

（二）提高能源的使用效率

提高能源的使用效率即提高锅炉的设计及运行效率，但并不是简单的增加钢耗来获取更多的辐射及对流换热面。

对于燃煤锅炉，改善炉内配风，提高煤的燃烧率，有效减少炉渣含碳量，巧妙组织炉内燃烧动力场，使锅炉在宽煤种的范围内均可保证较好的燃烧。对于链条燃煤锅炉常用的方法有：利用分层给煤技术、类似于双人字拱的节能炉拱、合理布置炉膛内一次风及二次风等。

对于燃气锅炉，由于燃煤烟气成分灰分含量较高，一般烟气流速都有很严格的控制，以免造成对流换热面的磨损，影响其使用寿命，燃油燃气锅炉则可在烟气对流段增加烟气的流速，从而增加对流换热系数。另一方面，以天然气为燃料的锅炉烟气中水蒸汽容积成分一般为15%～19%，远高于燃煤锅炉产生的烟气中6%以下的水蒸汽含量。目前锅炉热效率均以低位发热量计算，尽管名义上热效率较高，但由于天然气高、低位发热量值相差10%左右，实际能源利用率尚待提高。为了充分利用能源，降低排烟温度，回收烟气的物理热能，当换热器壁面温度低于烟气的露点温度时，烟气中的水蒸汽将被冷凝，释放潜热，10%的高低位发热量差就能被有效利用。

对于生物质锅炉，在燃烧机理上，生物质固体燃料与煤炭很类似，但生物质燃料的挥发分由于析出温度低而易着火，直接采用燃煤锅炉改成生物质锅炉效果不理想，燃烧效率普遍较低。建议在炉膛内采用分段送风形式，在进料挥发断采用高速送L，使燃料可以充分扰动，高速空气迅速与挥发分混合发生燃烧，而在燃尽段采用低俗配风，延长燃烧时间，使碳充分燃烧，同时采用一定的技术形成炉内循环，使燃尽阶段的高温燃料回到前段充分干燥及析出挥发分。

（三）工业锅炉系统设计中的节能技术

变频调速的原理就是将交流电整流成直流电，经过平滑滤波，再经逆变回路把直流变成频率可调的交流电，使电机获得无级调速所需的电压、电流频率。采用变频调速，根据负荷的变化，由微机控制电机的转速，既能满足不同负荷条件下锅炉水位和燃烧调节的需要，又可以将阀门挡板开到最大，管路阻力减到最小，明显降低电能的消耗。使用这种方法具有效率高、调速范围大、无级调速、节能等特点。

为消除供汽锅炉负荷的较大波动，稳定供汽压力，提高锅炉的运行热效率，可在供汽系统中设置蓄热（蒸汽）装置，使锅炉连续地按满负荷或某一稳定的负荷运行。当外界用汽负荷低锅炉供汽有多余时，将热能储蓄于蓄热装置；在发生高峰负荷锅炉供汽不足时，蓄热装置释放出所蓄热能以补不足。这样就使锅炉负荷不必跟随用汽负荷的波动而变动，在相对稳定的燃烧工况下达到最佳的运行热效率。

结合实际情况，采用合适的冷凝水回收系统（开式或闭式）回收冷凝水作为锅炉的给水。提高锅炉给水温度，可大幅度降低燃料消耗，同时增加锅炉蒸发量，能适应锅炉负荷变化及减少备用锅炉使用频率；冷凝水为蒸馏水，不含污垢等固体成份，若加以回收和利用可节省大量清锅费用、水费、水处理费等相应费用；提高锅炉给水品质，使蒸汽品质提高，同时减少锅炉排污，节省能源；锅炉给水温度提高，水中含氧量减少，可避免锅炉及配管锈蚀，减少锅炉汽包的温度差，减少钢板热胀冷缩产生的热应力，延长锅炉使用寿命；冷凝水回收可减少锅炉软化水补给量，使炉内及炉外水处理费大量降低；给水与炉水温差小，锅炉给水时，蒸汽压力稳定；凝水回收利用，无蒸汽污染现象及疏水阀疏水时产生的噪音，改善工作环境。

（四）燃煤工业锅炉的脱硫脱硝

对于燃煤工业锅炉的脱硫方式主要有湿法烟气脱硫技术和干法烟气脱硫技术。湿法脱硫的主要优点是气液反应，反应速度快，脱硫效率高，一般均高于90%，技术成熟，适用面广；缺点是生成物是液体或淤渣，较难处理，设备腐蚀性严重，洗涤后烟气需再热，能耗高，占地面积大，投资和运行费用高。干法脱硫的主要优点是气同反应，相对于湿法脱硫系统来说，设备简单，占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等；缺点是反应速度慢，脱硫率低，先进的可达60-80%，但目前此种方法脱硫效率较低，吸收剂利用率低，磨损、结垢现象比较严重，在设备维护方面难度较大，设备运行的稳定性、可靠性不高，且寿命较短，限制了此种方法的应用。

对于燃煤工业锅炉的脱硝方式主要有选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）。SCR的主要优点是脱硝效率高，一般为80%-95%，反应温度低（一般为250℃至420℃）；缺点是投资与运行成本高，占地面积大，除了还原剂以外，还需要碱性金属催化剂，催化剂会造成较大的系统压力损失，催化剂还会对二氧化硫及三氧化硫的氧化起催化作用，从而造成空预器的堵塞或腐蚀。SNCR的主要优点是投资与运行成本较低，占地面积小，不需要额外催化剂，系统压力损失小；缺点也很明显，脱硝效率比较低，一般为40%-60%，反应温度较高（一般为850℃至1150℃），通常在炉膛内喷射，温度场容易随锅炉运行负荷改变而改变，严重影响脱硝的效率。

（五）燃气工业锅炉低氮燃烧技术

燃气锅炉降低氮氧化物NOx排放，一般采用低氮燃烧技术，在燃烧过程中控制NOx的产生，由NOx形成原因可知对NOx的形成起决定作用的是燃烧区域的温度和过量空气量。低NOx燃烧技术就是通过控制燃烧区域的温度和空气量，以达到阻止NOx生成及降低其排放量的目的。常用的技术有燃烧工况优化、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气外循环、烟气内循环、表面燃烧技术。

根据北京市2015年颁布的锅炉大气污染物排放标准，2017年4月1日起，新建锅炉房排放氮氧化物浓度限定值为30mg/m3，已经成为世界氮氧化物排放控制最为严格的地区，这也是作为全国锅炉排放标准一个方向性的指标。从目前改造情况来看，燃气锅炉基本采用烟气外循环的方式来进行设计及改造，也是目前最为可靠并且可行的技术，难度在于需要很强的技术实力，对控制及调试要求非常高。表面燃烧技术作为一种在国内比较新颖的低氮燃烧技术，目前国内技术尚未成熟，由于采用全预混方式，非常容易引起燃气的爆炸等安全事故。

五、结束语

工业锅炉的设计已经不是简单的设计高效换热设备，需要更加深入到工业锅炉系统并且兼顾各种环保要求，设计的产品及系统不仅要解决企业的经济效益，更要解决企业的社会效益。我国应该加强环保意识，建立环保型工业措施，建立环境友好型社会。我国工业重点不仅需要提高燃烧效率，还要做好污染治理，不仅需要促进发展，还要避免伤害到环境。

参考文献：

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[5]杨少卓.基于PLC的工业锅炉给水智能模糊控制系统的设计[J].科技信息，2016.

[6]杨建生.工业锅炉水处理设施设计及验收应注意的几个问题[J].工业锅炉，2015.

[7]丁炜，齐冬莲.基于JX-300XPDCS工业锅炉的燃烧控制策略设计与实现[J].工业仪表与自动化装置，2012.

[8]谢剑晓.水煤浆工业锅炉优势分析及系统优化设计实现[J].工业设计，2015.

生物质气化炉设计要点篇3

关键词：海绵铁；非高炉炼铁产物；“DH-DRI”装备

1.直接还原海绵铁DH装备的发明起源

DH装备是现代化新型“非高炉炼铁”装备。研发背景是在国家改革开放的相关政策；《钢铁工业“十一五”发展规划》、《产业结构调整指导目录2005年本》、《国家中长期科学和发展规划纲要（2006-2020年）》提出了优先支持研发或探索冶金关键技术装备。加快积极研究和开发“直接还原非高炉炼铁”工程化关键技术装备的鼓舞下，展开了直接还原铁实质性的研究和开发。

DH装备历经十年的风风雨雨，途经重重困难，经过无数次探索和实验，攻坚克难闯难关，势如破竹地把难点攻破，最终获得了圆满成功，扎实落地。总耗资三千八百四十六万余元。直到2014年先后获得“非职务发明”授权，十二项国家专利，其中一项发明专利；十一项实用新型专利，还有十六项正在申报中。

装备起名是选用发明人的名子命名，全称为“东海直接还原海绵铁装备”。DH是东海名子的汉语字头缩写，简称“DH装备”。该装备属于钢铁冶金前沿技术，是新型“直接还原铁”生产装备。产品“海绵铁”它的产出是在低温的条件下直接还原所得到的固态金属铁，形似海绵而得名，世界统称海绵铁，英文缩写“DRI”。本文以下简称“DH-DRI”生产装备。

2.海绵铁产品介绍

“海绵铁”（DRI）也叫直接还原铁它是“非高炉炼铁”产物。它与“高炉炼铁”产物“面包铁”是同一类产品，都是炼钢原料。“海绵铁”（DRI）是冶金工业的高级炉料。它的生成，是铁氧化物（精铁矿）在低温的条件下直接还原所获得的固态金属铁，它是单质纯铁。所以是冶炼精钢、特种钢的必备炉料，也可做炼钢中的稀释剂。

3.DH装备技术论坛

新型“DH-DRI”生产装备的基本原理，仍属竖炉流化床，但与竖炉流化床的工艺流程是完全不同的两回事。新型生产装备的主要创新特点体现在以下几个方面：一、主体设备优化；二、主体结构优化；三、主题能源优化；四、炉料结构优化；五、生产过程实施网络管理优化；六、描述作业过程网络管理。以下将优化结构分别作一描述。

3.1主体设备优化

“DH-DRI”的主体设备优化描述，采用耐高温防渗碳的金属管制成竖直的炉体，炉体上下呈等径圆筒状，形成一个竖直还原通道，上方是进料口，下方是出料口。外设真空金属炉壁，采用防腐耐高温金属材料制成，炉壁与炉体之间构成燃烧室，下设煤气输送及点火装置。炉壁上装有电加热元件。该炉体与任何厂家的炉体相比，是完全不相同的，内设有螺旋式炉料推进装置，是将静态炉料转变成动态炉料，不需要炉罐，直接入炉还原，减去了炉罐费用。

3.2主体结构优化

优化主体结构描述，主体结构是有主体设备并联群组合成；实际是由数个单元炉并联在一起组成庞大的主体结构，构成生产规模（一个单元炉年产约3万吨）。优化的主要特点在于三个系统；由煤气站统一供热；由运料系统统一供料；出料统一运送。外设三个分支机构；一是煤气站；二是还原剂废渣活化煤质颗粒活性炭；三是海绵铁热值发电厂。整个生产结构相互依赖，相互利用，形成一个循环作业产业链，构成一个庞大自动化生产格局。

主体结构装配描述；主体结构的炉体上方设有尾气回收装置与气体洗涤塔联通；尾气回收装置上方设置有高位料仓与进料仓联通；料仓上配置有自动上料装置，与上料系统联通；炉体下方连接配置有水冷却系统（无压式热传导锅炉），与配置的分支机构发电厂相连；水冷却系统下方的炉料出口设有自动分选装置。自动分选装置配置有两路输送系统；一路将产品送入库房；一路将还原剂废渣送入配置的分支机构，活化煤质活性炭车间。

单元炉的组合主张在30-50座炉以上，主要为了应用“海绵铁热值”发电的足够能量，确保发电厂正常运行，否则便形不成最理想的循环作业体系。

3.3主体能源优化

主体能源采用气能、电能两用加热法。初期采用煤制气作主体能源，加热还原通道，生产海绵铁。而后有海绵铁载热介质，通过热交换产出的热能做发电能源驱动发电机组发电。长期运行，由生产过程中产出的电力，加热还原通道，由电热流程生产海绵铁。

根据实绩经验表明，电力加热法生产海绵铁。优点：加热温度控制精确，无噪音无排放，温度分布均衡，便以调整。缺点：电加热元件价格比较昂贵，有一定的使用寿命，到期更换安装比较麻烦，需要停机更换。电力用于其它生产创造的附加值高于生产海绵铁。主张最好不采用电加热直接还原方式。企业可根据实际情况自行选择。

3.4炉料结构优化

炉料结构优化，采用（67%/TFe）铁矿精粉为最低标准，制成铁球；煤质还原剂（含碳量50%）制成煤球；而后将球烘干。铁球和煤球按照适应的一定比例混合。形成干式“混合炉料”直接入炉还原，不需要装炉罐。

3.5生产过程实施网络管理优化

主体结构网络管理的特征，是在每一个生产环节中都配置了自动化运行生产系统，而且产品比较单一，主产线仅有非高炉炼铁，产物海绵铁（DRI）。煤制气、物料制球、余热发电、煤质还原剂废渣活化成煤质颗粒活性炭，其都是主体结构的分支机构，它们都配置了自动化生产系统，并且都是单制程，既能集成统一管理，又能分散制程。在架构MES网络管理系统中都具备网络互联及网络共享。

3.6描述作业过程网络管理

“DH-DRI”装备具体架构MES管理生产过程中，必然要采集生产过程的实施数据，汇集到MES系统中，实时动态调度：需要MES承担起覆盖质量设计、产品制造一体化的计划编制功能；对突发事件的实时调度功能；合同、物料、设备状态的实时监控和追踪功能；生产实绩、实际成本等数据的实时处理功能。MES收集在线产生的过程数据，建立物料的实时数据库，这些数据应该进入管理层的数据库和决策层数据库。MES是ERP及PCS间的信息纽带，与ERP系统及PCS系统要有良好的集成性，做到无缝连接及高度的数据共享。这就是新型DH-DRI技术装备优化网络管理的特征，在同行业中是唯一全面实施网络管理技术的功能装备。

4.DH-DRI装备产业聚焦

我国是发展中大国，又是世界上第一大钢铁生产国，而又是世界上第一大钢铁消费国。随着我国钢铁产业结构的调整，钢铁工业也在技术升级、产品升级，达到世界领先水平。

5.DH-DRI装备直接还原关键技术描述

“DH-DRI”技术，还原的基本原理不变，属于革新的竖炉形式，整个生产设备和生产结构进行了全面的革新改造。现将“竖炉流化床”和“DH-DRI”装备这两种装备做一对比。

以FINMET流化床直接还原流程为例，它是由奥钢联与委内瑞拉FIOR公司联合开发的，在澳大利亚BHP DRI公司投产。它的主体设备分别有4个流化床单体炉。它的还原是在4个串联起来的流化床中完成。粉矿的流向与还原气相反，首先依次通入第一、第二、第三个流化床，完成预热和预还原。最后通入第四个流化床来完成整个还原过程。“DRI”金属化率保持在90%左右。炉体标准以大型化标准设计，相应延长了热缩核时间，同时增加还原时间。生产过程中易出现黏结夹带问题。相应炉体设计也比较复杂。

“DH-DRI”装备关键技术在于主体设备，采用耐高温防渗碳金属管制成的细长还原通道，通道内设置有炉料螺旋推进装置。炉料自上而下移动，途径不等温度梯度，进行不等的热力学反应和化学反应，来完成直接还原流程。该工艺技术改变了整个还原形势；由静态炉料转变成动态炉料，增强了还原气氛，提高了还原速度。

“DH-DRI”生产装备运行包括如下步骤：

5.1首先采用煤气发生炉，利用煤制气方法生产“DRI”。其结果是将碳氢化合物（C、H、O）经过脱硫净化和水洗涤后，将燃气输送到竖炉端的燃气输送装置中，由点火装置点燃，加热还原炉体，为外热式煤气加热法。

5.2还原海绵铁的生产作业过程是在不停的运行，还原的海绵铁也在不停地进入水冷却区段冷却（热传导锅炉）。将海绵铁内的热质交换传出，被水吸收，生成饱和蒸汽析出，做汽轮发电机组能源，产出的电力输送到厂内自备电站，再送入各个生产区配电室，用于电加热生产“DRI”。

5.3“DH-DRI”生产作业过程中相互利用因素，为连续运行，是还原产物携带自身热质，在冷却区段内进行不停的向下移动，热质也在进行着不休止的热质转换，致使“DRI”降至常温出炉。热量被水吸收转换成热能量，能够保持足够的能源，持续持久发电，用于海绵铁（DRI）生产。

5.4“DH-DRI”生产作业过程管理，采用MES技术网络架构“DH-DRI”企业，实施信息化集成软件管理系统。建立操作生产作业指挥平台实施执行管理。MES系统主要涵盖全产线生产作业过程。还涵盖着炉体温度、上料系统、出料系统、配料系统、控水系统等。其中主要包括生产计划管理、物流管理、库房管理、财务管理等。以数学形式编入数据库，数据库接口与计算机紧密连接集成执行生产作业环境。

6.DH-DRI装备发展远景

“DH-DRI”生产装备在国内外尚属首例。符合钢铁工业生产条件。在吉林省延边州和龙市成立了“吉林高科还原铁有限公司”。在此期间公司要组建起六大专业技术团队。一、设备制造团队；二、工程建设团队；三、设备安装团队；四、ERP系统架构实施团队；五、生产作业团队，六、维修服务团队。形成一个具有高标准、高素质、高文化、高智能管理队伍。

传统炼钢工艺的前沿环节主要是高炉炼铁。高炉炼铁主要环节是烧结、炼焦、高炉炼铁三大必要工序，能耗占吨钢综合能耗85%左右。钢铁领域是当今社会环境的主要污染源。是治理节能减排的重点领域。

直接还原“DRI”，以非焦煤或天然气、煤制气代替焦炭作为炼铁主要能源，原料用全铁较高，生成温度较低的球团矿取代高温的烧结矿，对我国钢铁产业结构优化，节能减排有着重要意义。

直接还原称作“非高炉”炼铁。其工艺的关键是：资源较广泛，价格较便宜的煤代替焦炭能源。以品位较高、生成温度较低的矿粉和球团矿代替了烧结矿。改进了炉料技术，从源头上进行了能源改造。海绵铁是将铁矿石在固态状况下直接还原为单质铁。比高炉生产铁水温度低，渗碳少，但因Si、AI和S、P、Mn、Mg等元素仍以氧化物形态存在，化学成分不符合钢的要求。还须在电炉或转炉及其它装置进一步熔炼，属于二步法炼钢。

生物质气化炉设计要点篇4

关键词：烟梗；低速流化床锅炉；研究分析

引言

本锅炉采用特殊的循环流化床技术，以废弃的烟梗作为燃料，使其变废为宝，节省了大量化石燃料。本锅炉针对烟梗的热值低、含有焦油及烟碱等有害物特点，在循环流化床锅炉炉膛后部串联两级燃尽室，烟气在炉膛与燃尽室中呈“N”型流动，大大的延长了燃料的燃烧时间，能保证燃料中的挥发分燃烧充分，使得烟碱、焦油等有害物质充分分解燃尽。通过飞灰循环系统，使未燃尽颗粒参与循环燃烧，进一步提高了燃料的燃尽率，提高锅炉热效率。

1 低速流化床结构

锅炉采用单锅筒横置式的自然循环水系统，烟梗由炉前螺旋给料机进入炉膛，经过加热的一次风经布风装置进入炉膛，两者混合燃烧，烟气在炉膛内向上流动至炉膛出口，然后转180°进入第一燃烬室向下流动，至第一燃烬室出口再转180°进入第二燃烬室向上流动，至第二燃尽室出口时，在水平方向转90°进入旋风分离器，进行气固分离，被分离下来固体颗粒，经U型阀送入炉膛进行循环燃烧。由旋风分离器中心筒出来的较洁净的烟气进入尾部烟道，自上而下依次经过蒸发受热面、省煤器、空气预热器后，进入除尘器，最后经引风机由烟囱排出。

在第一、二燃尽室下部设计有积灰室，将惯性分离下来的灰收集起来。锅炉的通风方式采用鼓风机和引风机的平衡通风方式。只有一次风通过空预器加热，二次风为冷风。

2 设计参数及依据

锅炉设计时，确定以下列数据作为设计依据。

2.1 设计参数

（1）额定蒸发量 15t/h。（2）额定蒸汽压力 1.25Mpa。（3）额定蒸汽温度 194℃。（4）给水温度 104℃。（5）冷空气温度 20℃。（6）排烟温度 158℃。（7）锅炉设计热效率 85.2%。（8）排污率 5%。（9）排烟处过量空气系数 1.4。（10）一二次风配比 60：40。（11）安全稳定运行的工况范围 70%～100%。（12）燃料消耗量 3632 kg/h。

2.2 设计燃料为：烟煤+烟梗

烟梗燃料特性如下：可燃基挥发份 Var=56.3%；低位发热量 Qnet.v.ar=11300KJ/kg；收到基碳 Car=30%；收到基氢 Har=6.1%；收到基氧 Oar=29.8%；收到基氮 Nar=1.8%；收到基硫 Sar=1%；收到基水份 War=16.8%；收到基灰份 Aar=14.5%。

3 主要部件

3.1 锅筒及内部装置

锅筒直径φ1200mm，壁厚20mm，材料为Q245R（GB/T713）。锅炉水位在锅筒中心线处，水位最大波动值为±50mm。在锅筒顶部安装有两只弹簧安全阀，在锅筒上还设置有加药、连续排污、紧急放水装置，以及启动、停炉时需要的再循环管座、水位平衡容器及水位计。

3.2 水冷系统

水冷系统由炉膛、燃烬室和对流管束组成。

（1）炉膛的高度×宽度×深度为11860mm×2050 mm×2460mm，炉膛采用光管加鳍片膜式水冷壁结构，水冷壁管子采用φ51×4、材料20（GB3087-2008），管子节距为100mm。膜式水冷壁结构的优点是密封性能好，减少漏风，提高锅炉效率；可以采用敷管式轻型炉墙，节省筑炉材料。沿炉膛高度方向上布置多层刚性梁，保障整个炉膛的刚性，并能抵抗炉内正压燃烧引起的水冷壁变形。

布风板标高为5275，在布风板上采用钟罩式小风帽，风帽座材料采用1Cr18Ni9Ti，头部材料采用ZG8Cr26Ni4Mn3N，精密浇铸，错列布置，使用温度可达1100℃，具备较长的使用寿命。左、右侧墙水冷壁在布风板处向左右形成8°的锥段，形成燃烧室密相区。

由于烟梗的挥发份很高，密度小，因而大量的可燃气体和细粒子易被夹带进入稀相区，需要与空气及时混合。因此在炉膛稀相区下方设置高速喷入的二次风，二次风来自二次风机的冷风，风压5000-6000Pa，形成强烈气流，延长气体和细小颗粒在炉内停留时间，加强可燃气体和二次风的强烈混合，提高燃烧效率。

在水冷壁下集箱布置定期排污管路，在每个水冷壁下集箱布置二条定期排污管路；每条管路中串联设置2只截止阀，截止阀均采用DN40。定排管路最终汇合于定期排污母管集箱。

（2）燃烬室布置于炉膛左侧，由下行和上行烟道组成，四周为膜式水冷壁。

（3）对流管束布置于尾部烟道竖井中。从锅筒引出2根φ219×8的大直径集中下降管与对流管束的下集箱相通，保证对流管的供水，对流管由前后两排φ60的排管及其每根上面焊接的15排φ32的管子组成，管排与水平方向的倾角为15度，其中的汽水混合物通过管排汇入出口集箱，最后通过导汽管汇入上锅筒。

3.3 旋风分离器和返料器

燃烬室后部布置了一个旋风分离器，采用了进口水平烟道，使进入的烟气进行离心分离，将气固两相流中的大部分固体粒子分离下来，通过料腿进入返料装置，继而送回燃烧室，分离后的较清洁的烟气经中心筒，流入连接烟道，最后进入尾部对流受热面。旋风分离器下端装有返料器，用以回路密封并将分离器分离下来的固体物料，返回燃烧室，继续参与循环与燃烧。

3.4 钢架和平台扶梯

该锅炉采用框架式钢制构架，构架按7度地震区设防，全部构件采用焊接连接。适合室内或半露天布置。锅炉构架按其作用可划分为三个部分，即顶板系统，柱、梁及支撑系统和平台扶梯系统。顶板系统由顶板梁、水平支撑等组成，形成一个刚性较大的顶板梁格，用以完成对本体部分各部件的支吊。

柱、梁及支撑系统，承担由顶板传下来的载荷，并将其传到基础上，并且还要承受风、地震及水冷壁热膨胀力等水平力的作用，根据锅炉本体结构特点和受力形式，设有多片垂直框架和水平支撑，它们具有良好的强度、刚性和稳定性平台扶梯的布置是以方便运行、检修为原则，主要分布在锅炉的两侧，采用双通道环行布置。

整个钢架共有8根钢立柱，柱顶为整体式框架，用于吊挂水冷系统、尾部省煤器受热面支撑于钢架横梁上，锅炉全部重量通过横梁、钢柱传递到地基上，是典型的前吊后支结构。

3.5 炉墙

炉顶及省煤器穿墙管处采用特殊的密封结构，使锅炉整体具有良好的密封性能。该炉炉膛部分采用敷管炉墙结构，外表面加外护板，尾部烟磨道下部采用轻型砌筑炉墙，耐火砖采用榫槽结构，外配钢结构护架，以保证炉墙的密封性。燃烧室下部采用耐火可塑料现场捣打。锅筒、流化床、下降管、集箱及空气预热器、热风管道均采用不同的材料保温，以减少锅炉的散热损失，也起到安全防护作用。

3.6 省煤器

锅炉省煤器采用钢管式，顺列布置，以适应燃用生物质燃料灰分大，易结渣。管子规格为Φ32×3，材质为20（GB3087）。为了防止磨损在前两排装有防磨罩，保证了锅炉运行的可靠性。

3.7 空预器

空预器布置在对流竖井内，管束立式错列布置。管子采用φ50×2，材料为耐腐蚀的10CrNiCuP（考登管）。

4 本锅炉设计特点及关键技术

（1）烟梗属于生物质燃料，易于燃烧，但与常规的生物质燃料相比，烟梗在燃烧过程中，有大量的焦油析出，需要较高的温度和较长的燃烧时间才能燃烧充分。另外烟梗的挥发分高，需要及时提供充足的空气，同时有足够长的燃烧时间才能燃尽。本锅炉在炉膛在炉膛后部布置了两级燃尽室，相当于增加了炉膛高度，延长了焦油及其它挥发分的燃烧时间，同时在炉膛前后墙布置向下倾斜的二次风，加强扰动、及时补充空气，提高燃烧效率。

本锅炉使烟梗中的焦油在一次通过炉膛、燃烬室后，能基本燃尽，这样进入尾部受热面的烟气不含焦油，降低飞灰在受热面上的粘接性。本锅炉采用飞灰循环燃烧系统，进一步降低飞灰含碳量，提高锅炉热效率。

（2）针对烟梗中含Na、K等碱金属元素较多，燃烧后生成的粘接性强、易在受热面上粘结的特点，本锅炉采用以下措施，避免尾部受热面积灰：a.尾部受热面全部采用顺列结构，省煤器不用铸铁式或螺旋鳍片结构，而采用钢管式。b.设计合适的烟气流速，避免灰在受热面上沉积。c.在所有对流受热面处均布置对生物质灰有效的吹灰器。

（3）本锅炉炉膛下部浇注耐火耐磨浇注料，使该区域保持较高的温度，利于烟梗燃烧，燃烬室则采用膜式壁结构，使烟梗有充分的燃烧空间和时间的同时，燃烬室温度处于相对较低水平，避免生物质燃料燃烧后产生结焦、挂渣现象。

（4）空气预热器采用双回程立式结构，为防止烟梗燃烧后空气预热器产生低温腐蚀，管子材质采用耐腐蚀钢。

（5）本锅炉炉膛及燃烬室均采用全膜式壁焊接结构，旋风分离器及尾部烟道均采用轻型护板炉墙结构，密封及保温效果好，散热损失小，漏风少，锅炉排烟热损失小。

（6）旋风分离器分离下来的灰采用罗茨风机进行回送，返料顺畅、可靠。

5 燃料适应性

本锅炉在设计时，我们对布风系统、密相区受热面、辅机选型等方面对燃料适应性都有考虑。使燃生物质流化床锅炉可与煤、生物质混烧，或单独烧任一种燃料。

当燃用烟梗时，采用炉前螺旋给料机向炉膛加料。同时可通过炉前给煤装置向炉膛加煤，实现烟梗与煤的混烧。在炉膛的给煤和给料入口处均设置有播煤（料）风。

6 经济性

生物质气化炉设计要点篇5

[关键词]蓄热式；加热炉；燃烧；设计

中图分类号：TK513.5文献标识码： A

一、前言

在当前工业发展的过程中，钢铁企业为了适应其自身的生产需要，建设了各种类型的加热炉，加热炉的燃烧设计是加热炉设计的关键，也是蓄热式加热炉在使用过程中重要的经济指标。良好的设计能在一定程度上节约煤气的使用量，提高钢坯的加热效率，提高单位时间内生产效率。

二、蓄热技术原理和系统组成

1、蓄热式燃烧技术原理

蓄热式燃烧技术(又称“高温空气燃烧技术”，简称HTAC)是日本学者田中良一等人于20世纪80年代末提出的一种全新概念燃烧技术，它把回收烟气余热与高效燃烧及降低NOx排放等技术有机地结合起来，从而实现极限节能和极限降低NOx排放量的双重目的。蓄热式燃烧技术。蓄热式燃烧技术的主要特征是:

（一)采用蓄热式燃烧技术，交替切换空气与烟气或煤气与烟气，使之流经蓄热体，能够最大限度地回收高温烟气的物理热，从而达到大幅度节约能源(一般节能10%-30%)，提高热工设备热效率，同时减少对大气的温室气体排放(CO2减少10%-70%)；

（二)通过组织贫氧燃烧，扩展了火焰燃烧区域，火焰边界几乎扩展到炉膛边界，使得炉内温度分布均匀；

（三)通过组织贫氧燃烧，大大降低了烟气中NOx的排放(NOx排入减少40%以上)；

（四)炉内传热效率提高，加强了炉内传热，导致相同尺寸的热工设备产量提高10%以上；

（五)低热值燃料(如高炉煤气、发生炉煤气、转炉煤气等)借助高温蓄热的空气或高温蓄热的燃气可获得较高的炉温，扩展了低热值燃料的应用范围。

2、蓄热式燃烧系统组成

目前的蓄热式燃烧技术主要采用外挂蓄热烧嘴和独立换向控制技术，由蓄热烧嘴和换向系统组成，其中蓄热烧嘴主要包括:蓄热箱体、蓄热体、烧嘴砖；换向装置由换向阀和控制系统组成。蓄热式燃烧系统关键是蓄热体、烧嘴砖和换向阀的设计、选型和性能以及换向控制策略，这是加热炉能否可靠、安全运行的关键，是减少加热炉的故障和维护的关键，也是工程技术人员研究的关键。

三、理论分析与设计优化

根据使用的要求不同，加热炉的设计重点也不同，在进行蓄热式加热炉设计的过程中主要需要考虑喷口形状与结构设计；介质流量与压力设计；蓄热燃烧系统结构与布置；射流角度设计；管路设计等几个方面

1、不同炉宽加热炉的设计

蓄热式加热炉由于空气或煤气预热温度高,可述到1100℃,煤气预热温度已超过着火点温度,燃烧速度已不是限制性环节,加上燃烧温度可以高达2300℃以上,一混合就迅速燃烧,为了保护燃烧装置,一般不采用预混燃烧,基本采用扩散燃烧。而扩散燃烧的限制性环节是介质的混合,加上蓄热式加热炉是周期性供热和侧面引风机周期性排烟,介质的混合显得尤为重要,否则容易把煤气抽到蓄热室二次燃烧或随烟气排走。如何使介质充分混合,组织合理的燃烧火焰,是蓄热式燃烧设计的重点。

对于炉宽大于 12 m 的加热炉, 外置通道式虽然交叉射流设计作用可以加大, 火焰长度变短, 炉宽方向温度又不均匀。内置通道式由于受炉墙限制, 交叉射流角度和多喷口细流股设计都受到限制。在设计中除了要考虑以上技术手段, 关键要进行定量计算。对紊流扩散燃烧, 火焰长度与单一介质流速、流量无关, 主要取决于喷口直径和燃料种类, 根据Gunther 的经验公式：

式中: L 为火焰长度; d 为喷口直径; R 为空气和煤气化学当量比; ρo为燃料密度; ρf为烟气密度。因此在设计时考虑空气和煤气化学当量比是很重要的。当然强制侧排烟也是要考虑的一个重要方面, 不同的炉宽排烟设计是不同的, 尤其排烟抽力和调节幅度, 在实际生产中至关重要。

2、不同炉膛高度加热炉的设计

根据生产的需要，我们往往需要对炉膛进行改造，增加蓄热式燃烧炉的燃烧值，在改造的过程中往往会受到炉膛的结构和高度的限制，在不改变原结构的情况下就需要我们对加热炉内的燃烧系统进行合理的布置，对于炉膛较小的蓄热箱体只能采用水平布置，这就限制了蓄热能力，并且容易产生烟气短路。为了发挥垂直布置蓄热室中蓄热球体自密性好的优点,通过优化燃烧系统设计,对高度不够的小型加热炉采用n型结构,保持蓄热室垂直布置优点的同时,能实现钢坯上下双面同时加热。对高度够的大型加热炉采用k型结构,可提高系统可靠性,避免蓄热室短路的产生。对低温炉如连续退火加热炉采用B型组合式蓄热烧嘴结构。

3、端进出料与侧进出料加热炉的不同设计

目前,端进出料加热炉与侧进出料加热炉的蓄热燃烧设计,大都没有区别,由于没有考虑不同的设计,因而端进出料加热炉一会儿吸冷风,一会儿冒大火;侧进出料加热炉表现炉压高,损坏炉体结构。在设计时要考虑炉膛内部压力对换向瞬间炉口压力变化。

四、提高加热质量的技术策略

生产厚度120～300㎜钢坯，轧线对加热质量要求整个钢坯内部的温差不能超过30℃。为了能够提高钢坯加热质量，减少断面和长度温差：

图1 加热炉横断面图

1、加热区设置足够的供热量，根据钢种及冷热装的不同，按照钢坯的热传导系数的高低，合理供热。

2、加热炉设置为四个供热段，每段供热能力有较大的调节范围，可适应各钢种坯料的加热制度。

3、设置足够量的炉温监测点，实时监测各点炉温，方便调节。

4、各段水梁错位布置，相邻滑块错位布置。

5、蓄热式烧嘴设计充分考虑流速、喷口角度等，提高燃烧效率。

6、采用二级数学模型控制系统，精确控制炉温。

五、二级数学模型设计

生产的坯料种类、钢坯规格非常繁多，加热作为主轧线的前道工序，必须准确而及时地将板坯加热到工艺要求的温度和板坯均热度，在优质高产的前提下，尽可能减少燃料消耗和氧化烧损。在实现自动控制的基础上，应用了二级数学模型，实现多种功能：

1、根据生产轧制计划，智能分配钢坯装炉和出炉顺序；

2、根据生产产量变化，自动加热，实现炉温、炉压等的全自动控制；

3、智能模拟钢坯加热，计算出钢坯在不同位置时的外表和内部等温度值；

4、全线跟踪钢坯位置，实现物料跟踪；

5、实现轧线L2、L3和加热炉PLC通信，构成整体自动控制系统。

六、节能措施

加热炉的能耗水平直接影响轧钢生产成本。因此，针对上述问题对其形成原因进行分析，并提出节约措施。

1、延长烟气在炉时间，降低排烟温度。在降低烟气带走热量导致能量浪费，其主要做法是通过利用烟气预热空气和回收烟气余热。主要体现在几个方面:〔1)延长烟气在炉时间;

2、利用其温度通过换热器对其余热再利用;

3、减少煤气压力和热值波动。减少煤气压力和热值波动可从以下几个方面着手:减少公司非计划停机造成影响，做到检修有计划。根据检修计划合理调配煤气;在技术上采用煤气稳压装置，如增加煤气柜来缓解煤气供需平衡;增加热值仪加强煤气热值监控的同时，在加热炉燃料使用上可采用单一煤气或制定好煤气混合比例稳定煤气热值;在加热炉控制方面可提升燃烧控制技术解决煤气压力、热值波动影响燃料利用。

4、降低因烧嘴堵塞、腐蚀漏气导致能耗上升。降低因烧嘴堵塞、腐蚀漏气可从技术上和操作维护两方面入手。技术上从以下三方面入手:通过干法代替湿法减少煤气含水;提高脱硫脱焦效率;通过过滤提高净化水平;选择高性能耐高温材料。操作维护上:一是，根据轧钢工艺条件，尽可能降低出钢温度，减少待轧时间;二是，定期检修清理烧嘴内粘结物。

5、优化工艺降低烧嘴砖烧损。降低烧嘴砖损坏从以下两面入手:选择急冷急热、热震稳定性好的蓄热体;优化加热工艺制度，减少急冷急热;优化排产，减少因排产原因造成的急冷急热。

6、保证换热器稳定运行。换热器稳定运行需要做好以下几个方面:定期清理和维护换热器，避免因杂物或腐蚀导致换热器损坏;换热器采用抗腐蚀较好的合金，延长使用寿命;合理储备换热器备件。

7、减少炉底结渣和炉头、炉墙冒火。减少炉底结渣和炉头、炉墙冒火可从以下四方面入手:定期清理炉底结渣;控制炉内压力为低于20Pa的微正压减少炉底结渣;损坏炉墙采取灌浆修补避免出现炉头、炉墙冒火;c采取措施减少氧化烧损。

8、降低排气温度。它的利用效果受到炉长，空气预热温度，煤气预热等几方面制约。

七、结束语

在蓄热式加热炉燃烧的设计的过程中，我们要根据加热炉的类型对加热温度、煤气燃烧、空气利用、烧嘴类型等各个方面进行考虑，使其能适应不同类型加热的需要，满足生产需求。

参考文献：

生物质气化炉设计要点篇6

分解炉的使用方法

破碎后投放为基本、合理的使用方法。为防止破碎的处理材料飞散，将材料装入袋后再投入分解炉。投放量不得超过炉盖下方35cm处，为促进分解炉的有效运转，将不同处理材料切成三角形后再投入，这样能够促进分解炉的分解能力。

离子粉末的产生

可以分解的废弃物经过投料口，见图1，通过点火使导火球和磁性粉末点火后，废弃物在分解装置内经过特殊磁场和被分解的氧进行低温分解。低温分解8h后产生离子粉末，磁性离子粉末通过图1离子粉取出口处取出，离子粉末可以作为土壤改良木材使用。

可以分解处理的物质

塑料、塑料瓶、塑料袋、聚乙烯袋、发泡胶、报纸、杂志、纤维品、榻榻米、渔网、贝壳类、墙纸、地毯、轮胎等石油制品，处理的废弃物参数见表1。根据表1，废弃物达到了明显的减量效果，证明了磁力波分解装置在处理废弃物时分解的离子粉末，达到了设计的基准值范围内，磁力波分解装置在实践中达到了设计要求，是废弃物再利用的新型环保设备。

无法分解处理的物质

金属类、玻璃类、陶瓷瓶类、石膏板、水泥制品、液态物、含水量高的物质。

分解炉的运转与排气

判断炉运转情况的方法

用手确认分解炉侧壁的温度，判断炉内的分解（机能）情况。侧壁冷却时，认为炉内无分解物时投放材料，短暂开放点火口，确认分解炉的运转状况是否正常，确认正常后关闭点火口。分解炉内的离子粉经过震动后，部分落入底部，确保底部的堆积厚度在5cm以上。

排气、离子粉的性状管理

排气、排气塔的管理每月采取排气1次以上，实施排气成分的分析试验，排气中所含有害气体的参数见表2，防止其成为公害[3]。由干馏气体生成的焦油，用棉布吸收后投入炉内进行分解处理。排气塔中净化用的活性炭、除臭材料的废料，装入袋中投入炉内进行分解处理。根据上述参数磁力波分解装置是无害，新型环保设备[4]。

离子粉的采取利用

在对机器进行定时保养时，保养员回收离子粉。收集到的离子粉，给予其他研究所来分析成分，致使其能够成为实用化商品，增大利用范围。

分解装置和焚烧炉的特点

分解装置优点

只需少量的维修费，无公害，绿色环保。选择放置场地时无需考虑燃料和电气设备因素，可以设置于任何位置。分解处理后形成的粉末都可以有效利用，不会产生排放废气的物质。

分解装置缺点

处理含水比例较高的废弃物时，内部会充满环流气体，废弃物分解处理的时间变长，而且分解过程中容易产生焦油阻碍分解，导致分解效率降低。

焚烧炉优点

显著的减量化效果，焚烧处理可以彻底消灭垃圾中的病菌，严格处理后的烟气可以达到排放要求，无害化程度高。垃圾焚烧过程中产生的高品质热能回收以后，可用用来发电和供热，产生良好的资源化效益。

焚烧炉缺点

高技术意味着高成本，运行、维护成本高。对垃圾的成分、含水量、热值要求较高，限制了其他使用范围。焚烧过程容易造成二次污染，尤其是产生二恶英引起人们的关注[5]。对垃圾贮存与灰渣冷却过程中产生的污水和灰渣的处理代价昂贵，大大增加了焚烧系统的复杂性。

焚烧炉和分解炉的运行费用比较

生物质气化炉设计要点篇7

中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0338-021、生物质颗粒的燃烧与结渣特性

生物质成型颗粒燃料是经过压制粘合而成的，其密度远大于原生物质。成型燃料的结构与组织特征决定了挥发分的析出速度与传热速度都很低。生物质成型燃料的燃烧过程可分为干燥脱水、挥发分析出、挥发分燃烧、焦炭燃烧和燃烬几个阶段。其燃烧过程是：1）燃料进入燃烧室内，在高温热量（由前期燃烧形成）作用下，燃料被加热和析出水分。当温度达到约250℃左右，热分解开始，析出挥发分，形成焦炭。气态的挥发分和周围高温空气掺混首先被引燃而燃烧，进行可燃气体和氧气的放热化学反应，形成火焰。2）成型燃料表层部分的碳处于过度燃烧区，形成较长火焰。3）焦炭扩散燃烧，燃烧产物CO2、CO及其气体向外扩散，CO与O2结合成CO2，在表面进行CO的燃烧，在层内主要进行碳燃烧，在表面形成灰壳，并随着燃烧，燃烬壳不断加厚。当可燃物基本燃尽，在没有强烈干扰的情况下，形成整体的灰球，灰球变暗红色成为灰渣，完成整个燃烧过程。在炉内强烈气流的干扰下，则有一部分细碎燃料，以飞灰形态随烟气逸出炉内。

生物质颗粒燃料本身的灰分中含有钙、钠、钾等离子，这些离子在燃烧过程中容易形成渣层，且灰的软化温度较低，因此燃料本身的特性决定了结渣的特性和程度。燃烧过程中燃料层的温度，炉膛温度，燃料与空气混合不充分以及锅炉超负荷运行是造成结渣的重要因素。生物质颗粒中还含有氯、硫等元素，对钢材有腐蚀作用。

2、固定炉排燃煤锅炉改燃木柴、生物质颗粒等

2.1 改燃木柴

在节能和环保要求日益严格的今天，部分地区已不准许安装蒸发量较小的固定炉排燃煤锅炉，而原燃煤的固定炉排锅炉也要进行改造。因此，新装的固定炉排燃煤锅炉有部分直接燃用木柴、木板等，出现的问题有：

1）木柴燃烧过快，添加燃料时间短。木柴一般呈块状，开始燃烧时需要大量空气，后一阶段需要空气量减少，过量空气变多。

2）多数炉门处于常开状态，增加了漏风和散热。

3）炉膛容积小，火焰较高，烟气流速快，烟气流程短，排烟温度较高。在进行测试时发现，燃烧时排烟温度常超过300℃。

4）燃烧过程扰动不足，烟气中CO含量高，未燃尽的碳颗粒较多。

5）燃烧中空气分布不均匀，对水冷壁的冲刷严重。

这些问题一方面给锅炉带来了安全隐患，严重时会使锅炉积灰结焦甚至出现受热面变形的情况，另一方面，锅炉的热效率低下，燃烧不稳定，锅炉出力达不到使用要求。由于木柴、木板均为人工送料，锅炉运行的自动化程度较低，现场粉尘较大，操作环境差。

2.2 改燃生物质颗粒

这种锅炉改燃生物质颗粒一般要增加送料器，改变人工送料的方式。下面通过一个案例说明这种改造存在的缺陷。

在对某企业的锅炉能效测试中发现：锅炉经过改造，由固定炉排手烧燃煤炉改为给料机输送燃料的燃生物质颗粒炉，在测试中发现尾部烟气氧含量超过17%，并且经过多次调节也无法降下来，锅炉的配风设计不合理，炉内燃烧状况极差。经过观察燃烧过程，发现锅炉燃烧不佳的原因：

如图1示，燃料由锅炉前端位于炉排上方约0.6m高的送料口给入，为实现燃料均匀分布在炉排上，送料风风管鼓入大量热风将燃料颗粒吹撒在炉排上，而这一部分热风未能有效地参与燃烧反应，反而增加了过量空气，缩短了飞灰和可燃气体成分的停留时间，使其不能充分参与燃烧，降低了锅炉的热效率。

由一次热风管送入的热风不足，因而在右侧添加了一台鼓风机从底部供风，降低了风温，不利于燃烧。燃料在炉排上堆积过厚（图2示），难以燃尽并产生较多CO。因此这种设计极大的影响了锅炉的热效率。同时，该锅炉的尾部还增加了空气预热器，由于引风机的功率不足，导致炉膛呈微正压燃烧，炉内烟气冒出，导致炉墙部分位置出现烧黑的现象。

同时，由于固定炉排不是专门针对生物质颗粒进行设计和制作的，往往会出现生物质颗粒从炉排漏下去的情况，这样也增加了燃料的固体未完全燃烧热损失。

3、链条炉排锅炉改燃生物质颗粒的问题

链条炉排锅炉作为一种常见的锅炉结构形式，由于其运行稳定可靠、操作方便，使用中较为常见，这种类型的锅炉较多设计为燃烧烟煤的锅炉，燃烧形式为层燃。在实际运行中，有部分设计燃料为煤的链条

（1）当直接改燃生物质颗粒后，由于生物质颗粒密度小于煤，且挥发份含量远高于煤，其燃烧主要在炉排上部的空间发生，因此燃料在炉内的停留时间变短，许多焦粒和炭黑无法燃尽，还会造成整个火界后移，甚至引起尾部受热面部位二次燃烧。（2）链条炉排燃煤锅炉一般只有在炉排下方鼓入一次风，不设置二次风，而生物质颗粒挥发份的燃烧需要大量空气，因此会造成燃烧区缺氧的情况，产生较多CO。（3）受热面布置与生物质颗粒的燃烧情况不相符，造成换热效果变差，炉膛出口烟气温度高。（4）生物质颗粒的热值较煤低，燃烧温度低，燃烧强度小，不适宜较大的炉排面积，因此直接改燃生物质颗粒的煤炉会出现出力不足的情况。（5）由于鼓风一般偏高，而且生物质颗粒的灰分较轻，飞灰量变大。

结合生物质颗粒的特点及以上情况，改造要考虑到燃烧、积灰、结焦等众多问题，而不宜直接将燃料更换为生物质颗粒。

4、固定炉排锅炉改燃粉状生物质

在某些企业中，粉状生物质如锯末较易获得，于是将固定炉排锅炉改为燃粉状生物质锅炉。这种改造一般是在前端的人孔接上给料管，生物质粉末通过风力输送到炉膛中进行燃烧。通过分析，这种改造会存在以下问题：

1）燃烧方式由层燃变为室燃，烟气流程变短，烟气中未燃尽碳颗粒和CO增多；

2）粉状生物质燃烧系统点火程序不完善，存在点火爆燃现象，且木粉加料仓没有防火防爆装置；

3）燃烧中的颗粒和生物质中的杂质冲刷水冷壁，易造成较大磨损；

4）容易结焦。

5、燃油锅炉改燃生物质

这种改造的燃油锅炉一般为卧式三回程结构（图3），然后在锅炉前端加装采用水冷的生物质颗粒燃烧机，燃烧机采用固定炉排，生物质颗粒通过螺旋给料机给入，燃烧后产生的高匮唐进入锅炉炉膛和烟管换热，接着进入省煤器换热。这种锅炉存在的问题包括：

1）部分生物质颗粒燃烧机不成熟，无相关的型式试验即投入使用。生物质颗粒在燃烧机内气化后产生的可燃气体携带大量的生物质粉尘进入炉胆，对炉胆造成不同程度的磨损，当引风机和鼓风机匹配不佳时，生物质灰分容易在烟管里沉积。

2）炉胆前部布置过多的卫燃带，燃烧机出来的气流温度高，容易烧塌卫燃带，加上气流温度达到灰分的熔点，灰分容易粘附在受热面上，燃料含硫量大时，长期作用对受热面造成腐蚀损坏，同时灰分中含有的碱金属离子也会对受热面造成腐蚀。

3）燃烧机与锅炉不匹配，锅炉不能全部吸收燃烧机产生的高温气流，使锅炉及其辅机长期处于超负荷状态，造成烟管越堵、风机越大、积灰越多的恶性循环。

4）生物质燃料与油不同，灰分含量大，燃烧后的烟气传热特性与油燃烧后的烟气传热特性存在不同。改造的锅炉未经科学的热力计算，多凭经验估算。

5、总结

由于燃料特性存在较大不同，无论什么型式的燃煤、油锅炉直接改为燃生物质锅炉而不进行设计或相应改造，一般都不能取得较好的效果。要克服以上存在的问题，要针对燃料的特点对燃烧系统、烟风系统、除尘系统等进行改造，才能实现锅炉安全、经济地运行。

生物质气化炉设计要点篇8

【关键词】电气设备；运行安全

锅炉是具有高温、高压的热能设备，是特种设备之一，在机关、事业企业及各行各业广泛使用，是危险而又特殊的设备。一旦发生事故，涉及公共安全，将会给国家和人民生命财产造成巨大损失。锅炉房内的电气设备一般情况下涉及到引风机，鼓风机，循环水泵（系统水泵），锅炉加水泵，水位计，自动水位探测及控制设备，锅炉加煤（油、气）设备，软化水设备及这些设备的电路铺设。科学合理地拔出锅炉房内电气设备的不安全隐患，有非常重要的现实意义。

1.当前锅炉房电气设备运行现状

当前我国对锅炉房内的电气设备安全运行重视度还不够，比如说不重视某些电气设备的型号和安放地点，使得锅炉房各个不同的建筑物和构筑物的环境与电机、起动控制设备、灯具和导线型式不是很适合，举个例子在煤粉仓、制粉系统类型的锅炉房，它的电气设备要求必须是隔爆防爆型；而像水泵房、水处理间这样的锅炉房，它的电气设备必然是要求具备防潮、防腐蚀性能，以防止表皮被腐蚀从未导致漏电等不安全事故的发生。

第二点最应清楚认识到的应是电气线路铺设的合理性。当前有写锅炉房的施工人员没有正确认识到这一点，普遍存在把电气线路设在汽水、水水换热器、蒸汽或热水管理、热水分水缸、分汽缸的附近或上方，有的在高温、潮湿、粉尘、腐蚀场所采用明线铺设。要知道这些地方的温度在某些时候是很高的，电线的塑料表皮极易被溶解从而引发事故。其次常见的现状就是事故不能被及时发现，主要原因就是在装设锅炉水位表、锅炉压力表、仪表屏和其他主要操作的地点和通道处，或是照明照度值不够，或是缺乏事故照明。从而等事故发生了，导致来不及挽回，造成重大的经济物质损失。日常检测和维护管理是当前人们最不能确保完成的任务，但这在预防事故发生起了特别重要的作用，因为有的时候会发生锅炉房烟囱避雷针的引下线、电气系统接地保护线及液体燃料管道静电接地装置，引下线（接地线）可能会发生断路，或是接地处被腐蚀接触不良。综上所诉，当前我国锅炉房所存在的安全隐患主要是除了个别技术的存在的问题外，大多是人为导致的因素。比如说施工安装没有按照设计要求进行，或是建后疏于管理，或是企业对设备进行维修、更换时擅自更改原设计所致。

2.电气设备正常运行的注意点

2.1硬件设备上的整治

应当因材施教，因地制宜。对于不同环境下的不同锅炉房，采取不同材质、性质、要求的电气设备。对于可以淘汰的型号以及故障频发的电气设备应有计划的及早淘汰并更新，对于布局不合理的设备，可以要求技术人员重新设计、检查，在保证原有功能即控制方面不变的条件下，对不适当科学的安排进行调整更换，拔除所存在的可能性的安全隐患问题。在电路铺设这一方面，某些地方比如说锅炉的表面、烟道的表面、热风道及热水箱和其他载热体的表面，它们的平均温度一般都在40～50℃或以上，电路的表面一般情况下为塑料，这样的温度会导致线路绝缘过热而加速绝缘损坏，正常情况下电路的铺设应避免沿上述表面敷设。z在逼不得已的情况下，即电线线路必须沿载热体表面铺设时，设计人员和施工人员都应谨记采取相应的隔热措施。一般情况下在锅炉房内、水处理间、配电间内的电线线路适合采用包裹金属管式电缆布线，值得注意的是电线的接线处不能暴露出来。

2.2人为因素的注意事项

日常检查和定期维修对于有些人来说，觉得没有必要、浪费时间，殊不知这样的行为就像是一根导火线，最大的责任不在于你，但你也逃不了干系。“责任到人，考核到人”强化组织保障，是一项可行的措施，能强制要求人们以自己的工作为重点，减少偷懒情况的发生，其次应严格贯彻公司“逢停必检”的要求，本着“宁繁不简、宁细不滥、全面检查、把握重点”的工作原则，对小组人员划定“责任田”，尽量避免交叉检查和互相依赖，实施严格的考核制度，令攻坚人员时时感觉“头悬利剑”。除了日常检查外，配电室的状态也应得到重要的关注，它是整个电气设备的核心，工作人员应该保证配电室的门、窗关闭，为了防止一些小动物比如鼠、蛇的侵入、咬啮，配电室与室外相通的洞、通风孔及地下电缆沟应添加网罩装备，将这些动物排除在外。配电室的防护等级有其相应的标准，锅炉房的配电室的防护等级不宜低于GB4208-84《外壳防护等级分类》的IP3X级，对于雨雪天气还要注意直接与室外露天相通的通风孔会不会飘入这些物质。

2.3加强电气设备运行防护

防患于未然，未雨绸缪，是每个人都知道的事实，但每次锅炉房内发生或大或小的事故有八成原因是由于没有及时排检。出于这个问题，工作人员可以被强制要求根据受热面特点，制定锅炉设备重点检查项目及周期表，大、小修时全面检查，临检抢修时重点检查，充分利用每次停炉机会发现和消除潜在隐患。聘请系统内业绩较好的专业防磨防爆检查人员充实检查队伍，提高检查效果。在此基础上，摸索出以检修队伍、外聘防磨防爆专业小组。具体步骤如下，首先由检修队伍进行第一轮检查。其次，外聘的防磨防爆专业队伍与检修队伍“背对背”交叉检查。再次，本公司小组第三遍排查。在解体汇报会上，三方互通检查结果，制定检修策略，逐条落实整改。第四步，把好验收关。三方人员共同验收检查结果和整改情况。第五步，三方人员共同检查水压试验结果，确保试验合格，炉管无泄漏、无残余变形。“三五”防护因地制宜、全面覆盖、步步递进，确保锅炉房电气设备及其他设备的检查全方位、零遗漏。

3.结语

锅炉房作为一种能量的转化装置，小到家庭社区，大到公司企业、机关，它的应用已经和我们的生活密切相关。它承载着巨大的能量来造福人类，却也由于人类的疏忽或其他原因，给人来带来某些方面的经济甚至人员伤亡的损失，随着时代的推移，事故的频发，锅炉房的安全性也得到了应有的重视，但在重视其本身性能的基础上， 人们切不可以偏概全，设计到锅炉房内的每一个细节都应得到相同程度的重视，当前出于电气设备不安全运行的情况，人们应该逐渐将视线聚焦于此，并做到防患于未然。

【参考文献】

生物质气化炉设计要点篇9

关键词：燃气 锅炉 供暖 应用

长期以来，我国在能源的生产和消费中，煤的比例占70%以上，而以煤炭为主的能源和热源造成了我国严重的大气污染。由小型燃煤锅炉向集中区域性大中型燃煤锅炉集中供热的转变，在减少污染和节约能源方面起到了促进作用，是在20世纪80年代大力提倡的供暖方式，这种供暖方式在当时所起作用是不可低估的。能源结构的调整，逐步实现从煤向油、气等洁净燃料的转变。区域锅炉房集中供热在相当长的历史时期仍然是供热采暖的主流设备，因此，提高燃气效率、降低烟尘污染，实现洁净燃烧，是当前重要的研究课题。

燃气锅炉房区域供热是指一个或几个小区的多个建筑共用一个燃气锅炉房采暖，采用二次热网，设有中间换热站，外热网规模较大，采暖面积可达数百万平方米，烟气高空排放。这种供热方式与传统的燃煤锅炉房区域供热除燃料不同外，没有本质的区别。

燃气锅炉房区域供热的优点是可实现集中管理，方便维修和用户使用，对污染物可实现高空排放。对煤改气的项目，可直接利用原有的供热管网系统和锅炉房附属设备，节省初期投资；缺点是：①锅炉热效率相对较低，外网和换热站热损失和热媒输送动力消耗大，污染物排放总量大。②系统调节不灵活，外网投资大，不能直接解决热计量问题。③在建设初期系 统利用率低。④集中供热系统末端无计量和调节手段，统一按照供热面积收费。⑤水力失调严重，因水力失调造成部分用户采暖温度过高和部分用户受冻。温度过高用户一般采用开窗 散热法调节室温，造成8%-15%的热损失。特别是不同使用性质的建筑混在一起，按同一水平供热，由于无调节手段，办公楼、学校等夜间和假期照常供热，宾馆有人无人照常供热，浪费能源。

由于外网的热损失大于分散燃气锅炉采暖，平均的采暖温度也高于家用燃气锅炉单户采暖，北京地区采暖的耗气指标为10-14m3/m2。耗气量高的原因主要是外网和换热站的热损失 大，不同使用性质的建筑混在一起供热造成的。在污染物落地浓度要求较严格，分散采暖排放污染物落地浓度超标时，可采用燃气锅炉房区域集中供热，但对烟囱高度有要求，需经过计算确定。在欧美地区很少采用燃气锅炉区域集中供热，一般都是热电或冷电联供。俄罗斯等国也逐步地把燃气过度集中供热，改为分散供热，以节约能源。

在我国大中城市，提高能源利用率，逐步改燃煤为燃气等清洁燃料是势在必行的。国际上天然气已经继煤炭、石油之后，成为第三大商品能源。 北京市近年来大规模调整能源结构，进行煤改气工程，正是这种大趋势的体现。

小区域燃气锅炉集中供热是一种分散式燃气采暖，分为模块化采暖和分散集中采暖，一个建筑单元、一个建筑使用一个燃气锅炉房采暖称为模块采暖（也称为单元式燃气采暖）。 多个相邻且使用性质相同的建筑使用一个燃气锅炉房采暖称为分散式集中采暖，其特点是有一次热网直供。

其优点是：①建设灵活，燃气锅炉集中管理，方便维修。②每个系统供热面积小，便于调节和控制。对于使用性质相同的建筑，特别是学校、办公楼等公用建筑，使用这种采暖方式可以根据建筑的使用特点来调节控制采暖温度和采暖时间， 特别是不需防冻或防冻时间短的地区，根据作息时间控制采暖时间非常有效。在节假日或无人的夜间可降低采暖温度或停止采暖，节约燃气和运行费用。小区域集中供暖外网规模小，无中间换热站，热损失或动力消耗小，易克服水力失调，能节约能源，综合采暖效率一般为80%-90%。这种供暖方式属于分散采暖，在欧美是一种广为流衍的采暖方式，烟气可集中排放。

其缺点是：占用单独的锅炉房，锅炉及锅炉房散热损失不能利用。对住宅楼不能直接实现分户计量，末端无调节装置，当室内过热时，用户开窗散热而不是关小暖气，有部分热量损失，一般为8%-15%，但低于区域燃气锅炉采暖，供热效率低于单户采暖，高于区域锅炉房 采暖。这种采暖方式锅炉数量多，管理分散，NOX（氮氧化物）的排放总量高于家用燃气锅炉采暖。

由于有外网的热损失，平均的采暖温度也高于家用燃气锅炉单户采暖，目前一般不设末端控制装置，因此也会产生一定的热量损失。

这种采暖方式对公共建筑、商用建筑采暖和集中住宅区非常适合。在运行过程中，根据 建筑的使用情况控制采暖温度和采暖时间，节约燃气，减少污染排放量，降低运行费用。

在燃气锅炉中，铸铁组合式模块锅炉小区域集中供热具有很强优势。模块低压燃气锅炉集中供热，有保护环境、持续有效供热、运行安全可靠、经济适用等优点。

（1）简洁轻便一一模块锅炉体积小（635mm×721mm×809mm），质量为296kg/台（以美国凯热威GG399HEC型为例），可安装在地下室或屋顶上，节省了占地面积。

（2）价格低廉一一模块锅炉设备安装费用偏低，约为45元/O。通过有关专家详细测算， 比城市热网集中供热减少约15元/m2。

（3）保护环境――锅炉燃烧充分，燃烧率达到99.95%，经北京环保部门测定，一氧化碳排放量低于500×10-6（体积分数），符合北京现行烟气排放标准。该锅炉采用预混式燃烧 器进行大气式燃烧，运行时无震动，噪声极小。

（4）安全可靠――该炉设有气、水、电三路控制、全自动、连锁。每一模块都配有高温控制和防爆控制器、高质量安全阀，是消防、劳动部门认可的安全型锅炉。

（5）节约能源一一模块锅炉热效率超过90%，模块锅炉分段启动，根据供暖系统中热负荷的变化自动启闭每一台锅炉。运行中当一台锅炉达到满负荷时才启动下一台，调节方便，从而降低燃气消耗。小区域供热大约2万～3万m2建筑设置一个锅炉房，减少室外供热管线，降低管网热损失。

（6）使用寿命一一该炉体采用耐高温特殊掺铝铸铁，热膨胀系数小，耐高温、抗酸碱、 耐腐蚀，寿命可达50年。

（7）设备模块化、零配件标准化，所以安装维修简便，自动化程度高，可实现无人固 定值守，派人巡视即可。

（8）运行费用――根据实际测算，北京地区供暖季22元/O，处于其他热源与设备的中档位置。

参考文献：

[1]《铸铁锅炉的经济发展前景》，张霞 王静， 2009年8月《合作经济与科技》

[2]《燃气锅炉烟气热损失及冷凝余热回收》，王志勇，2010年6月《煤气与热力》

生物质气化炉设计要点篇10

关键词：火电厂；锅炉；炉膛；防爆

引言

锅炉在试运和运行中发生炉膛爆炸事故是屡见不鲜的，它不仅导致了机组非计划停机，危及机组的安全经济运行，还会造成严重的设备损坏和人员伤亡。因此，预防、减少和杜绝炉膛爆炸事故十分重要。

一、炉膛的内爆和外爆

（1）炉膛的内爆。当炉膛内负压过高，超过了炉墙结构所承受的限度时，炉墙会向内坍塌，这种现象称为炉膛内爆。随着大容量机组的发展和除尘、脱硫设备的装设及高压头引风机的使用，增加了锅炉内爆的可能性。防止炉膛内爆发生的主要方法是在锅炉灭火和MFT动作后初期提高炉膛驻留介质的质量，通常采取减缓燃料切断的速度（这与防止炉膛外爆相反），增加送风量和减少引风量等措施。因炉膛内爆事故在国内发生得较少，因此下面主要分析炉膛外爆事故。

（2）锅炉炉膛爆炸是锅炉炉膛、对流竖井、烟道、引风机等内部积存的可燃性混合物突然同时被点燃的结果，即因爆燃而使烟气侧压力升高，造成炉墙结构破坏的现象，也称为炉膛外爆。锅炉炉膛爆炸又可分为点火爆炸、灭火爆炸和运行中爆炸三种情况。炉膛内瞬间的燃料爆燃可视为定容绝热过程，应用能量守恒方程和理想气体状态方程可以推导出炉膛内爆炸时介质产生的压力。

其中，CV为炉膛介质的定容比热，V为炉膛容积，P1、T1分别为爆炸前炉膛内的介质压力和温度，Vr、Qr分别为积存在可燃混合物的容积和单位容积的发热量。从公式可以看出，炉膛内爆炸时产生的压力P2与可燃混合物积存容积和炉膛容积的比值Vr/V、可燃混合物单位容积发热量Qr和爆炸前炉膛介质的温度T1有关。从上面的公式可以看出，炉膛温度T1越低，爆燃后的压力越大。在锅炉点火启动初期，炉膛温度低，这时爆燃产生的破坏力将最为严重；T1越高，P2越小，当温度超过可燃物的点火温度时，燃料进入到炉内即被点燃，不会产生可燃物积存现象。对于煤等矿物质燃料，其着火温度大多数不超过650℃，一般认为炉膛温度超过750℃时不容易发生炉膛爆燃。

二、诱发炉膛爆炸的主要原因

理论分析和生产实践表明，发生炉膛爆炸需要三个必要条件：一是炉膛内存有可燃性燃料（可燃性气体或煤粉颗粒）；二是积存的燃料和空气混合物是爆炸性的，并达到了爆炸极限；三是具有足以点燃混合物的能源。三个条件缺一不可，否则不会发生炉膛爆炸事故。

（一）炉膛内可燃性混合物的积存

运行人员操作顺序不当，设备或控制系统设计不合理，或者是设备和控制系统出现故障，都可能发生大量可燃物聚集在炉膛内的情况，当遇到符合发生燃料爆燃的点火能（炉膛温度）时，炉内积存的可燃物会突然被点燃，其火焰的传播速度很快，积存的可燃性混合物几乎同时将被点燃，生成的烟气容积突然增大，一时来不及由炉膛排出，使得炉内压力骤增，超过了炉墙所承受的最大压力时便造成炉膛爆炸。因此，防止爆燃的主要方法是，防止可燃性混合物积存在炉膛或烟道内，而炉膛内有可燃性混合物积存时又应防止点火能的出现。可见，锅炉灭火时的MFT动作，迅速切断全部燃料，以及锅炉点火前按规定程序进行炉膛吹扫，是相当重要的。

（二）锅炉灭火或燃烧恶化

实践证明，锅炉灭火是导致炉膛爆炸最常见的原因。锅炉灭火是指炉内燃烧的突然中断。锅炉燃烧不稳往往是锅炉灭火的预兆。在锅炉辅机发生故障突然停运、燃烧器切换、炉内严重结焦掉渣、燃料性质突然改变或断煤以及火检闪烁、炉膛压力大幅波动、燃烧恶化等工况时，应特别引起重视，做到尽早发现及时处理。

三、发电厂炉膛防爆措施

（一）设置可靠的保护并严禁随意解除

（1）设置炉膛吹扫程序。在任何情况下，锅炉点火前，炉膛安全监控系统（FSSS）都必须执行炉膛吹扫程序。吹扫时要求吹扫风量大于额定总风量的30%，吹扫延续时间为5min，并以此吹扫风量作为点火风量。因暖炉期间的燃料量一般不超过额定燃料量的10%，这就使炉膛内的空气与燃料的比例偏高，即使送入的燃料未被点燃，也将被冲淡为不可燃的混合物，从而可以避免爆燃。此外，当锅炉因总风量低于额定总风量的25%而跳闸时，炉膛吹扫程序逻辑要求5min的强迫通风时间，只有待5min的强迫通风完成后，才能进行炉膛吹扫程序。当锅炉因两台送风机或两台引风机停运而跳闸时，炉膛吹扫程序逻辑要求15min的自然通风时间，只有待15min的自然通风完成后，才能启动引送风机运行，再进行炉膛吹扫程序。