由于生物質(zhì)成型顆粒燃料結(jié)渣的主要原因是灰熔點(diǎn)較低，在高溫下易聚團(tuán)結(jié)渣，因此可以通過供風(fēng)與燃料量的配合調(diào)節(jié)，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)，讓燃燒在溫度狀態(tài)下維持穩(wěn)定的溫度燃燒，保證不超過灰熔點(diǎn)溫度，便不會(huì)形成結(jié)渣。目前生物質(zhì)鍋爐通常有采用水冷或空冷爐排的結(jié)構(gòu)，結(jié)合自動(dòng)控制系統(tǒng)來降低爐排的溫度，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)成型顆粒燃料在低于灰熔點(diǎn)溫度下燃燒，控制結(jié)渣的生成，木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料如下所示：
丹麥某生物質(zhì)鍋爐企業(yè)回用煙氣風(fēng)冷技術(shù)設(shè)計(jì)運(yùn)行工況圖，精確控制爐膛溫度不高于700℃，整個(gè)燃燒過程幾乎沒有結(jié)渣發(fā)生。爐排下的通風(fēng)除了供給必需的空氣量外，還有一部分是來自煙囪的低溫?zé)煔�，煙氣溫度�?40℃以下。這樣設(shè)計(jì)的好處是，利用煙氣既起到冷卻爐排的作用，又不至于輸入過多的冷空氣降低燃燒溫度，增加熱損失。風(fēng)冷活動(dòng)爐排實(shí)物拍攝照片，由爐排中間風(fēng)孔供給燃料氧氣，既保證氧氣量充分又有預(yù)熱過程，從煙囪引出的低溫?zé)煔馔瑯右灿纱孙L(fēng)孔供給爐膛，同時(shí)起到平衡空氣量和降低燃燒溫度的作用。
同樣是歐洲的生物質(zhì)鍋爐技術(shù)，還有一些采用水冷爐排的設(shè)計(jì)方式。就是在爐排中間通入冷卻水，起到冷卻爐排的作用。典型水冷爐排代表是丹麥BWE公司的水冷振動(dòng)爐排技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用案例比較多，中國(guó)的國(guó)能生物發(fā)電鍋爐就是采用該技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)加工的，目前在中國(guó)已有近40座生物質(zhì)電站采用了該技術(shù)，運(yùn)行效果表明該設(shè)計(jì)可以有效避免爐排結(jié)渣。
2、機(jī)械除渣
現(xiàn)代生物質(zhì)鍋爐的設(shè)計(jì)，機(jī)械爐排除渣的應(yīng)用也很普遍，其設(shè)計(jì)理念就是定時(shí)振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)爐排，捶打或剪切等依靠外力破壞渣塊聚團(tuán)，避免結(jié)渣。如上所述的水冷振動(dòng)爐排設(shè)計(jì)就是采用了爐排的振動(dòng)來破壞渣塊的形成和聚團(tuán)。往復(fù)爐排應(yīng)用于生物質(zhì)鍋爐的設(shè)計(jì)也相當(dāng)普遍。
生物質(zhì)鍋爐燃燒過程依靠爐排模塊中心的活塞式推桿破渣的實(shí)物照片。該鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在爐排中心設(shè)計(jì)有活塞式破渣推桿，間歇式推動(dòng)該推桿，破碎聚團(tuán)的渣塊，避免結(jié)渣。該推桿中心有通風(fēng)孔與風(fēng)機(jī)相連，兼有通風(fēng)作用，既可提供燃料燃燒所需氧氣，又具有吹去灰渣功能，避免灰渣堆積。
3、改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免結(jié)渣
除了利用機(jī)械外力破除灰渣聚團(tuán)和降低燃燒溫度避免結(jié)渣產(chǎn)生的方法外，通過改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使燃燒溫度降低也是有效避免結(jié)渣的措施。比較成熟的設(shè)計(jì)思路是生物質(zhì)燃燒設(shè)備分段式燃燒理念的植入，首先在燃料輸入階段前端供給少量的空氣，讓生物質(zhì)成型顆粒燃料進(jìn)行熱解過程，低溫下（一般不高于650℃）揮發(fā)分在此階段大量析出，并有部分在此燃燒，更多的可燃?xì)怏w將在下一階段在受熱面區(qū)域與二次、三次空氣接觸燃燒，釋放熱量。
由于熱解溫度低于灰熔點(diǎn)，灰分形成后沒有遇到高溫區(qū)域，高溫區(qū)幾乎沒有灰粒聚集，這樣就不會(huì)在燃燒過程形成結(jié)渣，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上根本杜絕了結(jié)渣的可能。這種結(jié)構(gòu)現(xiàn)已廣泛用于生物質(zhì)成型顆粒燃料中小鍋爐，甚至一些炊事采暖爐也采用了這種設(shè)計(jì)，也有人把它叫做半氣化燃燒。爐排反燒結(jié)構(gòu)以及雙爐排下燃式設(shè)計(jì)就是采用的這個(gè)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的，都能很好地解決生物質(zhì)成型顆粒燃料燃燒結(jié)渣問題。
反燒蓄式熱鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖，其原理與雙層爐排反燒結(jié)構(gòu)相同，燃料由接觸爐排的底層開始小部分燃燒并熱解，上層燃料依次靠重力下沉至爐排，經(jīng)熱解后析出可燃?xì)獯┻^爐排在二次燃燒區(qū)燃燒。
4、加入添加劑混燃減少結(jié)渣
研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)原料灰熔點(diǎn)低的主要因素是灰的成分中含有大量堿金屬氧化物造成的，為了減少結(jié)渣，通過混合一些易于與堿金屬氧化物反應(yīng)并把堿金屬固定下來的添加劑，可以起到減少和避免結(jié)渣的作用。
試驗(yàn)證明，添加劑可以使灰熔融現(xiàn)象基本消除，可以減少結(jié)渣的添加劑很多，通過試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)合性價(jià)比來分析，原料易于采集的、比較理想的添加劑通常采用CaSO4、CaO、CaCO3等。 CaSO4可以將鉀以K2S04的形式固定于灰渣中；CaO、CaCO3能夠促進(jìn)系統(tǒng)中熔融態(tài)鉀的轉(zhuǎn)化析出，使底灰中鉀的含量相對(duì)減少，底灰變得比較松軟而不發(fā)生聚團(tuán)。以上幾種添加劑中，用得較多的添加劑是在生物質(zhì)燃燒過程中定量添加CaO，這項(xiàng)技術(shù)在丹麥等歐洲國(guó)家的生物質(zhì)秸稈鍋爐中已經(jīng)得到普遍應(yīng)用。
一定比例的生物質(zhì)成型顆粒燃料與煤的混燃也會(huì)減少結(jié)渣，這里不做探討。
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