一例烧锯末锅炉燃烧系统的成功设计
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摘要：根据锯末的特性及燃烧机理，以3500KW烧锯末有机热载体炉为例，介绍了烧锯末锅炉燃烧系统的设计方法。
关键词：锯末；燃烧系统；设计方法
中图分类号:TK223.6文献标识码：A文章编号：2095-2104
0 前言
随着国际社会对全球气候变暖问题的关注，以及国内节能减排步伐的加快，加之世界性能源紧缺，生物质燃料作为一种可再生能源，已经成为当今世界许多国家应对全球能源危机和生态环境危机的重要战略决策。
为了积极响应和贯彻国家的节能减排政策，实现节能消耗、减少环境污染，我公司组织大量的技术人员研制开发生物质锅炉产品，特别是燃锯末的锅炉，并努力使锅炉最大限度地提高燃烧效率，避免出现锅炉燃烧不充分、冒黑烟等一些列问题。
锯末是木材加工行业在木材加工时，因为切割而从树木上散落下来的树木本身的沫状木屑。把锯末作为锅炉燃料，既环保又节约燃料成本。我国木材加工行业每年产生上千万吨锯末，如何将其直接作为锅炉燃料，许多科研机构和锅炉单位一直在不断地进行探索和试验。
本设计的目的是解决锅炉煤燃料紧缺、燃尽率低、环境污染严重、运行成本高等问题，提供一种环保、燃尽率高、余热充分利用，降低能源损耗，提高加热设备的热效率，降低运行成本且结构简单的生物燃料喷射式燃烧技术的有机热载体锅炉。
设计参数及主要技术指标
锅炉热负荷：3500kw；
被加热介质：导热油；
介质锅炉出油温度：300℃；
回油温度：280℃；
设计压力：1.0MPa
冷空气温度：20℃
设计热效率：80%
燃料：锯末
锯末特性
2.1 锯末元素和工业分析
对锯末进行元素和工业分析，得到的结果如表1。
表1 锯末元素和工业分析结果
2.2 锯末的燃烧特性
燃料的品种和性能是锅炉燃烧设备及锅炉本体设计的主要依据。不同的燃料性能要求配备不同的燃烧室、炉膛及锅炉本体型式，随之采取不同的运行参数和操作要求。所以燃料特性，锅炉结构和运行方式是影响锅炉性能的三要素，而其主要依据是燃料性能。只有充分掌握燃料性能，采取相应的设计，运行措施，才能达到锅炉安全经济运行的目的。
考核燃料在炉内燃烧质量主要根据以下三个特性：着火稳定性，灰分结渣性和可燃物燃尽性。对于低挥发分，高水分，高灰分燃料要着重解决燃烧稳定性和燃尽性。对于灰熔融温度低的燃料要着重解决结渣性，当然有时它们是相互关连的，甚至是矛盾的。
查阅相关资料,锯末在160℃即可析出挥发分，在250-300℃即可着火燃烧，因此，锯末燃烧时，挥发分在焦炭着火之前就基本析出完毕，在炉内着火容易，但堆积起来通风不畅，不易燃尽。为此，如何使锯末充分燃尽是该燃烧系统的设计重点。
燃烧系统设计
如图1所示，锅炉由上部锅炉本体和下部燃烧室组成，工地现场组合。锅炉本体受热面由内外密排的圆盘管构成，内盘管为辐射受热面，外盘管和内盘管的外表面构成对流受热面，三回程设计。燃料在燃烧室内充分燃烧，产生的高温烟气在锅炉本体内换热后，进入除尘器内进行除尘，再进入气流式烘干机中加热锯末，最后经分离器进行气固分离后，烟气由引风机送至烟囱排入大气，锯末由螺旋输送机送至螺旋给料机1，再由鼓风机吹入炉膛。湿锯末由螺旋给料机2送入气流式烘干机。详述如下：
图1 燃烧系统PID图
由于锯末水分含量高，因此，为使锯末充分燃烧，必须先将锯末进行干燥处理；本设计中导热油锅炉排烟温度高，可以利用除尘后的高温尾部烟气，采用气流式烘干法将锯末干燥后再送入炉膛。
锯末在烟气流中烘干后，利用分离器进行气固分离，烟气排入大气，锯末收集起来后，用螺旋输送机输送到螺旋给料机1加料口上；
螺旋给料机1采用变频调节，当锅炉油温达到需求时，变频控制程序自动将螺旋给料机转速调慢，减少给料；当锅炉油温低于需求时，变频控制程序自动将螺旋给料机1转速调快，加快给料。
由于锯末为沫状木屑，适合用风送，因此采用鼓风机直接将锯末从螺旋给料机1出口处吹入炉膛。锯末燃烧喷口设计为花瓣状，锯末进入炉膛后，不会堆积，四处分散，飘飘洒洒，利于燃烧；
由于锯末挥发分高，因此，在炉膛喉口处增加二次风装置，加强燃烧。二次风是从火床上方以压力送入炉膛的强烈气流，其主要作用是扰动炉内烟气，增强炉内烟气相互间的混合，从而在不增大过量空气系数的情况下，减少q3和q4热损失；利用二次风的对吹，可以组织起烟气的旋涡流动，可以延长锯末在炉膛内的行程，又可使部分上浮锯末摔回炉内，有利于消烟除尘，降低飞灰损失；能使烟气按所要求的路线流动，从而达到延长烟气流程，改善炉内气流的充满度，控制燃烧中心位置，防止炉内局部接渣等目的；同时，二次风可以提供一部分氧气，帮助燃烧。
运行效果
锅炉安装完毕后，通过实际运行，该锅炉燃烧稳定，出力足，最终排烟温度为80℃，热效率非常高，完全达到了设计要求，为用户节省大量成本。图2 为安装后现场图。
结语
随着国家对工业锅炉节能重视程度的不断提高，研发适合我国国情的高效节能工业锅炉必将成为广大锅炉设计制造人员的工作重心所在，研发新型的高效节能工业锅炉也将是大势所趋，燃锯末有机热载体炉的研发成功，有利于有机热载体炉的发展。