燃煤锅炉混烧稻壳的改造与实践

机械制造 黄术翠， 等 燃煤锅炉混烧稻壳的改造与实践 燃煤锅 炉混烧稻 壳的 改造与实践 黄术翠 ， 王俊 ( 1 安徽博瑞特热能设备股份有 限公 司 ， 安徽 宣城 2 4 2 0 0 0 ； 2 南京净环热冶金工 程有 限公 司 ， 江苏 南京 2 1 0 0 1 6 ) 摘要： 针对我国作为农业大国的特征稻壳产量丰富， 但资源浪费的现像严重。由此展开对已 有燃煤锅炉的改造想法， 从而改变燃料结构， 达到资源合理利用， 节约煤炭能源， 改善环境并取 得 相应经济效益 的双 赢构 思。 关键词 ： 锅 炉 ； 稻 壳； 双赢 中图分类号 ： T H1 2 ； T K 2 2 9 6 文献标 志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 1 5 2 7 6 ( 2 0 1 3 ) 0 5 0 0 7 5 - 0 3 Re f o r mi n g a nd Pr a c t i c e o f Co a l -fir e d Bo i l e r M i x e d Bur ni ng Ri c e Hus k HUANG S h u c u i WANG J u n ( 1 A n h u i B r ig h t T h e r ma l E q u i p me n t C o ， L t d X u a n C h e n g 2 4 2 0 0 0 C h i n a； 2 N a n j i n g J i n g h u a n r e Me t a l lu r g y E n g i n e e r in g C o ， L t d N a n j in g 2 1 0 0 1 6 Ch in a ) Ab s t r a c t ：T h e r ic e h u s k y ie ld o f o u r c o u n t r y is r i c h ， b u t t h e r e s o u r c e s a r e w a s t e d A c c o r d i n g t o t h i s c h a r a c t e r i s t ic ， we a r e o f a i d e a t h at t h e ex is t i n g s t r u c t ur e o f t h e c o a l f i r e d b o i ler is r e f o r me d，S O t h a t t h e r e s o ur c e i s r e a s on a b ly us e d， t he c oa l en e r g y is s av e d ， t h e en vir o n me n t i s imp r o v e d an d t h e c offe s p on d i n g e c on o mic b en e f i t s ar e ob t a i n ed Ke y wo r d s：b o i ler ；r ic e hu s k；wi n win 0 前言 在我国南方 ， 有大量 以蒸汽为热媒的各种小型加工 厂， 这些企业一般规模不大， 蒸汽需求量大约在 1 t h 2 0 t h 之间。南方工业发达， 能源需求量大， 但我国煤炭主 要集中在北方， 因此南方用户用煤成本要高出许多。另一 方面， 南方是我国主要大米产地 ， 而且 由于复合饲料的发 展， 稻壳一度成为各厂家的负担， 价格极低， 因此许多锅炉 用户希望将 自己的燃煤锅炉改为燃用稻壳。 稻壳因其密度小 ， 易悬浮特性 ， 稻壳锅炉的开发设计 一 般会采用流化床形式。但是流化床锅炉一般结构复杂， 设备成本高， 而且需要较高的炉膛空间， 因此对小型炉来 说采用流化床形式存在技术难点， 而且经济性也较差。 因此根据稻壳的特点 ， 在锅炉的结构设计和运行方面 进行创新探索 ， 充分利用传 统链 条锅炉 结构简单 、 经济 实 用的优势， 开发设计适于燃烧稻壳的链条锅炉 ， 对小型锅 炉生产企业及锅炉用户来说 ， 都有极其重要的意义。 经考察了解， 并结合各方的锅炉设计经验， 自主开发 设 计了新型稻壳锅炉 ， 此锅 炉是 在原有 的 S Z L 1 0 -1 2 5 一 A 燃煤锅炉基础上进行改造而成。 1 改造方法 1 - 1 稻 壳特征 稻壳真实密度较小 ， 约 7 2 0 k s m ， 自然堆积密度更 小， 仅 8 0 k g m 1 6 0 k g m 。稻壳中各种元素含量及其物 理特性如下 ： Ca r ：3 4 13 7 6；Ha r ：4 2 44 8 9； Oa r ：3 0432 61； Na r ：0 1 51 8 8： S a r ：0 1 0 2；Ma r ：61 2 9 4； Aa r ：1 5 5 4-1 7 9 4： Q n e t ， a r ( M J K g 一 1 ) ： 1 1 6 1 3 4 ； V d a f ： 5 2 0 8 0 9 。 稻壳的燃烧特性： 1 )稻壳的挥发性极高， 温度在 2 7 7时就能着火； 2 )在 8 5 5左右， 稻壳的燃烧反应最有利 ； 3 )在燃烧温度达到 9 0 0时， 稻壳焦能形成一种 碳一硅络合物； 4 )稻壳焦在 8 5 5以下燃烧时， 燃尽时间长。 1 2 炉拱 改造 小型链条炉一般体积小， 炉膛容积小， 炉膛高度较低。 而稻壳密度小 ， 其表层在炉排上的燃烧状况为悬浮燃烧， 加之稻壳难燃尽的特点 ， 一般稻壳炉需要设置足够的悬浮 燃烧空间来强化炉内燃烧 ， 尽量延长稻壳在炉内的停留时 间以利燃尽。因此相比同类型燃煤锅炉， 应尽量加大炉膛 高度。 1 )前拱 ： 采用 低而长的前拱 ， 燃煤锅炉前拱覆 盖长度 一 般为0 I L 一 0 2 L ， 稻壳炉建议取 0 2 5 L 一 0 3 5 L ， 以炉排有 效长度为 =8 9 0 0m m为例： 燃煤锅炉前拱覆盖长度为 1 1 9 0 m m， 角度 4 0 。 ， 前拱 高度 1 4 0 3m m。 燃烧稻壳前拱覆盖长度为 1 5 0 0 m m， 角度 3 0 。 ， 前拱 高度 1 1 0 0 mm。 作者简介 ： 黄术翠 ( 1 9 8 4 一 ) ， 女 ， 安徽凤 阳人 ， 大学本科 ， 工程师 ， 从事工业锅炉及电站锅 炉的设计与改造。 Ma c h i n e B u i l d i n g g Au to m a t io n ， “2 0 1 3， 4 2 ( 5 ) ： 7 5 7 7 7 5 机械制造 黄术翠， 等 燃煤锅炉混烧稻壳的改造与实践 2 )后拱： 采用短而高的后拱， 燃煤锅炉后拱覆盖长度 一 般为 0 6 L 0 7 L ， 稻壳炉可适 当短些， 建议取 0 4 L一 0 5 L， 以炉排有效长度为 =8 9 0 0m m为例： 燃煤锅炉后拱覆盖长度为 3 3 5 6 m m， 角度 1 1 。 ， 后拱 高度 5 3 0m m。 燃烧稻壳后拱覆盖长度为3 3 5 6 m m， 角度 0 。 ， 后拱高 度 8 0 0m m。 按此尺寸改造炉拱结构如图 1 所示。 T 一 一 一 一 一 一 一 r - _ 。 一 一- 一一 十 一 I | 厂： 、 、 l I 1 1 l 9O 1 r 8 9 00 ( a ) 改造前 一_。 。一 _ _ - _- _- 一 + 一 r 一 。 封 3 3 5 6 崔 ， _ 。 厂 g- g E l 5 0O 8 9 00 ( b ) 改造后 图 1 炉拱结构 1 3 后水冷壁管焊防磨片 由于稻壳表层在炉膛内呈悬浮燃烧 ， 而且为了使其燃 尽 ， 尽可能的延长其在炉膛内的停留时间， 因此磨损较大。 为增大防磨效果， 除考虑加厚炉膛内的水冷壁管的厚度 外 ， 还可以在烟气接触较多的水冷壁管上焊防磨片。 2 锅 炉 在 操 作 过 程 中应 该 注 意 的 问题 锅炉的性能品质使用寿命， 除制造和安装外 ， 其使用 和管理也是一个极重要的因素。正确使用和管理以保证 锅炉经济安全运行。 2 1 使 用的燃料 本锅炉设计燃料主要为 类烟煤和稻壳。 2 2 燃 烧调节 a )当使用 类烟煤时 1 )煤层厚度： 当使用煤种一定时， 每层厚度不宜多变 动， 而负荷变化需要调节， 一般是通过调节炉排转速来实 现的， 煤层厚度一般为 1 0 0 3 0 0 m m。 2 )配风调节 ： 炉排两侧各有五个调风 门， 在锅炉 正常 运行时， 按照链条炉排的燃烧特点第一个风门一般开度很 小甚至全关， 第二个风门开度 1 2 3 4 ， 第三个风门全开， 第四个风门开度 3 4左右， 第五个 风门开度很小甚至 全关 。 3 )在配风调节时 同时进行 引风机 挡板 的调节 ， 即保 持锅炉负压运行。 b )当使用稻壳时 鼓风机微开， 调节引风机风量使稻壳呈半悬浮状态， 保证 炉膛 负压在 3 0 P a 左右。 2 3 炉膛清灰措施 炉排下设五个放灰门及对流管束区布置了四个落灰 斗， 灰由炉排运转过程 中带到炉前灰坑， 再 由人工清除。 一 般4 h放一次， 至少一个班放一次。不能灰积的过多， 放灰后立即把放 灰门复位关死 。 2 4 吹灰 1 )吹灰介质 ： 吹灰介质以饱和蒸汽为佳 ， 其次用压缩 空气亦可 。 2 )吹灰每班一般不少于一次， 因稻壳易积灰。 3 )锅炉的吹灰最好在低负荷时进行， 禁止在运行不 稳定 的时候吹灰。 3 烧稻壳锅炉 的经济效益 a )减少环境污染 长期以来稻壳没有得到充分的开发利用 ， 部分被用于 动物饲料 ， 但随着复合饲料的开发， 大量稻壳在无处利用 的情况下 ， 甚至被遗弃到农田里进行焚烧做肥料， 而焚烧 产生大量浓烟 ， 污染环境， 本技术若能在盛产大米的南方 得到充分利用 ， 则既可避免焚烧导致的环境污染问题 ， 又 节约 了锅炉运行成本 。 b )节省煤炭资源 从前面的稻壳组成成分中可以看到稻壳具有一定的 热值 ， 平均低位热值约为 1 2 5 0 0 k J k g 。我国规定标准煤 的低位热值为 2 9 3 0 8 k J k g ， 也就是说 2 3 t 左右的稻壳相 当于 1 t 标准煤的热值。而实际生产中发现稻壳比煤燃烧 更充分， 热效率更高， 2 t 左右的稻壳相当于 1 t 标准煤的 产汽量。可见 ， 若全国的稻壳全部用作锅炉燃料， 则每年 可节省 3 5 5亿吨的标准煤 ， 而很多油厂使用的小煤矿生 产的普通煤， 实际低位热值仅 2 3 0 0 0 k J k g 左右， 则 1 7 5 t 左右的稻壳相当于 1 t 标准煤的产汽量 ， 则节省的煤量更 是可观， 其经济效益亦是巨大。 c )降低生产成本， 增加农民及企业收入 锅炉改烧 稻壳可大幅度降低企业 的燃料费用， 按 2 0 0 9年的普通煤炭 ( 低位热值 2 3 0 2 2 k J k g ) 的售价约 7 0 0元 t ， 1 0t h的锅炉每天耗煤量约为 3 4 t ， 按 1 t 煤产 7 t 汽计算， 每天燃煤费用约为 2 4 0 1 0元 ； 而稻壳平均价格 约为 3 0 0元 t ， ， 1 7 5 t 稻壳相当相当于 1 t 标 准煤计算 ， 则 每天的燃料费用可降为 1 7 8 5 0元 ， 每天节省燃料费用为 6 1 6 0 元， 若每年生产 3 0 0 d ， 则可节省燃料成本 1 8 5万元左 右。随着经济的快速发展 ， 煤炭价格的成本不可同日而 7 6h t t p： Z Z H D c h i n a j o u rna 1 n e t e n E ma i l ： Z Z HD c h a i n a j o u r n a 1 n e t e ll 机械 制造与 自动化 机械制造 黄术翠 ， 等 燃煤锅炉混烧稻 壳的改造 与实践 语 ， 而稻壳的价格是涨不过煤炭的， 其经济利益会更加扩 大化。同样， 稻壳得以合理利用， 拓开销路 ， 农 民增收， 企 参考文献： 业减负， 一举双赢。 4 结论 燃煤锅炉改烧稻壳， 技术上可行 ， 社会效益显著， 经济 效益明显 ， 是一项利国， 利民， 利企的实用技术， 值得大力 推广。 1 王杭 ， 谢健 我国稻米加 工技术装 备 的发展 历程及 展望 J 粮食 与饲料工业 ， 2 0 0 3 ( 1 2 ) ： 2 6 2 9 2 刘 皓， 黄琳 ， 林 志杰 ， 等 稻 谷壳 的高效低 污染综 合利 用前 景 J 能源研究 与利用 ， 1 9 9 5， ( 4 ) ： 1 5 1 7 3 奚士光 ， 吴味隆 ， 蒋君 衍 锅炉及 锅炉房 设备 M 第三 版 北 京 ： 中国建筑工业 出版社 收稿 日期 ： 2 0 1 2 1 00 9 ( 上 接第 5 9页 ) 负号表示金刚石膜受压应力， 正号为拉应力。图中拉 曼谱线的金刚石特征峰波位比 1 3 3 2 c m 高， 说明膜内存 在压应力， 包括沉积过程中因衬底与铜以及铜与金刚石的 热膨胀系数不同引起的热应力和因金刚石膜的缺陷( 如 位错、 非金刚石成分和空位等) 引起的本征应力， 由式( 1 ) 计算得压应力为 3 8 G P a 。金刚石特征峰的半高宽 F WH M 值能够反应膜的结晶品质 ， 大小随 C V D金刚石膜内结晶 度、 缺陷密度、 非金刚石碳( s P 态碳) 含量等因素改变， 值 越小则膜的品质越好 ， 图中金刚石拉曼峰半高宽较窄， 说 明金刚石膜 的结 晶品质较好 ， 1 5 0 0 1 6 0 0 c m 区间处 的 非金刚石碳成分拉曼峰相对较低， 半高宽相对较宽， 说明 金 刚石纯度较高 。 3 结语 含钴量 1 0 的高钴硬质合金 ， 在浓度为 2 的硫酸铜 溶液中进行超声置换反应 1 5 m i n ， 可 以有效去除表面的 钴 ， 得到一层附着力好、 质地均匀的铜金属层。在经此预 处理方法处理的衬底上沉积金刚石膜 ， 可以提高形核密 度 ， 加快金刚石的生长， 形成连续的金刚石膜， 膜的品质 较好。 参 考文献 ： 1 赵志岩， 邓福铭， 等 C V D金刚石刀具的研究进展与应用现状 J 工具技术 ， 2 0 1 0 ， 4 4 ( 0 2 )： 8 - 1 1 2 S u n ，F H ，Z MZ h a n g ，e t a1I mp r o v e m e n t o f a d h e s i v e s t r e n g t h a n d s u r f a c e r o u g h n e s 8 o f d i a mo n d fil ms o n C o c e me n t e d t u n g s t e n c a r b i d e t o o l s Di a mo n d a n d Re l a t e d Ma t e r i a l s ， 2 0 0 3 ( 1 2 )： 7 1 1 - 7 1 8 3 卢文壮， 左敦稳， 王珉， 等 C V D金刚石刀具的制备工艺研究 J 机械工程师， 2 0 0 3 ， ( O 8 ) ： 7 一 l 3 4HS e i n，WA h me d ，MJ a c k s o n e t a 1 E n h a n c i n g n u c l e a t i o n Ma c h i n e B u il d in g 8 Au t o m a t i o n ， J n 2 0 1 3 ， 4 2 ( 5 ) ： 乃 一 7 7 d e n s i t y a n d a d h e s i o n o f p o l y c r y s t a l l i n e d i a mo n d fi l ms d e p o s it e d b y HFCVD u s i n g s u r f a c e t r e a t me n t s o n Co c e me n t e d t u n g s t e n c a r - b i d e J D i am o n d a n d R e l a t e d M a t e r i a l s ， 2 0 0 4 ，( 1 3 ) ： 6 1 0 6 1 5 5 朱红梅 ， 匡同春 ， 等 硬质合金上沉积金 刚石膜 的基体 预处理 方法进展 J 金刚石与磨料磨具工程 ， 2 0 0 7 ( O 1 ) ： 7 8 8 2 6 H u i mi n L i u ，D a v i d S D and y D i a mo n d C h e mi c al V a p o r D e p o s i - t i o nNu c l e a t i o n and Ea dy Growt h S t a g e s Ne w J e r s e y：No y e s P u b l i c a t i o n s ，1 9 9 5： 72 - 7 6 7 M S o mm e r ， R Ha u b n e r ，B L u x D i a m o n d d e p o s it i o n o n c o p p e r t r e a t e d h a r d me t a l s u b s t r a t e s J D i a m o n d a n d R e l a t e d Ma t e r i als ， 2 0 0 0， 9 ( 3 - 6 ) ：3 5 1 3 5 7 8 Ma Z h i b i n ，Wa n g J i a n h u a，wu Q i n g c h o n g ， e t a 1 A d h e s i o n i m p rov e me n t o f d i a mo n d fi l ms o n c e me n t e d c arb i d e wi t h c o pp e r i m- p l a n t l a y e r J T h i n S o l i d F i l m s ，3 9 0 ( 2 0 0 1 ) ： 1 0 4 1 0 6 9 黄杨风 ，