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242000;2.南京净环热冶金工程有限公司，江苏南京 210016）

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1t/h～20t/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SZL10-1.25-AⅡ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720kg/m3，自然堆积密度更小，仅80kg/m3～160kg/m3。稻壳中各种元素含量及其物理特性如下:

Car/%:34.1～37.6;Har/%:4.24～4.89;

Oar/%:30.4～32.61;Nar/%:0.15～1.88;

Sar/%:0.1～0.2;Mar/%:6-12.94;

Aar/%:15.54～17.94;

Qnet，ar/（MJ·Kg-1）:11.6 ～13.4;Vdaf/%:52.0 ～80.9。

稻壳的燃烧特性:

1）稻壳的挥发性极高，温度在277℃时就能着火;2）在855℃左右，稻壳的燃烧反应最有利;

3）在燃烧温度达到900℃时，稻壳焦能形成一种碳—硅络合物;

4）稻壳焦在855℃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0.1L～0.2L，稻壳炉建议取0.25L～0.35L，以炉排有效长度为L=8900mm为例:

燃煤锅炉前拱覆盖长度为1190mm，角度40°，前拱高度1403mm。

燃烧稻壳前拱覆盖长度为1500mm，角度30°，前拱高度1100mm。

2）后拱:采用短而高的后拱，燃煤锅炉后拱覆盖长度一般为0.6L～0.7L，稻壳炉可适当短些，建议取0.4L～0.5L，以炉排有效长度为L=8900mm为例:

燃煤锅炉后拱覆盖长度为3356mm，角度11°，后拱高度530mm。

燃烧稻壳后拱覆盖长度为3356mm，角度0°，后拱高度800mm。

按此尺寸改造炉拱结构如图1所示。

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Ⅱ类烟煤和稻壳。

2.2 燃烧调节

a）当使用Ⅱ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100～300mm。

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30Pa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4h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12500kJ/kg。我国规定标准煤的低位热值为29308kJ/kg，也就是说2.3t左右的稻壳相当于1t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，2t左右的稻壳相当于1t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3.55亿吨的标准煤，而很多油厂使用的小煤矿生产的普通煤，实际低位热值仅23000kJ/kg左右，则1.75t左右的稻壳相当于1t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2009年的普通煤炭（低位热值23022kJ/kg）的售价约700元/t，10t/h的锅炉每天耗煤量约为34t，按1t煤产 7t汽计算，每天燃煤费用约为24010元;而稻壳平均价格约为300元/t，，1.75t稻壳相当相当于1t标准煤计算，则每天的燃料费用可降为17850元，每天节省燃料费用为6160元，若每年生产300d，则可节省燃料成本185万元左右。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，2003（12）:26-29.

［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，1995，（4）:15-17.

［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.