概述：
改燃?jí)嚎s成型生物質(zhì)(以下簡稱生物質(zhì))是鍋爐清潔能源改造的重要途徑。由于生物質(zhì)成本相比天然氣、柴油有著明顯優(yōu)勢(shì)，相同的出力，生物質(zhì)鍋爐所需成本只有燃?xì)忮仩t的一半左右，得到廣大使用單位的歡迎，甚至出現(xiàn)部分企業(yè)把燃?xì)忮仩t改為燃生物質(zhì)鍋爐。但由于改造管理的缺失或滯后，鍋爐改造后在安全、能效、環(huán)保、使用性等幾個(gè)方面都表現(xiàn)出不甚理想的結(jié)果，甚至存在嚴(yán)重的事故隱患，這應(yīng)引起有關(guān)部門的高度重視。
1、常見的鍋爐改燃生物質(zhì)形式
當(dāng)前，鍋爐改燃生物質(zhì)形式多樣，以燃料改變分類可分為燃煤改為燃生物質(zhì)與燃油燃?xì)飧臑槿忌镔|(zhì)，其中以前者居多；以燃燒方式分類可分為改變?nèi)紵绞脚c不改變?nèi)紵绞絻煞N，改變?nèi)紵绞降闹饕獮閷尤甲兪胰迹灰愿脑戾仩t部位來分類可分為改變爐膛結(jié)構(gòu)和改變?nèi)紵O(shè)備。
(1)改燃生物質(zhì)的層燃鍋爐
改燃生物質(zhì)的層燃鍋爐以燃煤層燃鍋爐為藍(lán)本，不改變鍋爐的燃燒方式，根據(jù)生物質(zhì)的燃燒特性進(jìn)行改造，改造的主要內(nèi)容為爐膛、燃燒設(shè)備以及煙(風(fēng))道等部位的改造。
(2)改燃生物質(zhì)的室燃鍋爐
改燃生物質(zhì)的室燃鍋爐主要包括：燃煤層燃鍋爐改為燃生物質(zhì)的室燃爐以及燃油燃?xì)馐胰紶t改燃生物質(zhì)的室燃爐。
①燃煤層鍋爐改為燃生物質(zhì)的室燃爐
②如圖1所示，為目前比較典型的一種改造方式，在原有燃煤層燃爐的爐門前加裝一臺(tái)燃燒機(jī)，生物質(zhì)在燃燒機(jī)內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)火燃燒，然后用鼓風(fēng)機(jī)將火焰噴人到鍋爐爐膛內(nèi)，火焰在爐膛內(nèi)完成燃燒與換熱過程。
③燃油燃?xì)馐胰紶t改燃生物質(zhì)的室燃爐
改造的主要內(nèi)容是把燃油(氣)燃燒器后更換為生物質(zhì)燃燒機(jī)，保留原有鍋爐控制柜對(duì)鍋爐的水位與壓力的進(jìn)行控制。生物質(zhì)燃燒機(jī)配有控制柜與鼓風(fēng)機(jī)，由控制柜對(duì)燃燒機(jī)進(jìn)行控制，成型生物質(zhì)在燃燒機(jī)內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)火燃燒，然后由鼓風(fēng)機(jī)將火焰噴入到鍋爐爐膽內(nèi)，火焰在爐膽內(nèi)繼續(xù)燃燒并完成換熱過程。
2、存在的問題
根據(jù)《鍋規(guī)》要求“鍋爐發(fā)生結(jié)構(gòu)變化或者燃料方式發(fā)生變化的改造”需要通過特檢機(jī)構(gòu)的監(jiān)督檢驗(yàn)，則上述除燃煤層然鍋爐改生物質(zhì)室燃爐以外，都不屬于《鍋規(guī)》范圍內(nèi)的“改造”，無需經(jīng)過監(jiān)督檢驗(yàn)。各地對(duì)此理解執(zhí)行不一，即使同檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的不同檢驗(yàn)人員之間也存在較大差異，造成鍋爐改燃生物質(zhì)后出現(xiàn)一系列問題。
(1)鍋爐熱效率不達(dá)標(biāo)
由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的滯后，目前我國尚缺乏統(tǒng)一的生物質(zhì)鍋爐熱效率標(biāo)準(zhǔn)，生物質(zhì)鍋爐定型測試也只是參照《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)管規(guī)程》中所要求的不低于設(shè)計(jì)要求；國家也未對(duì)改造后的鍋爐應(yīng)進(jìn)行熱效率詳細(xì)測試方法還是簡單測試作出規(guī)定。由于未進(jìn)行科學(xué)的改造設(shè)計(jì)，部分鍋爐改造后熱效率低下。圖2所示為本地區(qū)某企業(yè)在完成燃煤鍋爐改燃生物質(zhì)后，鍋爐熱效率不到60％。
(2)對(duì)爆燃風(fēng)險(xiǎn)防范不足
加裝燃燒機(jī)的燃生物質(zhì)室燃爐，生物質(zhì)在燃燒機(jī)內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)火燃燒，然后由鼓風(fēng)機(jī)將火焰噴入到鍋爐內(nèi)，由于生物質(zhì)揮發(fā)分含量較高，在點(diǎn)火、壓火時(shí)會(huì)因?yàn)槿紵怀浞郑a(chǎn)生大量CO，極易發(fā)生爆燃。傳統(tǒng)燃煤層燃鍋爐無防爆門、點(diǎn)火程序及熄火保護(hù)裝置等安全保護(hù)裝置，加大了改燃生物質(zhì)鍋爐發(fā)生爆燃幾率與危害程度。而《鍋規(guī)》等技術(shù)規(guī)范又未對(duì)生物質(zhì)燃燒機(jī)作出要求，無類似于燃油(氣)燃燒器需要型式試驗(yàn)的要求，生物質(zhì)燃燒機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量與安全保護(hù)設(shè)置均參差不齊，與鍋爐的匹配度也有待驗(yàn)證。
(3)有機(jī)熱載體鍋爐改燃生物質(zhì)存在安全隱患
燃煤有機(jī)熱載體爐改成燃生物質(zhì)鍋爐。由于生物質(zhì)的燃燒特性與燃煤鍋爐存在較大差別，改變了爐膛截面熱負(fù)荷和容積熱負(fù)荷，甚至出現(xiàn)火焰直接沖刷受熱面的現(xiàn)象．導(dǎo)致有機(jī)熱載體最高液膜計(jì)算溫度超過最高允許液膜溫度，容易出現(xiàn)有機(jī)熱載體快速劣化，甚至結(jié)焦，嚴(yán)重影響鍋爐安全運(yùn)行。
此外，由于生物質(zhì)燃料中含有相對(duì)較多的堿性物質(zhì)，有機(jī)熱載體爐的爐溫相較于蒸汽爐更高，在高溫燃燒環(huán)境下，堿性物質(zhì)及其相關(guān)的無機(jī)元素可能在爐膛內(nèi)形成熔渣或以蒸汽和飛灰顆粒的形式沉積與受熱面，影響鍋爐的熱效率，同時(shí)對(duì)換熱面造成嚴(yán)重腐蝕。目前，絕大部分的改造案例，未考慮該方面因素。
(4)立式鍋爐加裝生物質(zhì)燃燒機(jī)存在安全隱患
部分企業(yè)在立式鍋爐的爐門位置加裝生物質(zhì)燃燒機(jī)，燃燒機(jī)形成的高溫火焰，直接往爐膛里噴。火焰前端直接沖刷爐膽，會(huì)破壞原有正常的鍋爐水循環(huán)，導(dǎo)致承壓受熱面因超溫而過熱甚至鼓包開裂，嚴(yán)重影響鍋爐安全運(yùn)行。
(5)燃油(氣)鍋爐改燃生物質(zhì)存在安全隱患
部分企業(yè)將原有的燃油(氣)燃燒器更換為生物質(zhì)燃燒機(jī)，新裝的生物質(zhì)燃燒機(jī)一般具有獨(dú)立的控制裝置，該控制裝置與鍋爐原配的控制裝置各自為獨(dú)立的系統(tǒng)，并未進(jìn)行有效鏈接，致使改造后的鍋爐部分報(bào)警與聯(lián)鎖裝置解列(如高低水位報(bào)警裝置，點(diǎn)火程序控制與熄火保護(hù)，超壓報(bào)警及聯(lián)鎖裝置等)，降低鍋爐的安全性。此外該類鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊，在生物質(zhì)燃燒機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，容易發(fā)生爐膛爆燃，鍋爐干燒等安全隱患。
對(duì)部分由燃油(氣)改為燃生物質(zhì)的蒸汽鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，鍋爐承壓部件發(fā)生損傷，存在安全隱患。由于生物質(zhì)燃料灰分中含有較多的二氧化硅，改裝后的鍋爐，設(shè)計(jì)工作的不到位，燃燒機(jī)的進(jìn)風(fēng)量往往過大，風(fēng)速較高，配風(fēng)不合理導(dǎo)致生物質(zhì)燃料并未充分燃燒，極易產(chǎn)生結(jié)焦與磨損，尤其是爐膽尾端下部至后管板之間的平直段往往是磨損最嚴(yán)重區(qū)域。此外，生物質(zhì)燃料中含有一定量的K、Na、Cl，在燃燒過程中會(huì)生成氣態(tài)的HCl與Cl2，HCl與Cl2可穿透金屬氧化而形成的保護(hù)膜并與內(nèi)部金屬直接發(fā)生反應(yīng)形成金屬氯化物爐，這種腐蝕都會(huì)隨溫度的升高而使腐蝕速度加快。膽底部與煙管內(nèi)均易產(chǎn)生腐蝕坑如圖3所示。
(6)鍋爐改燃生物質(zhì)后環(huán)保指標(biāo)存在問題
改造后的生物質(zhì)鍋爐硫排放明顯下降，但仍存在一些排放問題。例如，未對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行合理、系統(tǒng)的改造，導(dǎo)致送風(fēng)量不足，生物質(zhì)成型顆粒燃燒不充分，灰渣中含碳量較高，還使得一部分CO在爐膛中沒有燃燒就隨煙氣排出。此外，爐膛的結(jié)構(gòu)改造不合理，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的不匹配也會(huì)使生物質(zhì)成型燃料在爐膛中停留時(shí)間太短，導(dǎo)致燃料沒有足夠的時(shí)間燃燒，產(chǎn)生不完全燃燒，嚴(yán)重的會(huì)直接出現(xiàn)黑煙排放。
3、建議與對(duì)策
(1)總體要求
①鍋爐如果進(jìn)行燃生物質(zhì)改造，對(duì)于改變?nèi)紵绞交蛴锌赡芙档驮心苄е笜?biāo)或有可能影響安全性能的改造，必須嚴(yán)格執(zhí)行改造程序要求，應(yīng)由專業(yè)單位的進(jìn)行改造(專業(yè)的改造單位包括取得相應(yīng)資質(zhì)的鍋爐制造、安裝以及改造單位)，改造前應(yīng)告知當(dāng)?shù)乇O(jiān)察部門，改造過程應(yīng)經(jīng)監(jiān)檢。鍋爐改造應(yīng)科學(xué)合理，由系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作指導(dǎo)，改造前，改造單位應(yīng)編制詳細(xì)的改造方案，出具相應(yīng)的圖紙，方案和圖紙應(yīng)經(jīng)取得相應(yīng)資質(zhì)的制造單位確認(rèn)并對(duì)鍋爐型號(hào)進(jìn)行更改。改造后的生物質(zhì)鍋爐，安全性能、能效狀況、排放指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)要求。改造單位應(yīng)整理改造竣工資料，特檢中心根據(jù)改造監(jiān)檢情況結(jié)合鍋爐運(yùn)行工況熱效率詳細(xì)測試報(bào)告，出具改造監(jiān)檢報(bào)告。使用單位在改造結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)改造驗(yàn)收資料和監(jiān)檢報(bào)告，向當(dāng)?shù)靥胤N設(shè)備安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)辦理鍋爐使用證變更手續(xù)。
②檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)人員在定期檢驗(yàn)時(shí)，如發(fā)現(xiàn)鍋爐因清潔能源改造而出現(xiàn)安全或節(jié)能方面的缺陷與問題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)要求使用單位進(jìn)行整改，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重事故隱患時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)告知監(jiān)察部門，在缺陷與問題整改前，使用單位不得擅自投運(yùn)該鍋爐。
(2)專項(xiàng)要求
①涉及燃燒方式改變的改造，鍋爐改造的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)由有相應(yīng)資質(zhì)的鍋爐制造單位進(jìn)行；鍋爐改造方案應(yīng)當(dāng)包括必要的計(jì)算資料、設(shè)計(jì)圖樣和施工技術(shù)方案；安全附件、輔助裝置和水處理措施應(yīng)當(dāng)進(jìn)行技術(shù)校核，鍋爐本體的設(shè)計(jì)文件應(yīng)當(dāng)經(jīng)過國家質(zhì)檢總局核準(zhǔn)的設(shè)計(jì)文件鑒定機(jī)構(gòu)鑒定合格。涉及安裝生物質(zhì)燃燒器時(shí)，選擇的燃燒器應(yīng)符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，并取得相應(yīng)的型式試驗(yàn)報(bào)告，改造后的鍋爐應(yīng)確保原有安全保護(hù)裝置靈敏可靠，并符合《鍋規(guī)》中對(duì)于室燃鍋爐安全保護(hù)裝置的相關(guān)要求。
②立式鍋爐改造，由于立式鍋爐結(jié)構(gòu)簡單，在不改變承壓部件的前提下，沒有有效的改造方式方法，只是簡單地改變了燃料，這種所謂的改造流于形式，因此需有鍋爐設(shè)計(jì)文件鑒定機(jī)構(gòu)鑒定合格的設(shè)計(jì)文件指導(dǎo)改造。
③有機(jī)熱載體爐改造，應(yīng)南鍋爐制造單位對(duì)改造后鍋爐有機(jī)熱載體最高液膜溫度和最小限制流速進(jìn)行核算，計(jì)算結(jié)果應(yīng)符合《鍋規(guī)》要求。
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