生物質(zhì)鍋爐作為清潔能源利用的重要裝備,在工業(yè)生產(chǎn)和供熱領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。其運行負荷常隨用能需求波動,低負荷運行場景較為常見,但此狀態(tài)下鍋爐易出現(xiàn)一系列問題,不僅影響運行效率,還可能埋下安全隱患。
1、燃燒不穩(wěn)定是低負荷運行時最突出的問題。
生物質(zhì)燃料本身具有熱值波動大、揮發(fā)分含量高的特點,低負荷狀態(tài)下,鍋爐給料量減少,爐膛內(nèi)燃料燃燒強度降低,爐膛溫度隨之下降。當溫度低于燃料著火臨界溫度時,會出現(xiàn)著火困難、燃燒不充分的情況,甚至引發(fā)爐膛熄火。同時,燃燒不充分還會導致爐膛內(nèi)積碳增多,增加不完全燃燒熱損失,進一步降低鍋爐熱效率。此外,燃燒不穩(wěn)定還可能造成爐膛壓力波動過大,影響鍋爐負壓運行平衡,引發(fā)煙氣倒灌等現(xiàn)象。
2、受熱面結(jié)渣與積灰問題加劇。
低負荷運行時,爐膛煙氣流速降低,燃料燃燒產(chǎn)生的飛灰顆粒無法及時被煙氣帶走,易在爐膛水冷壁、對流管束等受熱面表面沉積。同時,爐膛溫度降低會導致煙氣中未完全燃燒的生物質(zhì)顆粒附著在受熱面上,形成粘性積灰,長期積累會逐漸形成結(jié)渣。結(jié)渣和積灰會阻礙受熱面的熱量傳遞,降低傳熱效率,增加排煙熱損失;嚴重時還會堵塞煙道,導致煙氣流通阻力增大,進一步影響鍋爐正常運行。
3、排煙熱損失顯著增加。
為維持低負荷下的燃燒穩(wěn)定,鍋爐通常需要加大過量空氣系數(shù),大量冷空氣進入爐膛后,會降低煙氣溫度,但同時也會增加排煙體積。煙氣流速降低導致的積灰結(jié)渣,會使受熱面換熱效果下降,進一步提高排煙溫度。排煙溫度升高和排煙體積增大的雙重作用,使得排煙熱損失大幅上升,顯著降低鍋爐運行的經(jīng)濟性。
4、自動控制系統(tǒng)失調(diào)問題凸顯。
生物質(zhì)鍋爐的自動控制系統(tǒng)需根據(jù)負荷變化調(diào)節(jié)給料量、送風量、引風量等參數(shù),以維持燃燒和運行穩(wěn)定。低負荷狀態(tài)下,各參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍縮小,系統(tǒng)調(diào)節(jié)余量不足,易出現(xiàn)調(diào)節(jié)滯后或超調(diào)現(xiàn)象。例如,給料量微小波動就可能導致爐膛溫度大幅變化,而送引風量調(diào)節(jié)不及時則會破壞燃燒平衡,引發(fā)爐膛壓力、煙氣成分等參數(shù)紊亂,增加人工干預(yù)難度。
5、引發(fā)受熱面低溫腐蝕。
低負荷運行時,排煙溫度降低,若溫度低于煙氣露點,煙氣中的酸性物質(zhì)會凝結(jié)在受熱面表面,對金屬管壁造成腐蝕。長期的低溫腐蝕會削弱受熱面管壁厚度,降低設(shè)備使用壽命,嚴重時可能導致管壁泄漏,引發(fā)安全事故。
綜上,生物質(zhì)鍋爐低負荷運行時面臨燃燒、換熱、控制、腐蝕等多方面問題。企業(yè)需針對性采取優(yōu)化燃料預(yù)處理、改進燃燒調(diào)整策略、加強受熱面清灰、優(yōu)化自動控制系統(tǒng)等措施,以緩解低負荷運行弊端,保障鍋爐安全高效運行。
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