生物质燃料特性对SZL生物质锅炉在制糖厂高温运行稳定性的影响

在全球倡导可持续发展与节能减排的大背景下，制糖厂作为能耗大户，积极寻求高效、环保的能源解决方案。生物质燃料凭借其可再生、低污染等特性，逐渐在制糖厂能源结构中崭露头角，成为传统化石燃料的有力替代者。SZL生物质锅炉作为制糖厂常用的供热设备，在燃用生物质燃料时，其运行稳定性直接关系到制糖生产的连续性与经济性。深入探究生物质燃料特性对SZL生物质锅炉在制糖厂高温运行稳定性的影响，对于优化锅炉运行、提升能源利用效率、保障制糖生产顺利进行具有重要的现实意义。

一、生物质燃料特性剖析

（一）热值

生物质燃料的热值是衡量其能量含量的关键指标，不同种类的生物质燃料热值差异显著。以常见的甘蔗渣为例，其热值一般在16-18MJ/kg，相比煤炭等化石燃料偏低。此外，生物质燃料的热值还受原料种类、生长环境、加工方式及储存条件等多种因素影响。在制糖厂，若使用的生物质燃料热值不稳定，当热值突然降低时，为满足制糖过程中的高温需求，就需增加燃料供给量。这不仅可能导致燃料输送系统负荷过大，还会因燃烧强度的变化影响锅炉内的燃烧工况，破坏燃烧的稳定性。

（二）水分含量

生物质燃料的水分含量普遍较高，新砍伐的木材水分含量可达40%-60%。水分在燃料燃烧过程中扮演着双重角色。一方面，水分蒸发需要吸收大量热量，导致炉膛温度降低，延长燃料着火时间，使燃烧过程变得不稳定，同时降低了燃料的实际热值。另一方面，过多的水分会使燃烧产生的水蒸气量大幅增加，增大烟气量与排烟热损失，降低锅炉热效率。在制糖厂高温运行环境下，若生物质燃料水分持续偏高，锅炉可能难以维持稳定的高温输出，影响制糖工艺的正常进行。

（三）挥发分含量

挥发分是指生物质燃料在特定条件下加热挥发出来的气态物质。与煤炭相比，生物质燃料的挥发分含量较高，一般在 70% - 85% 。高挥发分使得生物质燃料在较低温度下就能快速析出挥发分并着火燃烧，具有着火迅速的优势。但在实际燃烧过程中，若挥发分析出速度过快，可能导致局部燃烧过于剧烈，造成炉膛内温度分布不均，引发燃烧不稳定。此外，挥发分的燃烧情况还与炉膛内的通风条件密切相关，通风不足易导致挥发分不完全燃烧，产生黑烟及一氧化碳等污染物，既浪费能源又影响环境。

（四）灰分含量及组成

生物质燃料的灰分含量因原料不同而有所差异，通常在1% - 10% 。灰分在燃烧过程中不仅无法提供能量，还会带来诸多问题。高灰分燃料燃烧后产生的大量灰渣，会增加除灰设备的负担与运行成本，同时可能导致炉排堵塞，影响燃料的正常输送与燃烧。而且，生物质燃料灰分中的成分复杂，含有钾、钠等碱性金属氧化物，这些成分在高温下容易与受热面发生化学反应，导致受热面结渣、腐蚀，降低受热面的传热效率，严重时甚至影响锅炉的安全运行。在制糖厂，锅炉受热面的结渣与腐蚀问题可能导致蒸汽产量下降，影响制糖生产的效率与质量。

二、SZL生物质锅炉工作原理与特点

（一）工作原理

SZL生物质锅炉属于双锅筒纵置式链条炉排锅炉。在运行过程中，生物质燃料由链条炉排输送至炉膛，随着炉排的移动，燃料依次经历预热、干燥、着火、燃烧及燃尽等阶段。燃烧产生的高温烟气在炉膛内向上流动，冲刷水冷壁，通过辐射换热将热量传递给锅水，使锅水升温、汽化产生蒸汽。之后，烟气经过对流管束，通过对流换热进一步将热量传递给锅水，随后经省煤器、空气预热器等设备降低排烟温度后排出锅炉。

（二）特点

SZL生物质锅炉具有水容积大、负荷调节能力强的特点，能够较好地适应制糖厂生产过程中蒸汽负荷的波动变化。其炉膛空间较大，有利于生物质燃料的充分燃烧，减少不完全燃烧损失。此外，该类型锅炉的水循环系统设计较为合理，能够保证锅水在受热过程中形成良好的自然循环，确保受热面的可靠冷却，提高锅炉运行的安全性。但同时，SZL生物质锅炉对燃料的适应性相对有限，生物质燃料特性的较大变化可能对其运行稳定性产生显著影响。

三、生物质燃料特性对SZL生物质锅炉高温运行稳定性的影响

（一）对燃烧稳定性的影响

1.热值波动

当生物质燃料热值波动较大时，会直接影响锅炉的燃烧稳定性。若热值突然降低，为维持制糖厂所需的高温，需增加燃料供给量。但由于 SZL 锅炉的燃烧调节系统存在一定滞后性，短期内过量的燃料进入炉膛无法及时完全燃烧，导致燃烧不充分，炉膛温度下降，火焰稳定性变差，甚至可能出现熄火现象。反之，若热值突然升高，燃料燃烧速度加快，炉膛温度迅速上升，可能引发超温报警，威胁锅炉设备安全。

2.水分含量

过高的水分含量是影响生物质燃料在 SZL生物质锅炉中燃烧稳定性的重要因素。水分蒸发吸收大量热量，使炉膛温度降低，燃料着火困难，着火延迟时间增加。同时，水蒸气的产生稀释了炉膛内的可燃气体浓度，降低了燃烧反应速度，导致燃烧过程不稳定。在高温运行时，这种不稳定燃烧可能进一步加剧，使锅炉难以维持稳定的蒸汽输出，影响制糖生产的连续性。

3.挥发分含量

生物质燃料挥发分含量高，着火迅速，但也容易导致燃烧过程不稳定。在 SZL 锅炉中，若挥发分析出速度过快，大量可燃气体在短时间内与空气混合燃烧，会使炉膛内局部温度过高，形成高温区域，而其他区域温度相对较低，造成炉膛温度分布不均。这种不均匀的温度场会影响火焰的形状与传播速度，导致燃烧不稳定，严重时可能引发火焰偏斜、脱火等问题。

（二）对传热效率的影响

1.灰分结渣与积灰

生物质燃料中的灰分在高温下易发生软化、熔融，进而在锅炉受热面（如炉膛水冷壁、对流管束等）上结渣。结渣层的导热系数远低于金属受热面，阻碍了热量从烟气向锅水的传递，降低了传热效率。同时，灰分还可能在受热面上形成积灰，积灰层同样具有较低的导热性，进一步加剧了传热恶化。在制糖厂，传热效率的降低意味着需要消耗更多的燃料来产生相同量的蒸汽，增加了能源消耗与生产成本。

2.水分蒸发与烟气量增加

生物质燃料中的水分在燃烧过程中蒸发为水蒸气，使烟气量大幅增加。大量的烟气在流经受热面时，虽然烟气流速可能有所提高，但由于水分蒸发吸收了部分热量，烟气温度降低，传热温差减小。根据传热学原理，传热温差的减小会导致传热量减少，从而降低了锅炉的传热效率。此外，增加的烟气量还可能使引风机负荷增大，增加厂用电消耗。

四、对锅炉设备的影响

（一）磨损与腐蚀

生物质燃料中的灰分含有一定量的硬质颗粒，在燃烧过程中，随着烟气的流动，这些颗粒会对锅炉受热面及烟道产生冲刷磨损。特别是在烟气流速较高的部位，如对流管束、省煤器等，磨损现象更为严重。长期的磨损会导致受热面管壁变薄，降低设备的使用寿命，增加维修成本。同时，生物质燃料中的某些成分，如氯元素，在燃烧过程中会生成腐蚀性气体（如 HCl），这些气体在高温、高湿的环境下会对锅炉金属部件产生腐蚀作用，进一步加剧设备损坏。

（二）结渣对炉排及受热面的影响

炉膛内的结渣现象不仅影响传热效率，还会对炉排及受热面造成损害。结渣会使炉排上的燃料层透气性变差，影响燃料的正常燃烧与输送，导致炉排负荷不均，加速炉排的磨损。对于受热面而言，严重的结渣可能导致局部过热，使金属材料的机械性能下降，甚至引发受热面爆管等安全事故，严重威胁制糖厂的安全生产。

五、应对措施

（一）燃料预处理

1.干燥处理

为降低生物质燃料的水分含量，可采用干燥处理措施。常见的干燥方法有自然干燥和机械干燥。自然干燥是利用太阳能和风能等自然能源，将生物质燃料平铺在空旷场地，通过长时间晾晒使其水分逐渐蒸发。这种方法成本较低，但受天气条件影响较大，干燥效率相对较低。机械干燥则借助专门的干燥设备，如滚筒干燥机、气流干燥机等，通过加热使燃料中的水分迅速蒸发。机械干燥效率高，能够快速将燃料水分降低至合适范围，但设备投资与运行成本相对较高。在制糖厂，可根据实际情况选择合适的干燥方式，将生物质燃料水分控制在15%-20% ，以提高燃料的燃烧性能与锅炉运行稳定性。

2.成型加工

对生物质燃料进行成型加工，可改善其燃烧特性与输送性能。将松散的生物质原料（如秸秆、木屑等）通过压缩成型设备制成颗粒状或块状燃料，能够增加燃料的密度，提高其热值稳定性，同时减少燃料的表面积，降低水分吸收速度，有利于储存与运输。成型后的燃料在SZL生物质锅炉中燃烧时，能够更加均匀地分布在炉排上，改善燃烧工况，提高燃烧效率与稳定性。

（二）锅炉运行优化

1.燃烧调整

根据生物质燃料特性的变化，及时对SZL生物质锅炉的燃烧进行调整。当燃料热值降低时，适当增加送风量，提高炉膛内的氧气浓度，以促进燃料充分燃烧；同时，调整炉排转速，使燃料在炉膛内有足够的燃烧时间。当燃料水分含量较高时，提前预热燃料，增加炉膛温度，促进水分蒸发；并适当降低引风机风量，减少炉膛内的气流扰动，避免因水分蒸发产生的大量水蒸气带走过多热量。此外，通过优化二次风的布置与风量调节，改善炉膛内的气流混合状况，使挥发分能够充分与氧气接触燃烧，提高燃烧稳定性。

2.受热面维护

定期对SZL生物质锅炉的受热面进行维护，可有效降低灰分结渣与积灰对传热效率及设备的影响。采用吹灰设备（如蒸汽吹灰器、声波吹灰器等）定期对受热面进行吹灰，清除积灰层，保持受热面清洁，提高传热效率。对于已形成的结渣，可采用人工清渣或机械除渣的方式进行清理。同时，在锅炉运行过程中，合理控制炉膛出口烟温，避免温度过高导致灰分软化、结渣。此外，对受热面进行防腐处理，如涂刷防腐涂料、采用耐腐蚀材料等，可有效减轻燃料中腐蚀性成分对受热面的腐蚀。

（三）燃料与锅炉匹配优化

1.选择合适的生物质燃料

制糖厂在选择生物质燃料时，应充分考虑 SZL 锅炉的设计参数与运行要求，优先选择热值高、水分与灰分含量低、挥发分适中的燃料。例如，在有条件的地区，可选用经过加工处理的生物质成型燃料，如木质颗粒燃料，其热值相对较高且稳定，水分和灰分含量较低，燃烧性能良好，能够更好地适应 SZL 锅炉的运行需求，提高锅炉的高温运行稳定性与热效率。

2.锅炉改造与升级

对于现有SZL生物质锅炉，可根据生物质燃料的特性进行适当改造与升级。例如，优化炉膛结构，增大炉膛容积，改善燃料的燃烧空间，使燃料能够充分燃烧；改进燃烧器设计，提高燃料与空气的混合效果，增强燃烧稳定性；加强锅炉的保温与密封性能，减少热量散失与冷空气漏入，提高锅炉热效率。此外，还可安装先进的自动化控制系统，实时监测燃料特性与锅炉运行参数，根据变化及时调整燃烧工况，实现锅炉的智能化、高效运行。

生物质燃料特性对SZL生物质锅炉在制糖厂的高温运行稳定性有着多方面的显著影响。热值、水分、挥发分及灰分等燃料特性的变化，会直接或间接地影响锅炉的燃烧稳定性、传热效率及设备的安全性与可靠性。新力锅炉通过采取燃料预处理、锅炉运行优化以及燃料与锅炉匹配优化等一系列有效措施，能够在一定程度上降低生物质燃料特性变化对 SZL 锅炉运行稳定性的不利影响，提高锅炉的运行效率与可靠性，保障制糖厂的高效、稳定生产。在未来，随着生物质能源技术的不断发展与完善，新力锅炉将进一步深入研究生物质燃料与SZL生物质锅炉的匹配特性，开发更加高效、环保的生物质燃烧技术与设备，将为制糖厂等工业领域的可持续发展提供有力支持。