[科普中國]-直接噴燃

在生產加工過程中產生大量木糠，而生產工藝中所用鍋爐多為燃煤工業(yè)鍋爐，很多企業(yè)未對鍋爐進行任何改造就向爐內直接噴燃木糠替代燃煤，此外一些米粉、紙品、泡沫、鞋材等生產企業(yè)為節(jié)省成本，也直接向鍋爐中噴燃木糠替代燃煤，這樣非但未能達到經(jīng)濟環(huán)保要求，而且還會對鍋爐的安全運行造成危害甚至出現(xiàn)安全事故。

木糠輸送與燃燒現(xiàn)狀(1) 木糠作為燃料的木糠為企業(yè)生產加工過程中產生的木糠或企業(yè)購進的木糠，一般未經(jīng)篩分過濾，有的夾雜刨花、小木條、小木塊以及鐵釘、鐵絲段等異物，除木材加工、家具制造企業(yè)本身制造工藝中有烘干工序外，一般未經(jīng)干燥處理。

(2) 木糠輸送噴燃系統(tǒng)

使用單位在爐前安裝一套簡易燃料輸送噴燃系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由高壓離心風機( 以下簡稱風機)、給料管、燃料噴管和噴嘴構成，風機高速旋轉，上端引出燃燒噴管將燃料高速射出，下端引出給料管將燃料抽吸入風機，有些廠為節(jié)省人力還在給料管處加裝了儲料斗。

(3) 噴嘴安裝位置

噴嘴常為爐前安裝。此外，還有爐側安裝的，即噴嘴布置在鍋爐側面撥火門，也會對鍋爐的安全穩(wěn)定運行造成危害。

(4) 燃燒方式

風機由給料管吸入木糠，然后經(jīng)燃料噴管噴入爐膛燃燒。燃燒以室式懸浮燃燒為主，在空中未燃盡的顆粒及焦炭落到爐排上繼續(xù)燃燒，但燃燒量少，火床單薄。

(5) 運行配置

使用單位認為噴燃木糠的同時風機已送入足夠空氣，故在鍋爐運行時關閉了原鍋爐鼓風機，只開啟引風機，鏈條爐排鍋爐還關閉了爐排電機，有除渣機的不再投入使用而改為人工除渣。1

危害性分析(1) 損壞燃燒設備和爐拱

首先由于木糠未經(jīng)篩分過濾，有的還夾雜刨花、小木條、小木塊甚至不可燃的鐵釘、鐵絲段等異物，因此使得風機葉輪磨損嚴重甚至變形損壞。同時從燃料噴管高速射出的燃料速度較大，其夾雜的異物動量較大，對爐拱造成很大的沖擊力和破壞，且噴燃時伴隨著強勁的鼓風，故長期運行損壞爐拱致其坍塌。

其次因噴嘴位置固定，運行工況不變則未燃盡焦炭顆粒在爐排上的落點相同且會繼續(xù)燃燒，而原鍋爐鼓風機關閉，爐排不能得到有效風冷，易過熱變形或燒壞。

再者噴嘴與燃料噴管材質相同，只是一般的碳鋼甚或白鐵皮，也易被燒損。

(2) 爐膛積灰結焦嚴重生物質燃料大多含有較高的堿金屬(如Na、K、Ca、Mg)元素和非金屬(如Si、S、Cl、P) 元素，這使其灰熔點降低，是導致積灰結焦的主要原因。灰垢和結焦不僅降低換熱效率，而且造成設備的腐蝕和磨損

(3) 燃燒不完全，出力偏低且易引起二次燃燒事故

木糠本身含一定水分，進料前一般又未經(jīng)干燥，若不注意防水防潮，含水量更大，進入爐膛燃燒所需的熱量更大、爐膛溫度更高。木糠的熱值較低，則理論燃燒溫度較低; 鍋爐未作改造直接噴燃木糠，則爐膛水冷度偏大、燃燒室容積偏小、攔火不夠，上述問題導致燃料燃燒時: 爐膛溫度水平偏低、爐膛容積熱負荷過高、空氣動力場不好、火焰充滿度差、煙氣相互擴散、擾動和混合不充分，故爐膛熱量較小、平均溫度較低、燃料的燃燒反應速率較低。

由生物質燃料燃燒過程特性可知: 產生火焰的燃燒過程中，揮發(fā)分析出燃燒時間短(約占燃燒時間的10%) ，焦炭燃燒時間長(約占燃燒時間的90%) ，而木糠含有的揮發(fā)分高達80%左右，燃燒時析出時間又較短，這就使得揮發(fā)分難以燃燒完全，包裹在其中的焦炭也就得不到完全燃燒。

因此，鍋爐出力偏低、燃燒效率不高，能耗加大。木糠焦炭顆粒不能燃盡，被煙氣帶入后棚煙室，在重力與離心力雙重作用下形成堆積，若此處漏入空氣易發(fā)生二次燃燒事故。

(4) 火焰中心后移影響鍋爐傳熱和安全

木糠被高速射入爐膛，使得火焰中心后移，對鍋爐傳熱和安全運行不利。一方面，高溫煙氣離爐膛出口更近，爐膛出口煙溫升高，排煙溫度升高，煙氣熱利用效率降低。另一方面，對后管板的安全運行造成不利，后管板高溫區(qū)易過熱且煙管管端及其進口段內表面易磨損; 同時也造成鍋筒前后受熱不均勻，后部熱負荷較高，鍋筒內此部位水溫高，水中鈣、鎂鹽類易受熱分解或過飽和析出而結垢，一旦排污不利造成此處垢渣堆積，則極易導致過熱鼓包。

(5) 易引發(fā)爐膛爆燃和危險事故

若爐膛火焰熄滅，風機繼續(xù)向爐膛鼓吹木糠，則極易引起爐膛爆燃發(fā)生危險。同時，由于噴燃系統(tǒng)是一套獨立的系統(tǒng)，未與引風機及低水位、超壓或超溫進行聯(lián)鎖，因此即使鍋爐發(fā)生低水位、超壓或超溫時，引風機會停止工作，但是噴燃系統(tǒng)不會，這不僅會造成爐膛正壓燃燒，而且可能會導致鍋爐燒干、爆炸、熱水汽化等危險事故的發(fā)生。1

本詞條內容貢獻者為:

杜強 - 高級工程師 - 中國科學院工程熱物理研究所