一种确定燃生物质锅炉的炉膛适宜出口温度的方法

摘要

一种确定燃生物质锅炉的炉膛适宜出口温度的方法，通过生物质灰中Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SiO、TiO2、Al2O3的质量百分比含量计算酸碱比B/A，B/A=(Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O)/(SiO2+TiO2+Al2O3)；然后通过软化温度ST和酸碱比B/A计算炉膛出口温度T，T=ST‑100+(1.0‑B/A)×125。本发明具有更精细化、更准确确定适宜的炉膛出口温度的优点。

权利要求

1.一种确定燃生物质锅炉的炉膛适宜出口温度的方法，其特征在于该方法包括：

称取适量生物质，放入到马弗炉中加热成灰；

将马弗炉中生成的生物质灰，用灰熔点分析仪分析灰熔点，获得生物质灰的变形温度DT和软化温度ST，变形温度DT和软化温度ST为℃；

将马弗炉中生成的生物质灰，用XRF荧光光谱仪分析生物质灰中的金属氧化物成分，获得生物质灰中Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SiO、TiO2、Al2O3的质量百分比含量；

通过生物质灰中Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SiO、TiO2、Al2O3的质量百分比含量计算酸碱比B/A，B/A=(Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O)/(SiO2+TiO2+Al2O3)；

通过软化温度ST和酸碱比B/A计算燃生物质锅炉的炉膛出口温度T，T=ST-100+(1.0-B/A)×125，当B/A>1.0时取B/A为1.0，当B/A<0.2时取B/A为0.2。

2.按照权利要求1所述的一种确定燃生物质锅炉的炉膛适宜出口温度的方法，其特征在于：所述马弗炉中的气氛为空气，成灰温度为580℃，加热时间为3小时。

3.按照权利要求1所述的一种确定燃生物质锅炉的炉膛适宜出口温度的方法，其特征在于：根据T=ST-100+(1.0-B/A)×125计算得到的燃生物质锅炉的炉膛出口温度T高于生物质灰的变形温度DT时，取燃生物质锅炉的炉膛出口温度T=变形温度DT。

说明书

一种确定燃生物质锅炉的炉膛适宜出口温度的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及设计锅炉炉膛出口温度的方法，尤其涉及一种确定燃生物质锅炉适宜炉膛出口温度的方法，特别适合于燃生物质的高碱金属燃料的锅炉设计领域。

背景技术

[0002] 我国是以煤炭为主要能源的国家，煤炭占我国一次能源消耗的70%以上。然而，从储采比来看我国的煤炭已探明储量仅仅够开采31年，尽管将来仍会有未知的煤矿会被开发，但总体而言，化石燃料终将枯竭是人类不得不坦然面对的一个残酷事实。为了应对可能出现的化石燃料耗竭，必须开发可再生能源。

[0003] 生物质作为可再生能源日益受到重视。我国每年产农作物秸秆总量，约相当于3.5亿吨标煤，这些生物质可以直接用作锅炉燃料，燃烧产生工业用汽或者发电。然而，生物质碱金属含量高、灰熔点低，在设计燃生物质锅炉时，如何确定炉膛出口温度是一新问题。按照常规燃煤锅炉方法设计，会使炉膛出口温度偏高，导致受热面经常积灰和结渣，要停炉清焦，锅炉可用率下降。这是锅炉受热面积灰结渣的状况，当受热面堵塞时，不得不停炉。

[0004] 目前，由于缺乏具体的燃生物质锅炉的设计方法，燃生物质锅炉常常参照燃煤锅炉设计方法设计，而在设计燃煤锅炉时，炉膛出口温度一般不低于燃煤灰分灰熔点的变形温度DT，如果煤灰的灰熔点软化温度ST和变形温度比较接近时，即ST与DT的温度差小于100℃，一般设计的炉膛出口温度不应超过ST-100℃作为炉膛出口温度。一般来说，生物质灰的ST温度和DT温度比较接近，而且都比较低，如果取ST-100℃作为炉膛出口温度，常常会导致设计的炉膛出口温度偏低。另外，在进行燃料灰熔点分析时，燃煤是在815℃马弗炉内进行灰化的。而对于生物质，由于生物质中碱金属含量偏高，灰化温度815℃对生物来说偏高，这是因为温度过高会使成灰过程中碱金属逸出，而导致分析误差偏大，分析得到的DT、ST温度偏高，不能反映真实的情况，反而导致设计的炉膛出口温度偏高。

[0005] 总的来说，目前还缺乏合理决定燃生物质锅炉炉膛出口温度的方法。

发明内容

[0006] 针对现有技术中缺乏有效设计燃生物质锅炉炉膛出口温度方法的问题，本发明提供一种确定燃生物质锅炉的炉膛适宜出口温度的方法，旨在确定最合理的炉膛出口温度，一方面尽最大可能利用锅炉辐射受热面，另一方面避免尾部对流受热面积灰和结渣。

[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0008] 一种确定燃生物质锅炉的炉膛适宜出口温度的方法，该方法包括：

[0009] 称取适量生物质，优选100 500克，放入到马弗炉中加热成灰；~

[0010] 将马弗炉中生成的生物质灰，用灰熔点分析仪分析灰熔点，获得生物质灰的变形温度DT和软化温度ST，变形温度DT和软化温度ST的单位为℃；

[0011] 将马弗炉中生成的生物质灰，用XRF荧光光谱仪分析生物质灰中的金属氧化物成分，获得生物质灰中Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SiO、TiO2、Al2O3的质量百分比含量；

[0012] 通过生物质灰中Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SiO、TiO2、Al2O3的质量百分比含量计算酸碱比B/A，B/A=(Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O)/(SiO2+TiO2+Al2O3)；

[0013] 通过软化温度ST和酸碱比B/A计算燃生物质锅炉的炉膛出口温度T，T=ST-100+(1.0-B/A)×125，当B/A>1.0时取B/A为1.0，当B/A<0.2时取B/A为0.2。

[0014] 上述技术方案中，马弗炉中的气氛为空气，成灰温度为580℃，加热时间为3小时。

[0015] 上述技术方案中，根据T=ST-100+(1.0-B/A)×12.5计算得到的燃生物质锅炉的炉膛出口温度T高于生物质灰的变形温度DT时，取燃生物质锅炉的炉膛出口温度T=变形温度DT。

[0016] 本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①本发明采用580℃低温灰化法制灰，而不是用燃煤锅炉的815℃制灰，可以避免成灰过程中碱金属溢出而失真；②采用软化温度ST和灰酸碱比共同确定炉膛出口温度，更精细化，更准确确定适宜的炉膛出口温度；③准确的炉膛出口温度，一方面提高了炉膛辐射受热面的利用率，有利于减低成本，另一方面能避免锅炉尾部对流受热面积灰和结渣，提高了锅炉的可用率。

具体实施方式

[0017] 下面对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

[0018] 本发明提供的一种确定燃生物质锅炉的炉膛适宜出口温度的方法，该方法包括：

[0019] 称取适量生物质，优选100 500克，放入到马弗炉中加热成灰；~

[0020] 将马弗炉中生成的生物质灰，用灰熔点分析仪分析灰熔点，获得生物质灰的变形温度DT和软化温度ST，变形温度DT和软化温度ST为℃；

[0021] 将马弗炉中生成的生物质灰，用XRF荧光光谱仪分析生物质灰中的金属氧化物成分，获得生物质灰中Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SiO、TiO2、Al2O3的质量百分比含量；

[0022] 通过生物质灰中Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SiO、TiO2、Al2O3的质量百分比含量计算酸碱比B/A，B/A=(Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O)/(SiO2+TiO2+Al2O3)；

[0023] 通过软化温度ST和酸碱比B/A计算燃生物质锅炉的炉膛出口温度T，T=ST-100+(1.0-B/A)×125，当B/A>1.0时取B/A为1.0，当B/A<0.2时取B/A为0.2。

[0024] 为了避免成灰过程中碱金属溢出而失真，马弗炉中的气氛为空气，生物质制灰温度，即成灰温度为580℃，加热时间为3小时。

[0025] 上述技术方案中，根据T=ST-100+(1.0-B/A)×125计算得到的燃生物质锅炉的炉膛出口温度T高于生物质灰的变形温度DT时，取燃生物质锅炉的炉膛出口温度T=变形温度DT。温度的单位均为℃。

[0026] 一个实施例：

[0027] 对于玉米秸秆，取500克，在马弗炉中580℃灰化3小时，取出灰进行分析，灰熔点的变形温度DT=930℃，软化温度ST=1010℃。灰化后的玉米秸秆灰利用XRF荧光光谱仪分析其金属氧化物成分为SiO2=37.8wt.%，Al2O3=0.8wt.%，TiO2=0.0wt.%，Fe2O3=0.9wt.%，CaO=14.6wt.%，MgO=9.5wt.%，K2O=22.6wt.%，Na2O=0.1wt.%，根据B/A= (Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O)/(SiO2+TiO2+Al2O3)计算得出酸碱比B/A=1.24。由于B/A>1.0，所以这里取为B/A为1.0，则T=ST-100+(1.0-B/A)×125℃=1010-100+(1.0-1.0)×125=910℃。910℃