0、引 言
生物质能与化石能源相比，具有可再生和低污染的优势，近几年，生物质能发电得到了快速发展。在燃煤锅炉掺烧生物质方面国外已有实例，1996年期间，在丹麦Studstrup电站一号机组进行了秸秆与煤混烧示范试验。国外相关文献在燃煤锅炉掺烧生物质氯腐蚀、燃烧方式、生物质预处理、火焰结构等方面进行了研究。国内研究大都集中在生物质电厂锅炉的直接燃烧、燃料特性、灰分分析等方面。但相关文献还没有燃煤锅炉掺烧稻壳对锅炉效率影响的计算分析方面的研究。富通新能源生产销售
生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧
颗�；�、
木屑颗�；�压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
以某300 MW燃煤锅炉掺烧稻壳为研究对象，现阶段该电厂采用冷风输送稻壳，掺混比例很��；采取冷风输送稻壳会降低锅炉的热效率，掺混比例太小无法对稻壳形成高效、规�；�。为了减小冷风输送稻壳对锅炉效率的影响，采取热风输送稻壳进行计算分析。在此背景下，研究了燃煤锅炉掺烧稻壳时在不同送风温度和不同掺烧比例下，对锅炉效率、排烟温度、辐射换热和对流换热等方面的影响。此研究结果可对燃煤电站掺烧稻壳提供理论参考。
1、输送稻壳风温的确定
该电厂掺烧稻壳均采用冷风输送方式，若采用热风输送稻壳，又恐导致生物质气化变软以至管道堵塞，而现场直接实验存在一定的风险，且费时费力。因此在试验室搭建了稻壳的热风输送试验台，压缩空气由空气泵提供，经管式炉加热。热空气从底部进入上升管，加热物料10 min。当输送温度达到220℃时，稻壳产生轻度的挥发分析出现象，稻壳的颜色发生变化，但并没有发生稻壳附壁的现象。当输送风温降低至180℃，加热10min后，稻壳没有发生任何变化。因此，从输送系统的安全性考虑，建议稻壳输送风温为150一180℃。
2、研究对象与计算工况
该燃煤锅炉采用四角同心反切燃烧、摆动燃烧器调温、平衡通风、固态排渣；炉后尾部布置两台三分仓容克式空气预热器，炉膛采用气密式膜式水冷壁，炉底采用水封结构。设计煤种为贫煤，采用中间储仓式制粉系统。该电厂现阶段进行了掺烧稻壳发电，根据试验数据，采取低于200C以下热风输送稻壳进行计算分析，计算了稻壳在不同送风温度，不同掺烧比例下，对锅炉效率、排烟温度等方面的影响。在具体计算工况中，输送稻壳风温确定为20℃、100℃、150℃、200℃；掺烧比例为1%、3%、5%、8%、10%、15%、20%。其系统原理如图l所示。
3、计算方法
3.1混合燃料计算方法
煤质是锅炉设计及运行的重要依据，参考工业锅炉设计计算标准方法中关于燃用混合煤的计算方法。当混合燃烧两种不同煤时，1kg混合煤的发热量：
在煤质的元素分析中，其余组分也可按此方法进行折算。研究稻壳和煤的掺烧计算时，可把稻壳假定为组分相近的煤。因此，稻壳和煤掺烧时，可把稻壳和煤混合燃料当作锅炉燃烧两种不同的煤，在计算时所用的混合燃料元素分析和工业分析均按上述方法进行折算。
该电厂所掺烧的稻壳为其周边地区所产，根据上述混合燃料计算方法，现烧煤种、设计煤种、稻壳、混合燃料的元素分析和工业分析如表l所示。
表l表明，稻壳与煤相比，具有较高的o/c比和H/C比；稻壳具有更高的氧含量，从燃烧的角度上理解，稻壳具有更好的燃烧性能；表中混合燃料为稻壳掺烧比例为15%时的计算结果，该方法推算的混合燃料的元素分析和工业分析随掺烧比例的变化而变化。
3.2空气预热器计算方法
该电厂采用冷风输送稻壳，笔者采用大于冷风温度的送风温度进行计算研究以提高锅炉效率，降低排烟温度。输送稻壳的风温采用低于空预器出口风温，因此，从空预器抽出热风和冷风进行混合以达到输送风温的要求，空预器相应的会排挤一定的风量，随着掺烧比例的增加，排挤的风量也就会增加，与不掺烧稻壳相比，排烟温度也就会相应的升高，其原理如图2。
4、计算结果
4.1对炉膛辐射换热及炉膛出口烟气温度的
影响
掺烧稻壳时，由于其折算水分较高、热值低，因此，混合燃料的理论燃烧温度随掺烧比例的增加而降低，如图3中当掺烧稻壳比例达到20%时，理论燃烧温度降低21℃。
理论燃烧温度降低会使炉内平均温度水平下降，降低炉膛的辐射换热量，使炉膛出口烟气温度升高，当采用200℃输送稻壳，掺烧比例为20%时，炉膛出口烟气温度升高9℃，其原因在于掺烧稻壳时，炉内温度水平下降，炉膛辐射换热量减少，导致炉膛出口烟气温度升高。同时稻壳的灰分含有较高的碱金属化合物，碱金属化合物的存在使灰熔点降低，容易引起锅炉受热面结渣与污染，燃烧器区域的灰分沉积，同样会使炉内辐射换热量减少，也会对炉膛出口烟气温度升高有所贡献。但由计算可知，当掺烧比例达到20%时，烟气量仅仅增加2%~3%，因此，掺烧稻壳对辐射换热和对流换热影响不大，基本不会影响出力。
4.2对水蒸气客积份额及飞灰浓度的影响
以不掺烧稻壳为基准，随着稻壳掺烧比例的增加，锅炉烟气中水分含量呈上升趋势，生物质掺烧比例达到20%时，烟气中水分容积份额增加了1.02%。由于折算水分较高，会降低燃料的理论燃烧温度，烟气中水分增加会影响到烟气的酸露点，会对锅炉尾部受热面的低温腐蚀产生影响。烟气中水分的增加也会增加锅炉的排烟损失。
由于稻壳中灰分含量低，飞灰浓度随掺烧比例的增大呈下降趋势，当掺烧比例达到20%时，飞灰浓度下降了约0.0012 kg/kg；飞灰浓度的下降可以减少固体未完全燃烧热损失，并且可以减小锅炉受热面，特别是减小尾部受热面的磨损。
4.3对排烟温度和锅炉效率的影响
该燃煤锅炉不掺稻壳实际运行时，排烟温度为138℃。随着稻壳掺烧份额的增加，锅炉排烟温度及排烟损失呈上升趋势。以不掺烧稻壳为基准，当20℃冷风输送稻壳，掺烧比例为20%时，排烟温度升高27.1℃；其原因在于以低于空预器出口风温的温度输送稻壳将导致通过空气预热器的空气量减少。另外，稻壳燃料中的氧含量高达30%，使燃烧稻壳时的理论空气量减小，也相应减少了通过空气预热器的空气量。这些因素都将导致排烟温度的升高。当200℃热风输送稻壳，掺烧比例20%时，排烟温度升高21.3℃。从排烟温度和锅炉效率方面考虑，采用热风输送稻壳较好，可降低排烟温度，提高锅炉效率。
在锅炉效率方面，200℃冷风输送稻壳，掺烧比例20%的时候，锅炉效率下降1.65%；若采用200t热风输送稻壳，掺烧比例为20%时，锅炉效率下降1.3%，
5、结论
(1)为接近实际操作，使燃煤电站掺烧稻壳易于进行，应不改变现有制粉系统和燃烧器结构，从输送系统安全性的角度考虑，建议稻壳的输送风温为150~ 180℃；由于制备、储存、输送、结渣积灰、腐蚀、燃尽、环保等涉及锅炉安全和经济的问题尚未很好解决，因此，掺烧稻壳比例不宜超过15%。
(2)随着掺烧稻壳比例的增加，排烟温度升高，锅炉效率下降；提高输送稻壳风温，可降低排烟温度，提高锅炉效率。当掺烧比例达到20%，20℃冷风输送稻壳时，排烟温度升高最大，达到27.1℃，锅炉效率下降1.65%；当掺烧比例达到20%，采用200℃热风输送生物质，排烟温度升高21.3℃，锅炉效率下降1.3%。
(3)随着掺烧稻壳比例的增加，烟气量增加，理论燃烧温度降低，炉膛出口烟温升高，烟气中飞灰浓度降低，水蒸气容积份额增加；当掺烧比例20%时，烟气量增加2%一3%，飞灰浓度降低0. 0012 kg/kg，水蒸气容积份额增加1.02%，理论燃烧温度降低21℃，炉膛出口烟温升高9℃，对炉膛辐射换热和受热面对流换热影响不大。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
