酒糟燃燒機理及燃酒糟鍋爐研究

　　表1酒成份及其熱值碳（%）氮W（%）硫V（%）灰分Ay（%）水分W（%）揮發(fā)分（1）酒糟的發(fā)熱量低，只相當于煙煤發(fā)熱燃料帶人的水分是一般煙煤的8倍左右；量的2/3；（3）酒糟揮發(fā)分含量高。

　�。�2）酒糟水分含量高，相當于每k熱量的1.2酒糟燃燒機理0前能源短缺和環(huán)境保護問題正受到世界各國的普遍關(guān)注。各種生物質(zhì)廢棄物，如酒糟、稻殼、椰子殼、甘蔗渣等，已經(jīng)嚴重污染了生態(tài)環(huán)境。將這些廢棄物作為鍋爐燃料，既可節(jié)約能源又能改善環(huán)境，具有很大的經(jīng)濟和社會價值。用鍋爐燃燒稻殼等生物質(zhì)廢棄物，國內(nèi)外已進行了不少研究，但其采用的燃燒方式大多為流化床燃燒，且為了保證其穩(wěn)定燃燒，必須用沙作床料，因而影響了其灰渣的綜合利用價值。而由于稻殼難以燃盡、發(fā)熱值低，采用常規(guī)層狀燃燒，只能選用較低的爐排面熱負荷，燃燒效率和鍋爐熱效率很低，不能實現(xiàn)高效利用。

　　由于我國是一個產(chǎn)酒大國，酒糟是酒廠生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，全國的酒糟的產(chǎn)量極其可觀，如四川五糧液酒廠的酒糟產(chǎn)量達80.~900t/天。

　　此外，因酒糟的成份以稻殼為主，稻殼燃燒后灰分中的硅含量很高，可作為提取白碳黑的原料。

　　因此，開發(fā)一種可同時實現(xiàn)酒糟及其灰渣的資源化利用的鍋爐無論從環(huán)保還是節(jié)能角度都具有廣闊的應用前景。

　　1酒糟燃燒機理1.1酒糟成份及其燃料特性分析根據(jù)對典型酒廠的酒糟取樣分析，酒糟的成份及熱值如表1所示，從中可見，酒糟的燃料特性具有以下特點：由于酒糟的成份比較特殊，其燃燒具有以下特點：燃燒干燥過程時間長，并需較高的干燥溫度；由于水分含量高、發(fā)熱量低，故酒糟的絕熱燃燒溫度低；焦炭燃盡困難：因酒糟揮發(fā)分含量高，其析出速度快，一般在焦炭著火前已基本析出完畢，使揮發(fā)分燃燒和焦炭燃燒明顯分為兩個獨立的階段，而不象煤的揮發(fā)分燃燒和焦炭燃燒存在一個并存的階段，即：在揮發(fā)分不斷析出的同時，焦炭開始著火燃燒。所以，酒糟的后期燃盡較困難。

　　懸浮燃燒的比例較大：因酒糟干燥后密度小、迎風面積大，很容易被吹起，使相當一部分酒糟懸浮在爐膛中燃燒，因此，在設(shè)計燃酒糟鍋爐時必須注意爐內(nèi)空氣動力場的合理組織。

　　2燃酒糟鍋爐及其設(shè)計特點2.1燃酒糟鍋爐設(shè)計參數(shù)針對燃料特性如表1所示的酒糟，設(shè)計的12臺燃酒糟鍋爐已在中國最大的酒廠-五糧液酒廠投人運行，其主要參數(shù)如表2所示。

　　表2燃酒糟鍋爐主要設(shè)計參數(shù)序號名稱符號數(shù)值單位額定蒸發(fā)量工作壓力蒸汽溫度給水溫度冷空氣溫度熱空氣溫度排煙溫度2.2燃酒糟鍋爐設(shè)計特點該鍋爐的受熱面由爐膛、旋風燃燼室、第一對流管束、第二對流管束、空氣預熱器和省煤器等組成。考慮到酒糟堆積密度小、水分高的特點，將酒糟由爐排上方噴料口借助一次風噴人爐膛。此外，為確保酒糟的及時著火與燃盡，并降低鍋爐煙氣的原始排塵濃度，在設(shè)計中還采取了一系列技術(shù)措施。

　　2.2.1爐膛下部采用絕熱爐膛結(jié)構(gòu)由于酒糟發(fā)熱量低、水分高，與燃燒煙煤相比，在相同鍋爐蒸發(fā)量的情況下，燃燒酒糟所需的空氣量是燃燒煙煤的1.37倍，產(chǎn)生的煙氣量是1.4倍，所以，爐內(nèi)絕熱燃燒溫度低（13001C左右）。為了提高爐膛內(nèi)的溫度水平，保證燃料充分完全燃燒，設(shè)計時采用下部絕熱爐膛，以減少爐內(nèi)吸熱量，保證燃燒區(qū)域的溫度，有利于著火與燃盡。

　　2.2.2采用爐內(nèi)旋風燃燼室結(jié)構(gòu)由于送人爐膛的酒糟有相當一部分是在爐膛中懸浮燃燒，煙氣中飛灰含量較篼，且酒糟揮發(fā)分含量高、析出速度快，焦炭燃盡困難，因此，設(shè)計時采用爐內(nèi)旋風燃燼室，使高溫煙氣與空氣進一步混合，并延長煙氣在爐內(nèi)的停留時間，以有助于煙氣中未燃燼的焦炭粒子與可燃氣體在旋風燃燼室內(nèi)充分完全燃燒，提高鍋爐的燃燒效率，同時，煙氣中部分較大的固體粒子在旋風燃燼室內(nèi)由于離心力的作用而被分離出來，減少煙氣中的飛灰含量，從而降低鍋爐的原始排塵濃度。2.2.3采用較高的空氣預熱溫度為提高爐膣溫度水平，以滿足干燥酒糟的需要，并保證燃料的完全燃燒，設(shè)計時采用空氣預熱溫度較高的空氣預熱器，并采用熱風送料，以利于燃料的干燥。

　　2.2.4采用爐內(nèi)燃料干燥系統(tǒng)由于酒糟水分含量高，直接著火困難，因此，必須充分考慮燃料的干燥過程。鑒于酒糟密度小、體積大，如采用爐外干燥，則干燥設(shè)備龐大，且系統(tǒng)復雜，為此，設(shè)計時采用爐內(nèi)干燥方法，即燃料在爐內(nèi)下落過程中完成干燥，落到爐排上即可著火。

　　2.2.5采用熱風二次風，并組織合理的爐內(nèi)空氣動力場由于酒糟揮發(fā)分含量高、析出速度快，加上一部分酒糟處于懸浮燃燒，在爐內(nèi)局部區(qū)域可能出現(xiàn)缺氧或空氣與可燃物混合不良的現(xiàn)象，因此，采用熱二次風并組織合理的爐內(nèi)空氣動力場，強化可燃氣體和未完全燃燒的燃料與空氣的充分混合，提高鍋爐的燃燒效率。

　　2.2.6采用合理的爐膛結(jié)構(gòu)由于酒糟發(fā)熱量低，揮發(fā)分析出快，焦炭燃盡困難，設(shè)計時采用足夠的爐膛高度，以充分保證煙氣在爐內(nèi)的停留時間，并且，盡量減少爐膛輻射受熱面，以保證合理的爐膛出口煙溫。此外，爐膛形狀將充分考慮酒糟的著火與燃盡特點，使煙氣在爐內(nèi)的充滿度與混合良好。

　　3燃酒糟鍋爐的實際運行結(jié)果及其分析燃酒糟鍋爐的實際運行情況表明：酒糟從噴料口噴入爐膛后，干燥著火及時，揮發(fā)分著火迅速且在下落的過程中已部分燃燒。在酒糟落至爐排上后，繼續(xù)強烈燃燒，但固定碳的燃燒則需較長時間。酒糟燃燒后其灰渣中含碳量小于10%，這表明酒糟在爐內(nèi)的燃燒效果較為理想，機械不完全燃燒損失達到設(shè)計要求，而且使灰渣中含碳量滿足了灰渣綜合利用的需要。

　　爐內(nèi)旋風燃燼室作用顯著，來自爐膛的高溫煙氣在旋風燃燼室內(nèi)旋轉(zhuǎn)混合，強烈燃燒，有效地降低了飛灰中機械不完全燃燒損失及煙氣中飛灰濃度，加之采用兩級除塵，使鍋爐煙塵排放達到了有關(guān)環(huán)保要求。

　　從表3可見，該鍋爐的主要參數(shù)均達到了設(shè)計要求。

　　4燃酒糟鍋爐的經(jīng)濟和社會效益采用糟鍛爐，不僅可節(jié)約能源，減輕環(huán)境污染，而且能實現(xiàn)灰渣的綜合利用，故效益十分顯著。

　　4.1節(jié)能以五糧液酒廠燃酒糟鍋爐工程為例。該項目表3燃酒糟鍋爐主要運行參數(shù)序號名稱符號數(shù)值單位鍋爐蒸發(fā)量工作壓力蒸汽溫度冷空氣溫度熱空氣溫度排煙溫度共安裝18臺蒸發(fā)量為4t/h的燃酒糟鍋爐。其每年節(jié)約的燃料量與燃料費用如表4所示，從中可見燃用酒糟與燃煤相比，18臺鍋爐每年可節(jié)約燃料費用1514萬元。節(jié)能效果十分明顯。如能將全部酒糟都用作鍋爐燃料，所產(chǎn)生的蒸汽既可用于生產(chǎn)工程，也可用于發(fā)電，節(jié)能潛力巨大。

　　4.2酒糟灰渣可綜合利用由于酒糟的主要成份是稻殼，其燃燒后灰渣表4五糧液酒廠18臺燃酒糟鍋爐節(jié)能效果燃料熱值燃料耗量燃料費萬t/年（萬元/年）酒糟煙煤注：表中煙煤以200元/t計算，鍋爐按每年運行70001：計中硅含量很高，可作為提取橡膠工業(yè)的添加劑白碳黑的原料，而目前國內(nèi)白碳黑的需求量很大。五糧液酒廠正在籌建利用酒糟鍋爐灰渣提取白碳黑的項目，預計該項目投產(chǎn)后每天可生產(chǎn)白碳黑6000t，從而真正實現(xiàn)酒糟的綜合利用。

　　4.3減輕環(huán)境污染將酒糟作為鍋爐燃料后，可消除酒糟堆放產(chǎn)生的廢氣和廢水等對周圍環(huán)境的污染。同時，可節(jié)省以往搬運酒糟所需的大量費用與堆放土地。

　　4.4燃酒糟鍋爐的燃料適應性由于酒糟的燃料特性與棕櫚渣、椰子殼、稻殼等生物質(zhì)燃料同屬于高水分和高揮發(fā)分、低熱值燃料，其燃燒機理基本相同，因此，該酒糟鍋爐的成功設(shè)計及所積累的運行經(jīng)驗，可為其他生物質(zhì)燃料的資源化利用創(chuàng)造條件。