酒糟燃烧机理及燃酒糟锅炉研究

酒糟燃烧机理及燃酒糟锅炉研究

　表1酒成份及其热值碳（%）氮W（%）硫V（%）灰分Ay（%）水分W（%）挥发分（1）酒糟的发热量低，只相当于烟煤发热燃料带人的水分是一般烟煤的8倍左右；量的2/3；（3）酒糟挥发分含量高。

　　（2）酒糟水分含量高，相当于每k热量的1.2酒糟燃烧机理0前能源短缺和环境保护问题正受到世界各国的普遍关注。各种生物质废弃物，如酒糟、稻壳、椰子壳、甘蔗渣等，已经严重污染了生态环境。将这些废弃物作为锅炉燃料，既可节约能源又能改善环境，具有很大的经济和社会价值。用锅炉燃烧稻壳等生物质废弃物，国内外已进行了不少研究，但其采用的燃烧方式大多为流化床燃烧，且为了保证其稳定燃烧，必须用沙作床料，因而影响了其灰渣的综合利用价值。而由于稻壳难以燃尽、发热值低，采用常规层状燃烧，只能选用较低的炉排面热负荷，燃烧效率和锅炉热效率很低，不能实现高效利用。

　　由于我国是一个产酒大国，酒糟是酒厂生产过程中的副产品，全国的酒糟的产量极其可观，如四川五粮液酒厂的酒糟产量达80.~900t/天。

　　此外，因酒糟的成份以稻壳为主，稻壳燃烧后灰分中的硅含量很高，可作为提取白碳黑的原料。

　　因此，开发一种可同时实现酒糟及其灰渣的资源化利用的锅炉无论从环保还是节能角度都具有广阔的应用前景。

　　1酒糟燃烧机理1.1酒糟成份及其燃料特性分析根据对典型酒厂的酒糟取样分析，酒糟的成份及热值如表1所示，从中可见，酒糟的燃料特性具有以下特点：由于酒糟的成份比较特殊，其燃烧具有以下特点：燃烧干燥过程时间长，并需较高的干燥温度；由于水分含量高、发热量低，故酒糟的绝热燃烧温度低；焦炭燃尽困难：因酒糟挥发分含量高，其析出速度快，一般在焦炭着火前已基本析出完毕，使挥发分燃烧和焦炭燃烧明显分为两个独立的阶段，而不象煤的挥发分燃烧和焦炭燃烧存在一个并存的阶段，即：在挥发分不断析出的同时，焦炭开始着火燃烧。所以，酒糟的后期燃尽较困难。

　　悬浮燃烧的比例较大：因酒糟干燥后密度小、迎风面积大，很容易被吹起，使相当一部分酒糟悬浮在炉膛中燃烧，因此，在设计燃酒糟锅炉时必须注意炉内空气动力场的合理组织。

　　2燃酒糟锅炉及其设计特点2.1燃酒糟锅炉设计参数针对燃料特性如表1所示的酒糟，设计的12台燃酒糟锅炉已在中国最大的酒厂-五粮液酒厂投人运行，其主要参数如表2所示。

　　表2燃酒糟锅炉主要设计参数序号名称符号数值单位额定蒸发量工作压力蒸汽温度给水温度冷空气温度热空气温度排烟温度2.2燃酒糟锅炉设计特点该锅炉的受热面由炉膛、旋风燃烬室、第一对流管束、第二对流管束、空气预热器和省煤器等组成。考虑到酒糟堆积密度小、水分高的特点，将酒糟由炉排上方喷料口借助一次风喷人炉膛。此外，为确保酒糟的及时着火与燃尽，并降低锅炉烟气的原始排尘浓度，在设计中还采取了一系列技术措施。

　　2.2.1炉膛下部采用绝热炉膛结构由于酒糟发热量低、水分高，与燃烧烟煤相比，在相同锅炉蒸发量的情况下，燃烧酒糟所需的空气量是燃烧烟煤的1.37倍，产生的烟气量是1.4倍，所以，炉内绝热燃烧温度低（13001C左右）。为了提高炉膛内的温度水平，保证燃料充分完全燃烧，设计时采用下部绝热炉膛，以减少炉内吸热量，保证燃烧区域的温度，有利于着火与燃尽。

　　2.2.2采用炉内旋风燃烬室结构由于送人炉膛的酒糟有相当一部分是在炉膛中悬浮燃烧，烟气中飞灰含量较篼，且酒糟挥发分含量高、析出速度快，焦炭燃尽困难，因此，设计时采用炉内旋风燃烬室，使高温烟气与空气进一步混合，并延长烟气在炉内的停留时间，以有助于烟气中未燃烬的焦炭粒子与可燃气体在旋风燃烬室内充分完全燃烧，提高锅炉的燃烧效率，同时，烟气中部分较大的固体粒子在旋风燃烬室内由于离心力的作用而被分离出来，减少烟气中的飞灰含量，从而降低锅炉的原始排尘浓度。2.2.3采用较高的空气预热温度为提高炉膣温度水平，以满足干燥酒糟的需要，并保证燃料的完全燃烧，设计时采用空气预热温度较高的空气预热器，并采用热风送料，以利于燃料的干燥。

　　2.2.4采用炉内燃料干燥系统由于酒糟水分含量高，直接着火困难，因此，必须充分考虑燃料的干燥过程。鉴于酒糟密度小、体积大，如采用炉外干燥，则干燥设备庞大，且系统复杂，为此，设计时采用炉内干燥方法，即燃料在炉内下落过程中完成干燥，落到炉排上即可着火。

　　2.2.5采用热风二次风，并组织合理的炉内空气动力场由于酒糟挥发分含量高、析出速度快，加上一部分酒糟处于悬浮燃烧，在炉内局部区域可能出现缺氧或空气与可燃物混合不良的现象，因此，采用热二次风并组织合理的炉内空气动力场，强化可燃气体和未完全燃烧的燃料与空气的充分混合，提高锅炉的燃烧效率。

　　2.2.6采用合理的炉膛结构由于酒糟发热量低，挥发分析出快，焦炭燃尽困难，设计时采用足够的炉膛高度，以充分保证烟气在炉内的停留时间，并且，尽量减少炉膛辐射受热面，以保证合理的炉膛出口烟温。此外，炉膛形状将充分考虑酒糟的着火与燃尽特点，使烟气在炉内的充满度与混合良好。

　　3燃酒糟锅炉的实际运行结果及其分析燃酒糟锅炉的实际运行情况表明：酒糟从喷料口喷入炉膛后，干燥着火及时，挥发分着火迅速且在下落的过程中已部分燃烧。在酒糟落至炉排上后，继续强烈燃烧，但固定碳的燃烧则需较长时间。酒糟燃烧后其灰渣中含碳量小于10%，这表明酒糟在炉内的燃烧效果较为理想，机械不完全燃烧损失达到设计要求，而且使灰渣中含碳量满足了灰渣综合利用的需要。

　　炉内旋风燃烬室作用显著，来自炉膛的高温烟气在旋风燃烬室内旋转混合，强烈燃烧，有效地降低了飞灰中机械不完全燃烧损失及烟气中飞灰浓度，加之采用两级除尘，使锅炉烟尘排放达到了有关环保要求。

　　从表3可见，该锅炉的主要参数均达到了设计要求。

　　4燃酒糟锅炉的经济和社会效益采用糟锻炉，不仅可节约能源，减轻环境污染，而且能实现灰渣的综合利用，故效益十分显著。

　　4.1节能以五粮液酒厂燃酒糟锅炉工程为例。该项目表3燃酒糟锅炉主要运行参数序号名称符号数值单位锅炉蒸发量工作压力蒸汽温度冷空气温度热空气温度排烟温度共安装18台蒸发量为4t/h的燃酒糟锅炉。其每年节约的燃料量与燃料费用如表4所示，从中可见燃用酒糟与燃煤相比，18台锅炉每年可节约燃料费用1514万元。节能效果十分明显。如能将全部酒糟都用作锅炉燃料，所产生的蒸汽既可用于生产工程，也可用于发电，节能潜力巨大。

　　4.2酒糟灰渣可综合利用由于酒糟的主要成份是稻壳，其燃烧后灰渣表4五粮液酒厂18台燃酒糟锅炉节能效果燃料热值燃料耗量燃料费万t/年（万元/年）酒糟烟煤注：表中烟煤以200元/t计算，锅炉按每年运行70001：计中硅含量很高，可作为提取橡胶工业的添加剂白碳黑的原料，而目前国内白碳黑的需求量很大。五粮液酒厂正在筹建利用酒糟锅炉灰渣提取白碳黑的项目，预计该项目投产后每天可生产白碳黑6000t，从而真正实现酒糟的综合利用。

　　4.3减轻环境污染将酒糟作为锅炉燃料后，可消除酒糟堆放产生的废气和废水等对周围环境的污染。同时，可节省以往搬运酒糟所需的大量费用与堆放土地。

　　4.4燃酒糟锅炉的燃料适应性由于酒糟的燃料特性与棕榈渣、椰子壳、稻壳等生物质燃料同属于高水分和高挥发分、低热值燃料，其燃烧机理基本相同，因此，该酒糟锅炉的成功设计及所积累的运行经验，可为其他生物质燃料的资源化利用创造条件。