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摘 要：详述燃棕榈废料锅炉的结构布置方式，介绍了燃棕榈废料发电锅炉设计开发过程
关键词：棕榈废料；炉膛；分级液压控制往复炉排
前言
棕榈废料是棕榈榨油行业的副产品，采用棕榈榨油的工厂，约有20%左右的总渣等废料被分离出来，由于此类废弃物热值低、水分大等特点，一直没有被好好的利用，而仅是被简单的堆放、填埋或者是被直接烧掉。这样不仅造成了浪费而且污染环境，给棕榈榨油行业带来了人力、物力的浪费。
目前国内也出现了利用常规的燃煤锅炉来进行棕榈废料的处理的焚烧炉。但由于常规锅炉的炉排采用机械控制的限制，不能很好地控制燃料厚度和进行有效地拨火以及尾部受热面中积灰严重等问题致使锅炉不能正常运行；同时，锅炉长时间的积灰还能导致尾部受热面的腐蚀，致使设备损害；锅炉使用寿命大大缩小。针对以上普遍存在的问题，经过对此类废弃物的特性进行了认真的分析研究，成功研制出分级液压控制的往复炉排燃棕榈废料的SHW20-2.5/400-T过热蒸汽锅炉发电锅炉。目前此锅炉已申报了国家新型专利.
一、燃料特性：棕榈废料（50%棕榈壳+50%棕榈纤维）棕榈废料经粉碎加工成一定尺寸的粉料
一）燃料元素成分及发热量：
二）燃料燃烧的特点：
1.燃料具有极高的挥发分，析出温度低且析出过程迅速。
2.水分含量高，且随季节性多变。
3.灰分少，一般外带土、石子等杂质较多。
4.具有较低的灰熔点，易出现结渣和灰结焦
5.热值低，能量密度小。
6.生物质中普遍含有一定量的钾和氯，含钾物质性质活泼，高温下易在受热面上造成沉积，阻碍传热并诱发高温腐蚀，氯燃烧后产生的烟气中含有氯化氢和氯气，对受热面有高温和低温腐蚀的影响。
二、锅炉主要设计参数：
1.锅炉额定蒸发量 20 t/h
2.锅炉额定蒸汽温度 400℃
3.锅炉额定蒸汽压力 2.5MPa
4.锅炉额定给水温度 105℃
5.排烟温度 142℃
6.冷风温度 20℃
7.热风温度 163℃
8.锅炉设计热效率 81.1%
9.燃烧方式： 往复炉排层燃
10.炉排有效面积 20.93 m2
三、锅炉系统介绍
1.往复炉排2.储料仓3.送料装置4.汽水系统5.过热器 6.对流管束7.吹灰装置8.省煤器9.空预器10.落灰装置
四、采取的主要技术措施
根据燃料的特点以及满足锅炉参数的要求采取了以下技术措施：
（一）设置合理的炉膛结构：
为了增加燃料在炉内的停留时间，保证燃料的及时着火和燃烬，本锅炉设计采用了较高的炉膛结构。根据国内最新的拱形设计理论，采用低而长的后拱及较高的前拱，以便使从后拱出来的高温烟气，以每秒7米左右的水平速度向前拱区内冲去，将大量热量带给了前拱区，增强了对料层的热辐射，保证了燃料的燃烬。并在炉膛出口处加水冷屏式过热器控制炉膛出口温度。
前后拱的科学设计，使从前后拱出来的烟气在喉部强烈混合，增加烟气在炉内的停留时间，有利于燃料的完全充分燃烧。
（二）采用分级液压驱动倾斜往复炉排
炉排面积的确定：炉排面积对燃料的燃烧及燃烬起到非常重要的作用，根据国内外垃圾焚烧炉设计运行经验，垃圾焚烧炉的往复炉排负荷约200～400kg/（m2·h）比较合理。考虑到预处理后的垃圾的实际状况选取炉排面积约20.9m2，往复炉排负荷约298kg/（m2·h）。考虑到炉墙钢架等尺寸因素，选定炉排有效宽度为2800mm，长度为7400mm左右。炉排有效面积约为20.9m2，炉排高温区应采用耐热铸钢，确保锅炉的安全运行。
根据国内外垃圾焚烧炉的实际运行经验和燃料的特点，采用有一定倾斜角度的分级驱动往复炉排燃烧方式。燃料由送料装置送入储料仓再由送料风送至往复炉排上，在往复炉排前部经热空气加热干燥后着火燃烧。
往复炉排分三级采用液压驱动，每级可分别调整炉排的往复运动速度，并且由于液压传动装置具有重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速，这样可使燃料在炉排上有较长的停留燃烧时间，保证固定碳的完全充分燃烧。
为了使燃料层在炉排上有自翻身拨火作用，往复炉排采用倾斜15度的布置方式以及炉排之间合理的落差，使燃料从前向后推动前进的同时有一个下落翻动过程，在上级炉排落至下级时有一个较大的翻滚，起到自拨火作用。
（三）设置合理的二次风系统
为了使大量快速析出的挥发分能及时与空气充分混合，在后拱出口上部及前拱上部各布置有一组二次风喷嘴，喷出的高速二次风具有很大的动能和刚性，使可燃气体于高速二次风充分混合，保证了挥发份的充分燃烧。
往复炉的配风与燃煤锅炉也有较大不同。干燥阶段风量仅占一次风量的15%左右，主燃区风量占75%以上，而燃烬区风量仅占10%左右。为了保证挥发分大量集中析出时的完全及时充分燃烧，必须有占总风量15-20%以上的风量作为二次风，本设计的二次风可帮助燃料析出的挥发分在炉膛空间的燃烧，在每组二次风喷嘴的总风道上装有调节阀门，实际运行时可根据现场燃料的燃烧情况及时调节各段风量及每组的二次风量。
（四）布置合理的尾部受热面的：
锅炉尾部受热面采用钢管式省煤器和钢管式空气预热器，为了便于检修与清灰，在钢管式省煤器管和钢管式空气预热器之间加装了检修烟箱。合理控制尾部受热面的温度和烟气流速防止发生腐蚀和积灰。
锅炉采用双锅筒、横置式、往复炉排的结构形式。锅炉散装出厂。见上图
整个锅炉系统分为送料系统、汽水系统、往复炉排、过热器、空气预热器、省煤器等部件组成。
送料系统包括燃料输送皮带、储料仓、星型阀给料器。燃料经运输皮带送至储料仓，经布置在料仓底部的星型阀给料器送至往复炉排燃烧。
锅炉汽水系统主要有上下锅筒、对流管束、水冷壁、前拱组件、后拱组件、下降管、集箱等组成。整个汽水系统分为五个独立的水循环回路。锅炉水循环系统分为前墙水冷壁、左侧墙水冷壁、右侧墙水冷壁、后墙水冷壁及对流管束等五个循环回路。水循环回路结构合理，水循环安全可靠。
炉排包括支架、活动框架、配风装置等组成。锅炉汽水系统现场组装，炉排整装出厂，钢架、外包、炉墙采用现场施工。
过热器散装出厂，省煤器整装出厂；空气预热器也分为两级，每级组装出厂，现场连接回转烟箱。
考虑棕榈废料灰渣特点，本锅炉采用了螺旋出渣机，多管除尘器等辅机。
五、经济技术分析与发展前景：
该产品有较好的节能和社会环保效益。该锅炉结构紧凑，热效率高，是棕榈榨油和木材加工行业理想的节能环保设备。它不仅帮助解决了棕榈废料的一大难题，也为企业创造了非常可观的经济效益，更为重要的是它减少了环境污染，美化了环境。
该产品设计新颖，运行工况稳定，在生物质锅炉炉研发方向开辟了一条新的路径，具有较强的市场竞争力和较高的社会效益.
我国生物质直燃技术已经日趋成熟，并向多元化方向发展，例如此产品在马来西亚等国家利用棕榈废料直燃发电技术；在城市近郊兴起的垃圾掺烧秸秆的生物质—垃圾混烧发电等发电方式。随着国家对节能减排要求的提高和激励政策的调整，生物质燃料的开发和利用，特别是直燃发电技术将会进一步发展，并展现广阔的前景。
参考文献：
[1]《锅炉机组热力计算标准方法》编委会 北京：机械工业出版社1976年.
[2]冯俊凯.沈幼庭 杨瑞昌《锅炉原理及计算》北京：科学出版社2003年.
关键词：棕榈废料；炉膛；分级液压控制往复炉排
前言
棕榈废料是棕榈榨油行业的副产品，采用棕榈榨油的工厂，约有20%左右的总渣等废料被分离出来，由于此类废弃物热值低、水分大等特点，一直没有被好好的利用，而仅是被简单的堆放、填埋或者是被直接烧掉。这样不仅造成了浪费而且污染环境，给棕榈榨油行业带来了人力、物力的浪费。
目前国内也出现了利用常规的燃煤锅炉来进行棕榈废料的处理的焚烧炉。但由于常规锅炉的炉排采用机械控制的限制，不能很好地控制燃料厚度和进行有效地拨火以及尾部受热面中积灰严重等问题致使锅炉不能正常运行；同时，锅炉长时间的积灰还能导致尾部受热面的腐蚀，致使设备损害；锅炉使用寿命大大缩小。针对以上普遍存在的问题，经过对此类废弃物的特性进行了认真的分析研究，成功研制出分级液压控制的往复炉排燃棕榈废料的SHW20-2.5/400-T过热蒸汽锅炉发电锅炉。目前此锅炉已申报了国家新型专利.
一、燃料特性：棕榈废料（50%棕榈壳+50%棕榈纤维）棕榈废料经粉碎加工成一定尺寸的粉料
一）燃料元素成分及发热量：
二）燃料燃烧的特点：
1.燃料具有极高的挥发分，析出温度低且析出过程迅速。
2.水分含量高，且随季节性多变。
3.灰分少，一般外带土、石子等杂质较多。
4.具有较低的灰熔点，易出现结渣和灰结焦
5.热值低，能量密度小。
6.生物质中普遍含有一定量的钾和氯，含钾物质性质活泼，高温下易在受热面上造成沉积，阻碍传热并诱发高温腐蚀，氯燃烧后产生的烟气中含有氯化氢和氯气，对受热面有高温和低温腐蚀的影响。
二、锅炉主要设计参数：
1.锅炉额定蒸发量 20 t/h
2.锅炉额定蒸汽温度 400℃
3.锅炉额定蒸汽压力 2.5MPa
4.锅炉额定给水温度 105℃
5.排烟温度 142℃
6.冷风温度 20℃
7.热风温度 163℃
8.锅炉设计热效率 81.1%
9.燃烧方式： 往复炉排层燃
10.炉排有效面积 20.93 m2
三、锅炉系统介绍
1.往复炉排2.储料仓3.送料装置4.汽水系统5.过热器 6.对流管束7.吹灰装置8.省煤器9.空预器10.落灰装置
四、采取的主要技术措施
根据燃料的特点以及满足锅炉参数的要求采取了以下技术措施：
（一）设置合理的炉膛结构：
为了增加燃料在炉内的停留时间，保证燃料的及时着火和燃烬，本锅炉设计采用了较高的炉膛结构。根据国内最新的拱形设计理论，采用低而长的后拱及较高的前拱，以便使从后拱出来的高温烟气，以每秒7米左右的水平速度向前拱区内冲去，将大量热量带给了前拱区，增强了对料层的热辐射，保证了燃料的燃烬。并在炉膛出口处加水冷屏式过热器控制炉膛出口温度。
前后拱的科学设计，使从前后拱出来的烟气在喉部强烈混合，增加烟气在炉内的停留时间，有利于燃料的完全充分燃烧。
（二）采用分级液压驱动倾斜往复炉排
炉排面积的确定：炉排面积对燃料的燃烧及燃烬起到非常重要的作用，根据国内外垃圾焚烧炉设计运行经验，垃圾焚烧炉的往复炉排负荷约200～400kg/（m2·h）比较合理。考虑到预处理后的垃圾的实际状况选取炉排面积约20.9m2，往复炉排负荷约298kg/（m2·h）。考虑到炉墙钢架等尺寸因素，选定炉排有效宽度为2800mm，长度为7400mm左右。炉排有效面积约为20.9m2，炉排高温区应采用耐热铸钢，确保锅炉的安全运行。
根据国内外垃圾焚烧炉的实际运行经验和燃料的特点，采用有一定倾斜角度的分级驱动往复炉排燃烧方式。燃料由送料装置送入储料仓再由送料风送至往复炉排上，在往复炉排前部经热空气加热干燥后着火燃烧。
往复炉排分三级采用液压驱动，每级可分别调整炉排的往复运动速度，并且由于液压传动装置具有重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速，这样可使燃料在炉排上有较长的停留燃烧时间，保证固定碳的完全充分燃烧。
为了使燃料层在炉排上有自翻身拨火作用，往复炉排采用倾斜15度的布置方式以及炉排之间合理的落差，使燃料从前向后推动前进的同时有一个下落翻动过程，在上级炉排落至下级时有一个较大的翻滚，起到自拨火作用。
（三）设置合理的二次风系统
为了使大量快速析出的挥发分能及时与空气充分混合，在后拱出口上部及前拱上部各布置有一组二次风喷嘴，喷出的高速二次风具有很大的动能和刚性，使可燃气体于高速二次风充分混合，保证了挥发份的充分燃烧。
往复炉的配风与燃煤锅炉也有较大不同。干燥阶段风量仅占一次风量的15%左右，主燃区风量占75%以上，而燃烬区风量仅占10%左右。为了保证挥发分大量集中析出时的完全及时充分燃烧，必须有占总风量15-20%以上的风量作为二次风，本设计的二次风可帮助燃料析出的挥发分在炉膛空间的燃烧，在每组二次风喷嘴的总风道上装有调节阀门，实际运行时可根据现场燃料的燃烧情况及时调节各段风量及每组的二次风量。
（四）布置合理的尾部受热面的：
锅炉尾部受热面采用钢管式省煤器和钢管式空气预热器，为了便于检修与清灰，在钢管式省煤器管和钢管式空气预热器之间加装了检修烟箱。合理控制尾部受热面的温度和烟气流速防止发生腐蚀和积灰。
锅炉采用双锅筒、横置式、往复炉排的结构形式。锅炉散装出厂。见上图
整个锅炉系统分为送料系统、汽水系统、往复炉排、过热器、空气预热器、省煤器等部件组成。
送料系统包括燃料输送皮带、储料仓、星型阀给料器。燃料经运输皮带送至储料仓，经布置在料仓底部的星型阀给料器送至往复炉排燃烧。
锅炉汽水系统主要有上下锅筒、对流管束、水冷壁、前拱组件、后拱组件、下降管、集箱等组成。整个汽水系统分为五个独立的水循环回路。锅炉水循环系统分为前墙水冷壁、左侧墙水冷壁、右侧墙水冷壁、后墙水冷壁及对流管束等五个循环回路。水循环回路结构合理，水循环安全可靠。
炉排包括支架、活动框架、配风装置等组成。锅炉汽水系统现场组装，炉排整装出厂，钢架、外包、炉墙采用现场施工。
过热器散装出厂，省煤器整装出厂；空气预热器也分为两级，每级组装出厂，现场连接回转烟箱。
考虑棕榈废料灰渣特点，本锅炉采用了螺旋出渣机，多管除尘器等辅机。
五、经济技术分析与发展前景：
该产品有较好的节能和社会环保效益。该锅炉结构紧凑，热效率高，是棕榈榨油和木材加工行业理想的节能环保设备。它不仅帮助解决了棕榈废料的一大难题，也为企业创造了非常可观的经济效益，更为重要的是它减少了环境污染，美化了环境。
该产品设计新颖，运行工况稳定，在生物质锅炉炉研发方向开辟了一条新的路径，具有较强的市场竞争力和较高的社会效益.
我国生物质直燃技术已经日趋成熟，并向多元化方向发展，例如此产品在马来西亚等国家利用棕榈废料直燃发电技术；在城市近郊兴起的垃圾掺烧秸秆的生物质—垃圾混烧发电等发电方式。随着国家对节能减排要求的提高和激励政策的调整，生物质燃料的开发和利用，特别是直燃发电技术将会进一步发展，并展现广阔的前景。
参考文献：
[1]《锅炉机组热力计算标准方法》编委会 北京：机械工业出版社1976年.
[2]冯俊凯.沈幼庭 杨瑞昌《锅炉原理及计算》北京：科学出版社2003年.