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（%）揮發分（1）酒糟的發熱量低，只相當于煙煤發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前能源短缺和環境保護問題正受到世界各國的普遍關注。各種生物質廢棄物，如酒糟、稻殼、椰子殼、甘蔗渣等，已經嚴重污染了生態環境。將這些廢棄物作為鍋爐燃料，既可節約能源又能改善環境，具有很大的經濟和社會價值。用鍋爐燃燒稻殼等生物質廢棄物，國內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、發熱值低，采用常規層狀燃燒，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，不能實現高效利用。

　　由于我國是一個產酒大國，酒糟是酒廠生產過程中的副產品，全國的酒糟的產量極其可觀，如四川五糧液酒廠的酒糟產量達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，開發一種可同時實現酒糟及其灰渣的資源化利用的鍋爐無論從環保還是節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，而不象煤的揮發分燃燒和焦炭燃燒存在一個并存的階段，即：在揮發分不斷析出的同時，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，在設計燃酒糟鍋爐時必須注意爐內空氣動力場的合理組織。

　　2燃酒糟鍋爐及其設計特點2.1燃酒糟鍋爐設計參數針對燃料特性如表1所示的酒糟，設計的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，其主要參數如表2所示。

　　表2燃酒糟鍋爐主要設計參數序號名稱符號數值單位額定蒸發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，在設計中還采取了一系列技術措施。

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

　　2.2.2采用爐內旋風燃燼室結構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，且酒糟揮發分含量高、析出速度快，焦炭燃盡困難，因此，設計時采用爐內旋風燃燼室，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采用爐內燃料干燥系統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，則干燥設備龐大，且系統復雜，為此，設計時采用爐內干燥方法，即燃料在爐內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，并組織合理的爐內空氣動力場由于酒糟揮發分含量高、析出速度快，加上一部分酒糟處于懸浮燃燒，在爐內局部區域可能出現缺氧或空氣與可燃物混合不良的現象，因此，采用熱二次風并組織合理的爐內空氣動力場，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采用合理的爐膛結構由于酒糟發熱量低，揮發分析出快，焦炭燃盡困難，設計時采用足夠的爐膛高度，以充分保證煙氣在爐內的停留時間，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，使煙氣在爐內的充滿度與混合良好。

　　3燃酒糟鍋爐的實際運行結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%，這表明酒糟在爐內的燃燒效果較為理想，機械不完全燃燒損失達到設計要求，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旋轉混合，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環保要求。

　　從表3可見，該鍋爐的主要參數均達到了設計要求。

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

　　4.1節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序號名稱符號數值單位鍋爐蒸發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臺蒸發量為4t/h的燃酒糟鍋爐。其每年節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臺鍋爐每年可節約燃料費用1514萬元。節能效果十分明顯。如能將全部酒糟都用作鍋爐燃料，所產生的蒸汽既可用于生產工程，也可用于發電，節能潛力巨大。

　　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的添加劑白碳黑的原料，而目前國內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，預計該項目投產后每天可生產白碳黑6000t，從而真正實現酒糟的綜合利用。

　　4.3減輕環境污染將酒糟作為鍋爐燃料后，可消除酒糟堆放產生的廢氣和廢水等對周圍環境的污染。同時，可節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、稻殼等生物質燃料同屬于高水分和高揮發分、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計及所積累的運行經驗，可為其他生物質燃料的資源化利用創造條件。