生物质在生长过程中将太阳能收集、提质,产生高温热量,是一种很好的零碳能源。在双碳背景下,生物质的应用受到了越来越多的关注,生物质发电、生物质制气、生物质产蒸汽、生物质供暖等技术发展迅速,逐渐深入到各个用热行业。 生物质应用方式中,通过锅炉燃烧是重要的技术手段。受原料加工、储存等因素的影响,生物质燃料的含湿量相对较高,可能达到30%左右,甚至更高。这种情况下,如果直接进入锅炉中燃烧,会大幅度降低燃料利用效率。原因在于,生物质燃烧释放的热量中,一部分用于加热燃料中的水分,热量最终以水蒸气的形式与烟气一起排出。这部分热量非常可观,降低的燃料利用效率在4%左右。
生物质在生长过程中将太阳能收集、提质,产生高温热量,是一种很好的零碳能源。在双碳背景下,生物质的应用受到了越来越多的关注,生物质发电、生物质制气、生物质产蒸汽、生物质供暖等技术发展迅速,逐渐深入到各个用热行业。
生物质应用方式中,通过锅炉燃烧是重要的技术手段。受原料加工、储存等因素的影响,生物质燃料的含湿量相对较高,可能达到30%左右,甚至更高。这种情况下,如果直接进入锅炉中燃烧,会大幅度降低燃料利用效率。原因在于,生物质燃烧释放的热量中,一部分用于加热燃料中的水分,热量最终以水蒸气的形式与烟气一起排出。这部分热量非常可观,降低的燃料利用效率在4%左右。
由此可见,降低排烟热损失,特别是潜热损失,是提高生物质锅炉经济性的重要手段。根据生物质锅炉的应用场景,烟气余热利用可以分为直接回收和间接回收两种。
烟气余热直接回收一般应用在供暖锅炉上。此时外部热负荷大、水温低,可以采用热泵+烟气取热器的组合进行余热回收。该技术的优势在于回收彻底,能够将排烟温度降低至25℃以下,回收烟气中80%以上的水蒸气热量,不足之处在于热泵的初投资比较高。尽管如此,这种余热回收方式的收益大、经济性好,投资回收期也比较合理,有合适的条件尽量采用这种技术。
烟气余热间接回收一般用在供蒸汽锅炉上。这种场合下,锅炉补水量相对较少,补水预热热量无法充分回收烟气热量,锅炉排烟温度一般都很高,约在100℃以上。这时需要采用生物质炉前干燥技术。
生物质炉前干燥技术也是利用烟气余热的过程,特别适用于高温排烟的生物质锅炉。在锅炉进料口设置炉前干燥机,通入高温过热气体与生物质燃料直接接触,将其中的水分蒸发带走,干燥后的生物质燃料再进入锅炉燃烧。生物质的可燃成分没有损失,热值不变,但含水量明显降低,损失在水蒸气中的热量减少,更多的热量通过锅炉传递给外部介质,成为有效输出,最终提高锅炉能源利用效率。高温过热气体可以是烟气,也可以是热空气。
如果生物质燃料的含湿量过高,或者烟气热量无法将生物质烘干至足够的湿度,还可以根据经济性考虑其他加热热源,配合热回收装置,实现进一步的炉前干燥。
生物质炉前干燥技术的优点是适用于各类生物质锅炉,且造价较低;缺点是受干燥热源的限制,无法充分干燥燃料,最终生物质中仍含有不少水分。这导致了生物质锅炉烟气中仍存在较多的水蒸气,降低锅炉排烟热损失的效果较差。一般而言,这种技术可以将生物质燃料的含湿量降低至20%以下,提高锅炉效率1-1.5%左右。
总体而言,生物质炉前干燥技术是提高锅炉能源利用效率的有效手段,投资较低且效果明显,值得推广应用。