生物质锅炉燃烧过程中结渣行为的研究

生物质是一种清洁、低廉、可再生的新能源，其利用过程中二氧化碳的排放几乎为零，对于我国实现“双碳”目标具有非常重要的意义。直接燃烧是生物质利用的主要方式之一，然而生物质在燃烧过程中存在的结渣问题限制了其进一步的应用。本文从结渣现象的概念入手，介绍了生物质结渣判别和预测的指标，概述了常见的结渣研究方法和技术，然后从燃料特性、运行条件和锅炉结构等方面重点分析了生物质燃烧过程中结渣行为的影响因素并总结了结渣机理，最后就目前生物质结渣行为研究中存在的问题提出了展望。

1 生物质燃烧过程中的结渣现象

结渣是指由于软化或熔融的灰粒冷却不充分，遇到 较低温度的壁面时生成的熔渣，熔渣可能在壁面不断生 长、团聚 。结渣现象可能发生在燃烧期间，也可能出 现在燃烧之后，发生位置大多是锅炉的受热面上（如炉 膛水冷壁、屏式过热器等），也可能在床层中，不同种 类的生物质燃烧过程中形成的灰渣差异也很明显。结渣既是复杂的物理化学过程，也是非常复杂的气固多相湍流输运问题 。

2 结渣问题的危害

结渣问题是生物质燃料在燃烧过程中普遍存在的 棘手问题。渣块附着在壁面上，既难以清理，还会对 燃烧器和锅炉本身的安全稳定运行造成极大的干扰。 结渣现象导致换热器的传热能力下降。结渣增加 了受热面的传热阻力，削弱了传热效率。在结渣 2h 后，水冷壁的传热能力就降低了约 50%。传热恶化会 导致炉膛出口烟温的急剧上升，一旦温度超过一定数 值，出于安全考虑，锅炉就必须降负荷运行，这影响了锅炉的正常运行。

结渣问题降低了燃烧效率。结渣包覆在生物质燃料周围，阻碍了燃料的完全燃烧，增加了热量损失，甚至 还会造成燃料在烟道内再燃烧。结渣出现前，锅炉内有效利用的热量超过了 50%，而在 结渣出现后，这一比例急剧下降到个位数。 最后，结渣可能带来很多运行时的安全问题。覆 盖在受热面上的渣块不仅会导致受热强度下降，还可 能导致水的循环速度下降，破坏正常的水循环，严重 时可能引发爆管事故。此外，燃烧器的喷口出现结渣， 则可能导致配风出现问题，最终破坏正常的燃烧。大渣块如若脱落，则可能打坏受热面，严重时导致爆炸事故，影响到设备及操作人员的安全 。

3 生物质燃烧过程中结渣的预防与抑制

生物质原料收集过程中，应注意原料质量，减少尘土砂石等带入，同时尽可能地清除燃料中各种可能出现的杂质。注意严格限制燃料粒径，这是因为燃 料粒径过大可能导致炉膛内火焰中心过高，炉膛出口 易出现结渣；燃料粒径过大还会造成燃料不能完全燃 烧，未完全燃尽的燃料落入冷灰斗后可能发生再次燃 烧，从而导致结渣。此外，对生物质原料进行适当的 洗预处理也可以减少结渣的可能性。

控制适宜的燃烧温度在稳定燃烧的情况 下，合理调节配风和燃料，维持合理的炉膛温度（不 超过灰熔点温度），可有效抑制结渣的形成。研。最后，将锅炉热负荷维持在合适值。这是因为在超负荷运行时，炉膛内合理的燃烧区域和温度场会被破坏，容易因局部超温而引发结渣。