密度板廢料燃燒利用技術

（一）概述

長期的實踐說明，木質廢料作為工業、農業原料的綜合利用實際效益并不顯著，科學論證也說明在現有條件下木質廢料作為工業原料利用和農業利用不一定是較佳方案。而作為能源燃料利用比其它綜合利用方式具有顯著的效益優勢。

由于我國是一個少林國家，長期以來政府明文規定木材不能作為燃料燃燒，木質廢料應進行資源綜合利用。所以，20世紀80年代末期以前，我國是沒有燃木鍋爐這一鍋爐產品的。當我們1989年經過科學論證在廣州某項目上決定從德國進口一臺1 5噸燃木鍋爐 時，就遇到了許多包括審批在內的麻煩。到今天木質廢料作為能源燃料利用已經成為林產工業企業的一條重要途徑’其燃燒方式已不再局限于燃木鍋爐一種，已經出現了許多燃燒 利用的新方法和新技術，木質廢料的燃燒利用水平越來越高，效益越來越好。

（二）木質廢料的燃燒技術

從1989年我們引進安裝全國臺燃木鍋爐起，至今已經出現了國產燃木鍋爐、木 質廢料與煤混燒鍋爐、木粉燃燒爐、廢料分層燃燒爐、有機熱載體混燒爐、粉屑與煤混燒熱風爐、熱能自備工廠廢料與廢油混燒爐等多種方式和方法。下面重點論述幾種燃燒方式。

1．燃木鍋爐

燃木鍋爐是專門為燃燒木質材料而設計的，真正意義上的燃木鍋爐在我國只有十幾年 的時間，現已發展為多品種多型號和不同用途的燃木鍋爐。中密度纖維板企業所用的燃木 鍋爐已經改進為燃料分層多種燃料混燒工業爐，可噴燃木粉、鋸屑，可燃燒木片，可燃燒 木塊、木端頭、枝椏，木質原料不夠用時還能燃燒重油。

密度板廠家各車間排放出來的廢料主要有廢纖維、木屑、裁邊過程中的邊料和木 屑、砂光過程中的砂光粉，這些廢料各有不同的形狀結構，作為廢料用于燃木鍋爐必須進 行一定的技術處理。各工段排出的廢纖維、木屑經氣力輸送系統直接送至木片料倉儲存， 砂光粉則經風機氣力輸送至木粉倉集中儲存。經儲存在木片倉的廢木料由安裝在料倉底部的出料螺旋定量定速排出，經刮板輸送機送至燃木鍋爐的布料器，在專用布料器的作用下 向爐膛內均勻分布木料。存儲在木粉倉的砂光粉則經噴射系統噴入爐膛內。木料經過充分燃燒后在引風機的作用下，煙氣經多旋風子除塵器除塵后進人煙囪，直接排人大氣。由于 廢木料主要成分為碳、氧、氫、氮和灰分，不含硫和其它有害成分，因此其燃燒產物不含硫化物，燃燒后也不含一氧化碳、碳氫化合物，產生氫氧化合物也很少，所以煙氣中幾乎不存在有窖氣體。木材燃燒后產生不到1%的灰粉，灰粉一部分經多旋風子除塵器除塵后自動積存在灰罐中，然后用灰車人工清運，另一部分由鍋爐的出灰槽積存，人工清運。煙氣含塵質量濃度完全可控制在國家排放標準200mg/m³以內。

2．有機熱載體混燒爐

有機熱載體混燒爐于20世紀80年代初在我國誕生，是以煙煤、輕油、重油和燃氣為燃料，導熱油為熱載體，通過循環泵強制閉路液相循環將熱能輸送給用熱設備，然后返回加熱爐再加熱的直流式特種工業爐。其主要特點：
①能在較低的運行壓力下，獲得3400C 以下的工作溫度，具有低壓高溫的技術特性；
②可實現穩定的加熱和精確的溫度調節，滿足不同的工況要求；在熱負荷變化的場合，熱效率均能保持在較佳水平；
③閉路循環，液 相輸送熱能，熱損失少，節能效果顯著。所以，混燒爐被廣泛應用于各行各業，在林產工業系統主要用作熱壓和干燥，特別適合中小企業。近年來許多企業利用砂光粉和鋸屑作燃料，對有機熱載體混燒爐進行改造，應用效果不錯。黑龍江萬力木業有限公司根據企業的自身特點，在吸取國內外先進技術的基礎上，采用了木粉懸浮噴燃技術，對工廠型號為YLL-4200A的有機熱載體混燒爐的燃燒方式進行技改，增設木粉輸送烘燒系統。在有機熱載體混燒爐內實現層（煤）懸（木粉）混合燃燒，取得了成效。有機熱載體混燒爐、木 粉輸燃系統技術參數如表1所示。

(1)木粉輸燃系統結構特點。
①木粉經噴嘴噴人爐膛呈懸浮燃燒，其燃燒狀態復雜， 安全性要求高。設計或操作不當可能會造成木粉爆燃、回燃等現象，使安全門動作，并突 然熄火而使熱載體爐負荷損失嚴重或引發事故。鑒于熱載體爐安全性要求，力求不動爐本體，不改動受熱面和熱載體循環系統的布置，實現煤層燃+木粉懸浮噴燃。
②木粉特有的易燃易爆性質，為確保木粉輸燃系統和有機熱載體爐的安全運行，加設安全裝置以確保運行中的安全性和可靠性。
③在爐膛上部設置防爆門，在輸粉管路上設置防回燃裝置，在料倉上設有高、低料位計和防爆門。
④設置了多路報警信號與互動聯鎖裝置。可按工藝要求實現自動調節風量、風壓，控制風粉供應。如粉量、爐溫、負壓過低、設備過載等工藝參數變化，報警信號閃動，聯鎖裝置自動將相關設備停運，以避免事故發生。

(2)木粉懸浮噴燃技術特點。
①旋風冷卻噴嘴結構。與煤粉鍋爐燃燒器噴嘴結構類 似，該噴嘴有內、外兩層組成，內層設有旋轉導料結構，外層為冷卻風夾套。一次風與攜帶的木粉通過內層旋轉導料結構與外夾套中通人的二次風造成旋轉射流噴人爐膛后呈懸浮狀向四周擴散，形成易于引燃并傳播火焰的顆粒分布，并被爐膛內高溫引燃。一方面，通 過嘖嘴進入爐膛內的二次風可作為燃燒所需要的補充空氣，促使爐內的氧與不完全燃燒產物混合，達到燃燒完全，減少未完全燃燒損失，提高鍋爐熱效率。另一方面，還對噴嘴起冷卻保護，延長噴嘴使用壽命。
②噴嘴布置。對于木粉輸燃系統來說，燃燒工況組織是否良好，首先在于送粉方式選擇和噴嘴布置。在熱載體爐兩側，爐膛后上部開口各安設1只 噴嘴。木粉經兩側噴嘴逆爐排運行方向，由后向前沿爐排上燃煤火焰上方交叉噴射，在爐排前部上方著火后相交，燃燼后落人爐排隨灰排出。采用這一方式，延長了木粉燃燒時 間’避免了因爐膛出口處溫度過高在該處結焦問題，保證木粉燃燒中心穩定并強化燃燒效 果，使鍋爐出力大幅度得到提高。③實現層、懸混合燃燒。煤在鏈條爐排上燃燒；木粉噴射在爐膛空間呈懸浮燃燒層、懸混燃后，燃料的全部熱量都在爐膛空間放出，大大地提 高了爐膛溫度，并給爐排上的燃煤層以強烈的輻射，促使燃料燃燒完全。實踐證明，層、 懸混燃效果明顯'燃燒充分，排煙溫度、灰渣含碳量、上煤和除渣量大幅度降低。木粉投人后30min，爐膛溫度可提高200～250℃。升溫快，鍋爐熱負荷調節能力明顯增加，減輕司爐工勞動強度。

3．木粉燃燒爐

木粉燃燒爐是一種專供木質粉屑廢料燃燒的裝置，由供料系統、噴射系統和木粉燃燒室所組成。木粉燃燒爐經過木質廢料燃燒而產生的熱能將換熱設備的介質（熱油、煙氣、 蒸汽）加熱到一定溫度和壓力后，供于干燥、熱壓等用熱設備。

（三）推薦的工藝流程

經過試驗研究和實踐證明， 采取砂光粉與木屑聯合人倉混合燃燒的處理工藝，砂光粉由風機輸入旋風分離器進行分離，大部分砂光粉經旋轉排料閥排人木粉倉。其余隨尾氣送至旋風袋式除塵器，進行分離除塵，除塵器排出的尾氣達到國家含塵濃度排放標準。分離和除塵排出來的粉塵經旋轉排 料閥送進回收管網，再經增壓風機回收進入旋風分離器，旋風分離器尾氣進入回收管網循環運行。同樣，裁邊粉由風機送人旋風分離器后，分離的粉屑經旋轉排料閥送人回收管網與砂光粉一道回收人倉，而尾氣再送人旋風袋式除塵器，旋風袋式除塵器排出的含塵濃度達到國家排放標準，分離和除塵后的粉塵經旋轉排料閥送人回收管網。匯集在木粉倉的粉 屑經倉底部的出料螺旋排料再經高壓鳳機、專用木粉噴嘴噴人鍋爐爐膛浮燃燒。在系統中，由于砂光粉量大，而裁邊鋸屑相對少些，所以砂光粉旋風分離器與回收旋風分離器設 在木粉倉頂部，而其它設備均設在地面上。這種布置方式的結構緊湊、科學合理、干凈衛生、便于管理。在實際設計中，對于企業生產規模比較大、砂光粉量較大時，仍可采用這種工藝方式，可以在此基礎上增大旋風分離器和旋風袋式除塵器的容量參數與數量，或者將砂光粉與裁邊木屑及其它粉塵分倉處理，分設兩個人爐噴放系統。設計時應根據企業實際可能產生粉屑數量進行詳細地分析計算，根據氣力平衡原理進行平衡校核。

木粉不僅僅可以用噴放的方式送人鍋爐爐膛燃燒，也可以通過輸送機送人燃木鍋爐的 布料器布料燃燒，但由于木粉的特性決定其布料器必須設置防回火和防爆裝置。對于原企業鍋爐為煤粉鍋爐的，其木粉可以通過螺旋輸送機送人輸煤管道與煤粉一道燃燒，這種方式目前在我國有多家企業應用，效果不錯。粉屑與重油混合燃燒的工藝流程圖，砂光粉獨立設一個系統，木屑及其他廢料設一個系統，根據木屑的數量供 給情況用重油來調節鍋爐的連續運行，這種方式目前有多家高中密度纖維板企業采用。相類似的工藝布置，這種工藝布置圖不但適合中密板企業，也適合刨花板等人造板企業。

（四）木質廢料燃燒利用的經濟分析

木質廢料，特別是砂光粉和木屑在中密板企業中產生的數量較多，而實際回收價值并不 大，至少目前為止還沒有更科學、價值更大、市場更好的工藝利用方案比起回收燃燒利用更符合企業實際。那些用木粉制作碳棒而銷售不暢的工藝方案以及將木粉回收與原料摻和利用 而降低中密度纖維板質量的方案通過證明都是不可取的。當然對于粉屑的利用途徑今后還有發展潛力，也值得研究人員深入研究，這是研究領域的事，但作為企業目前不用再為此去做 太多的重復簡單的試驗研究，應用現有的研究成果就能產生較好的經濟效益和社會效益。

以年產3萬m³中密度板企業為例，每年可產生砂光粉2640t，木屑1440t，合計 4080to廢木料的燃燒熱值為(2500～3500)×4186J/kg，粉屑的燃燒效率比較高，經初 步測驗其每噸粉屑相當于0.9t普通煤，這樣約合3670t普通煤，按每噸240元計算，約合88萬元人民幣。如果計算運輸費用和粉屑作為廢料的處理費用，每年直接節省的費用近110萬元人民幣，可見粉屑回收燃燒利用的經濟效益是十分顯著的。

（五）木質廢料燃燒利用的環境分析

(1)木質廢料，特別是粉屑通過系統的收集、儲存、定量排放和燃燒回收利用，徹底 地改變了生產環境，特別是改變了過去那種從集塵間清灰，產生嚴重污染的惡劣環境，改善了操作工人的勞動條件。通過對環境的實時監測達到環保部門所要求的環境指標，對保 持工廠附近空氣環境指數起到積很的作用。

(2)木質廢料的主要成分為碳、氧、氫、氮和灰，其中灰分占0.3%～1%，碳、氧、 氫在燃燒過程中被燃燒。灰分有10%～25%溶于水，其中鉀、鈉碳酸鹽占60%～70%， 不溶于水部分主要是鈣、鎂碳酸鹽，硅酸鹽和磷酸鹽，可見灰粉是農業生產中有益的優質 肥料。

(3)木質廢料成分幾乎不含硫，煙氣中沒右二氧化硫產生，氮占0.3%～0.6%，氧化 氮排放量可以忽略不計，所以煙氣中沒有有害成分，對環境不造成影響。

(4)就木質廢料而言，燃燒過程中只有0.3%～1%的灰分產生，經過高效多旋風子除 塵器除塵后，測試表明從煙囪排出的煙氣含塵質量濃度可控制在200mg/m3的國家標準內。

(5)燃燒系統中沒有大的噪音源，所用風機及設備的噪音均控制在規定的指標以內， 符合環保部門的檢測要求。

(6)粉屑燃燒不產生廢渣，產生少量的灰分是農業生產的優質肥料，對環境不造成任何影響。