人類目前使用的主要一次能源有原油、天然氣和煤炭三種。根據國際能源機構的統計，地球上這三種能源供人類開采的年限，分別只有40年、50年和240年。尤為嚴重的是，我國剩余可開采儲量僅為1390億噸標準煤，按照我國2006年的開采速度23億噸／年，僅能維持61年，為我國的能源保障敲響了警鐘。近年來國家提出了節能減排政策，鼓勵電力企業積極利用可再生能源，尤其是生物質發電，在政策上給予優惠，對生物質電廠給予一定的補貼等。我國是農業大國，生物質能源豐富，開發利用生物能替代上述三種傳統能源，逐年降低它們的消耗量有著非常重要的意義。
    生物質發電是將生物質能轉化為電能，利用生物質發電，不僅可以使得農林廢棄物得到充分利用，同時還能減少煤炭的消耗量和污染物的排放量，改善環境。如果結合能源林產業的發展，還有助于防止土壤沙漠化和水土流失等問題，因此許多國家都在大力發展生物質發電。
    目前生物質發電主要有生物質直燃發電和生物質氣化發電兩種形式。直接燃燒發電是指生物質與煤混合燃燒或純生物質直接在鍋爐中燃燒的蒸汽動力發電技術，可以大幅度地減少二氧化碳的排放量，在挪威、瑞典和北美地區得到廣泛應用。生物質氣化發電技術，其工作流程為首先將氣化爐產生的生物燃氣（木煤氣）冷卻過濾送入煤氣發動機，將煤氣的熱能轉化為機械能，再帶動發動機發電。目前，我國的生物質能資源量約為7億噸標準煤，到2020年生物質能資源量可達9-10億噸標準煤。國家“十一五”規劃綱要提出到2020年我國生物質發電裝機容量達到3000萬千瓦的目標，木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料主要工生物質電廠燃燒使用。
    相對而言，生物質氣化發電初投資成本較高，單機容量較低，氣化過程損失了大約三分之一的化學能。就我國基本國情和生物質利用開發水平而言，生物質直接燃燒發電是最簡便可行的高效利用生物資源的方式。在我國現行的生物質直燃發電利用中，主要有層燃和流態化兩種燃燒方式。
    生物質直燃發電主要有對原有機組進行改造和新建機組兩種形式，各有優缺點：新建機組的成本昂貴，但在燃料系統、爐膛結構、燃燒設備等方面可以按照生物質的特性進行設計，比如引進丹麥BHW公司的水冷振動爐排技術和我國自行研發的生物質循環流化床技術等；對現有機組進行改造，可以充分利用現有的待關停機組的固定資產和員工，初投資低廉，但需要同時考慮原機組的特點和生物質燃料的特點，制約因素多，設計和實施組織過程復雜。
    本文對某電廠2#燃煤機組燃燒系統進行改造，將原燃煤鏈條爐排鍋爐改造為純生物質燃料鍋爐。生物質直燃發電過程中避免鍋爐結渣是一個很重要的問題。本文的解決思路是：對于火床結渣問題，通過控制燃料在火床內的放熱份額（這意味著提高爐膛空間懸浮燃燒的放熱份額）、降低爐排面可見熱負荷的方式加以解決；受熱面結渣問題，通過組織合理的爐內空氣動力場，避免火焰刷墻，同時將火焰中心的位置控制在爐膛下方，以增加爐膛吸熱量，從而降低生物質燃燒過程中受熱面結渣的可能性。無論是火床結渣還是受熱面結渣，都與燃燒系統的風量分配以及爐內流場關系密切，因此研究爐內的空氣流場有著非常重要的意義。
2、課題來源
    近年來電力工業結構矛盾日益突出，其中，電網內高煤耗、低效率、重污染的小火電機組比例較大，是電力工業結構不合理的主要問題之一。為此，國家提出了節能減排政策，對電力工業結構進行調整，對小火電機組實行關停或改造。某電廠35t/h拋煤機倒轉鏈條爐排鍋爐，是無錫鍋爐廠生產中溫中壓鍋爐機組，原設計燃用淮南大通煙煤，配6MW發電機組。生物質鍋爐爐膛尺寸約為4x4x8米，爐膛四周布置光管水冷壁。將燃料更換為生物質后，由于鍋爐原設計煤種和生物質的燃燒特性相差很大，所以鍋爐的燃燒系統尤其是配風系統必須進行改造，配風系統的改變使得爐內流場發生很大的變化，本課題借助FLUENT軟件對冷態條件下的爐內空氣流場進行數值模擬提出鍋爐改造方案，找出合理的爐內流場，并進行實爐調試與測試試驗研究。

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