在 “雙碳” 目標(biāo)驅(qū)動下，生物質(zhì)能作為零碳可再生能源，在制糖等行業(yè)的應(yīng)用日益廣泛。SZL 型鏈條爐排生物質(zhì)鍋爐因結(jié)構(gòu)緊湊、適用性強(qiáng)，成為蔗渣能源化利用的主流設(shè)備。然而，受甘蔗收割周期、倉儲條件等因素影響，蔗渣含水率呈現(xiàn)顯著波動（45%~65%）。這種波動導(dǎo)致爐內(nèi)燃燒工況惡化，引發(fā)燃燒效率下降、污染物排放超標(biāo)等問題。據(jù)統(tǒng)計，含水率每升高 10%，鍋爐熱效率降低約 4%~6% 。因此，研究含水率波動對SZL生物質(zhì)鍋爐的影響機(jī)制并提出有效應(yīng)對策略，對推動生物質(zhì)能清潔高效利用具有重要意義。

一、蔗渣含水率波動對 SZL 生物質(zhì)鍋爐的影響機(jī)制

1.燃燒動力學(xué)抑制效應(yīng)

含水率直接影響燃燒過程的能量平衡與反應(yīng)速率。當(dāng)含水率從 45% 升至 65% 時，單位質(zhì)量燃料蒸發(fā)潛熱消耗增加約 452kJ，導(dǎo)致爐膛溫度下降 100~150℃ 。這不僅延緩了揮發(fā)分的析出（蔗渣揮發(fā)分占比超 70%），還降低了焦炭燃燒的化學(xué)反應(yīng)速率。高溫水蒸氣的存在會占據(jù)氣相空間，使氧氣擴(kuò)散系數(shù)下降 20%~30%，形成“氣膜阻隔效應(yīng)”，進(jìn)一步抑制燃燒反應(yīng)進(jìn)行。

2.爐排燃燒穩(wěn)定性破壞

含水率蔗渣在爐排上呈現(xiàn)顯著的“三相變化”特性：水分蒸發(fā)形成的蒸汽層削弱了空氣滲透，導(dǎo)致局部缺氧；黏性增強(qiáng)的燃料易形成堆積，造成通風(fēng)不均；灰渣中 KCl、K?SO?等成分在 500~700℃下熔融，堵塞爐排通風(fēng)孔。某實測數(shù)據(jù)顯示，含水率 60% 工況下，爐排有效通風(fēng)面積減少達(dá) 35%，導(dǎo)致燃燒速率下降 40%。

3.熱力系統(tǒng)效率衰減

含水率波動引發(fā)的熱損失呈多維度疊加：化學(xué)不完全燃燒損失因未燃盡碳含量增加（從 3% 升至 8%）而顯著上升；排煙熱損失因水蒸氣份額增大（從 15% 增至 30%）而加劇；同時，水分蒸發(fā)導(dǎo)致的顯熱損失占比可達(dá)總輸入熱量的 12%~18% 。綜合作用下，鍋爐熱效率較設(shè)計值下降 10%~15%。

二、典型案例分析

某日處理甘蔗 5000 噸的制糖企業(yè)，采用 2 臺 20t/h SZL 生物質(zhì)鍋爐。在雨季生產(chǎn)期間，蔗渣含水率從 48% 驟升至 63%，鍋爐出現(xiàn)以下異常：爐排前端燃料預(yù)熱緩慢，中部出現(xiàn)大面積尾氣，尾部灰渣含碳量高達(dá) 18%；主蒸汽溫度從 400℃降至 320℃，排煙溫度從 180℃升至 240℃；熱效率由 78% 降至 64%，NOx 排放濃度超標(biāo) 50%。

三、系統(tǒng)性應(yīng)對策略

1.燃料預(yù)處理技術(shù)革新

· 梯度干燥工藝：采用 “薄層晾曬 + 低溫?zé)犸L(fēng)干燥” 組合技術(shù)，將含水率精準(zhǔn)控制在 52%±3%。某企業(yè)應(yīng)用后，鍋爐熱效率提升 8 個百分點。

· 協(xié)同摻燒優(yōu)化：建立 “蔗渣 - 稻殼 - 燃煤” 三元摻燒數(shù)學(xué)模型，根據(jù)含水率動態(tài)調(diào)整摻混比例，在含水率 60% 工況下實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。

2.鍋爐結(jié)構(gòu)適應(yīng)性改造

· 智能通風(fēng)系統(tǒng)升級：配置分段變頻送風(fēng)裝置，根據(jù)爐排不同燃燒區(qū)段需求，實現(xiàn)風(fēng)量 0~15000m3/h 的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)；采用階梯式防黏結(jié)爐排，通風(fēng)孔隙率提高至 18%。

· 受熱面重構(gòu)設(shè)計：增加后拱輻射面積 20%，增設(shè)衛(wèi)燃帶強(qiáng)化著火；優(yōu)化過熱器布置，使高溫區(qū)溫度提升 50℃，保障揮發(fā)分充分燃燒。

3.智能化運(yùn)行管控體系

構(gòu)建 “含水率 - 燃燒參數(shù)” 聯(lián)動控制模型，通過在線微波水分儀實時監(jiān)測燃料濕度，自動調(diào)節(jié)爐排轉(zhuǎn)速（0.5~3.0r/min）、一二次風(fēng)配比（3:7~6:4）及給料量。系統(tǒng)投用后，燃燒響應(yīng)時間縮短至 30 秒，熱效率波動控制在 ±2% 以內(nèi)。

蔗渣含水率波動是影響SZL生物質(zhì)鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。本文通過機(jī)理分析與工程實踐驗證，證實采用“燃料精準(zhǔn)調(diào)控 - 設(shè)備適應(yīng)性改造 - 智能協(xié)同控制” 的綜合解決方案，可有效緩解燃燒不充分問題，將熱效率恢復(fù)至設(shè)計值的 95% 以上。未來需進(jìn)一步研究生物質(zhì)燃料特性智能識別技術(shù)，推動生物質(zhì)鍋爐向自適應(yīng)燃燒方向發(fā)展。