生物质锅炉新闻动态
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生物质成型燃料热水锅炉的设计与试验研究
发布时间：2013-10-07 08:54 来源：未知
作物秸秆是来源于太阳能的一种可再生能源，具有资源丰富含碳量低的特点，加之在其生长过程中吸收大气中的CO，而被称为清洁能源．美国在20世纪30年代研制成了螺旋式压缩机及相应的燃烧设备；日本在20世纪50年代研制出棒状燃料成型机及相关的燃烧设备．中国从20世纪80年代引进螺旋推进式秸秆成型机．但是，相应的
专用生物质成型燃料燃烧设备的研制还很少，一些单位为燃用生物质成型燃料，在未弄清生物质成型燃料燃烧特性的情况下，盲目把原有的燃煤燃烧设备改为生物质成型燃料燃烧设备，改造后的燃烧设备存在着炉膛的容积、形状与生物质成型燃烧不匹配，锅炉的受热面与生物质成型燃料不匹配，过�？掌凳肷镏食尚腿忌詹黄ヅ涞仍颍率构忌招始叭刃式系�，污染物排放超标．因此，根据生物质成型燃料燃烧特性重新设计生物质成型燃料燃烧专用设备，对缓解农村能源紧张的局面，减轻温室效应，解决能源和环境协调发展问题都有重要的意义。
1、设计依据
1.1生物质成型燃料与煤的元素分析比较
生物质成型燃料由水稻、小麦、玉米等秸秆压缩成型而来，在压缩过程中以物理变化为主，其元素组成与微观结构与原生物质秸秆基本相同．而煤是由远古植物遗体在地表湖沼或海湾环境中随着地壳的变动被埋入地下，长期处在温度、压力较高的环境中，原植物中纤维素、木质素经脱水腐蚀，其含氧量不断减少，而碳量不断增加，逐渐形成化学稳定性强、含碳量高的固体碳氢燃料．碳含量的规律是随煤的变质强度的加深而增加，一般含量50%—90%，在变质程度最高的无烟煤中则高达90%~98%，而在各种生物质成型燃料中碳含量集中在35%~42%；氢含量较低，为3.82%~50%；氮和硫对煤和生物质成型燃料而言都是有害物质．煤中氮含量在1%~3%，硫含量在1%~2%，而生物质成型燃料氮含量比煤低，不到1%，硫的含量更低，不到0.2%．因此，其造成的污染程度要低于煤；煤的挥发分含量随着煤的变质程度的加深而减少，烟煤中挥发分含量在l%~4%，秸秆成型燃料的挥发分均在60%~70%，远高于煤．因此，挥发分是设计锅炉时考虑的一个主要因素．由此，生物质成型燃料中硫、氮等元素含量较煤少，具有挥发分和炭活性高，同时生物质燃烧过程具有C02零排放的特点，这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义，富通新能源生产线销售颗粒机、木屑颗粒机等生物质燃料成型机械设备，同时我们还大量销售杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
1.2生物质成型燃料的燃烧特性
生物质成型燃料是经过高压而形成的块状燃料，其密度远远大于原生物质，燃烧相对稳定．虽然点火温度有所升高，点火性能变差，但比煤的点火性能好．由于生物质成型燃料是经过高压而形成的块状燃料，其结构与组织特征就决定了挥发分的逸出速度与传热速度都大大降低．但是与煤相比显得更为容易．因此，生物质成型燃料的挥发分特性指数大于煤的，其燃烧特性指数较煤的大．燃烧速度适中，能够使挥发分放出的热量及时传递给受热面，使排烟热损失降低，同时挥发分燃烧所需的氧与外界扩散的氧很好的匹配，燃烧波浪较小，减少了固体与排烟热损失
2、生物质成型燃料热水锅炉的设计
2.1生物质成型燃料热水锅炉的结构
生物质成型燃料热水锅炉由上炉门、中炉门、下炉门、上炉排、辐射受热面、下炉排、风室、炉膛、降尘室、对流受热面、炉墙、排汽管、烟道、烟囱等部分组成，其结构布置如图1所示．
2.2生物质成型燃料热水锅炉的工作原理
燃料通过中炉门在下炉排上点火成功后，成型块从上炉门进入上炉排，根据生物质容易着火的燃烧特性，片刻就会燃烧起来．在引风机引导下下吸燃烧，上炉排漏下的生物质屑和灰渣到下炉排上继、续燃烧和燃烬．成型燃料在上炉排上燃烧后形成的烟气和部分可燃气体透过燃料层、灰渣层进入上、下炉排间的炉膛进行燃烧，并与下炉排上燃料产生的烟气一起，经后墙上的烟气出口流向降尘室和后面的对流受热面，降温对流受热面采用烟管并联，高温烟气在烟管中向上多回程流动，这样既能减少烟气的阻力，又能使气体在夹层内停留更多的时间，传热效率高，然后烟气流向烟道，此时温度都有很大的降低，再进入烟囱排向外界．这种燃烧方式，实现了生物质成型燃料的分步燃烧，缓解生物质燃烧速度，达到燃烧需氧与供氧的匹配，使生物质成型燃料稳定持续完全燃烧，起到了消烟除尘作用．
2.3炉膛及炉排的设计
炉排尺寸和炉膛尺寸是燃烧设备的两组主要参数，它们的大小直接关系着燃料燃烧的温度场、浓度场及空气流动场分布，直接影响着燃料的燃烧状况，参照锅炉设计手册，选取炉膛容积热负荷q。=300 kW．m-3；炉排面积热强度a=350 kW．m-2，炉膛容积(V)与炉排面积(AR)计算公式为
2.4受热面的设计
2. 4.1 辐射受热面的设计为了降低生物质成型燃料燃烧设备炉温度，并保证生物质成型燃料的充
3、生物质成型燃料热水锅炉热性能试验与分析
为了说明该燃烧设备能够适用于生物质成型燃料，确实能代表生物质成型燃料专用燃烧设备的水平，且使试验得出主要设计参数具有一定的可靠性与合理性，根据GB/T 15137-1994工业锅炉节能监测方法、GB 5468-91锅炉烟尘测定方法及GBW-PB3-1999锅炉大气污染物排放标准，对该生物质成型燃料燃烧设备进行热性能及环保指标试验．
试验燃料为液压成型玉米秸秆，粒度为∮70mm圆粒，密度为0.919 tm-3，收到基净发热量为15 658 kJ．kg-1，含水率为14%，环境温度为11℃，大气压力为0.98×101Pa.对生物质成型热水锅炉进行热性能试验，结果如表1所示．在试验工况下，热水锅炉热效率为78. 2%，热水温度为82. 55℃，平均热水量为2 100 kg-1，平均燃料量为54 kg．h-l，排烟温度为157.3℃，排烟热损失10. 09%，气体不完全燃烧损失0.522%，散热损失7.9%。
4、结论
1)根据生物质成型燃料的燃烧特性设计出的180 kW生物质成型燃料热水锅炉的热效率、热水流量、热负荷，水温等热性能参数达到了设计要求，证明该设计方法正确性和科学性．
2)热水锅炉燃烧效率最高达78. 2%，烟尘含量为110 mg·m-3，远远低于燃煤锅炉，符合国家关于工业锅炉大气中污染物排放标准要求，且有较好的环保效益．
3)该热水锅炉制造工艺简单，价格与同容量燃煤锅炉相当，试验时操作也比较容易，可大大提高生物质利用率，且有较高的经济效益与社会效益，
