生物质成型燃料锅炉设计

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1、生物质成型燃料锅炉设计生物质压缩成型技术是将秸秆、稻壳、锯末和木屑等生物质废弃物，用机械加压的方法，压缩成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料。美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料及燃烧技术，并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备；日本在20世纪30年代开始研究机械活塞式成型技术处理木材废弃物.1954年研制成棒状燃料成型机及相关的燃烧设备；70年代后期，西欧许多国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究，各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备；20世纪80年代亚洲除日本外，泰国、印度、菲律宾、韩国、马来西亚已建了不少固化、碳化专业生产厂，并

2、已研制岀相关的燃烧设备。到20世纪90年代H本、美国及欧洲一些国家生物质成型燃料燃烧设备已经定型，并形成了产业化,在加热、供暖、干燥、发电等领域已普遍推广应用。从20世纪80年代中国引进螺旋推进式秸秆成型机至今，中国生物质压缩成型技术的研究开发已有20多年的历史。但是，相应的专用生物质成型燃料燃烧设备的研制还很少。在屮国，生物质成型燃料作为一种新的燃料，其燃烧特性的理论研究还处于初级阶段，对燃用生物质成型燃料的专用燃烧设备的研制开发亦刚刚起步。河南农业大学设计并制造出I型生物质成型燃料锅炉，但存在着炉膛温度高、排烟温度高、热损失大等问题。作者根据

3、生物质成型燃料的燃烧特性和燃烧机理，在I型牛物质成型燃料锅炉的基础上设计出II型生物质成型燃料锅炉,为把生物质专用燃烧设备推向市场，实现英商品化生产找到了一条合理的途径，解决了I型生物质成型燃料锅炉存在的炉膛温度高、排烟温度高、热损失大等问题。1I型生物质成型燃料锅炉存在的问题I型生物质成型燃料锅炉的结构布置即在手烧炉排一作为投燃料与供仅在点火及清渣I型生物质成型燃料锅炉采用双层炉排的下吸式燃烧结构,定高度另加一道水冷却的钢管式炉排。双层炉排的上炉门常开,应空气之用；中炉门用于调整下炉排上燃料的燃烧和清除灰渣,时打开；下炉门用于排灰及供给少量空气

4、，正常运行时微开，开度视下炉排上的燃烧情况而定。其结构布置如图1所示。I型生物质成型燃料锅炉存在的问题1.2.1I型生物质成型燃料锅炉炉膛温度高、散热损失大I型生物质成型燃料锅炉的辐射受热面即是水冷排的表血其结构布置如图1所示，该辐射受热面积偏小，导致辐射换热不充分，使得炉膛温度过高,特别是上炉膛.致使上炉门附近炉墙墙体过热，增加了锅炉的散热损失。1.2.2I型生物质成型燃料锅炉排烟温度高、排烟热损失大I型生物质成型燃料锅炉的对流受热而分为两个部分（如图1所示），降尘对流受热面和降温受热面，两个对流受热面均置于水箱内，水容量小，当烟气与水箱中的水

5、换热不均时，会出现热水部分沸腾现象，增加了锅炉运行的不稳定因素,其设计布置不够合理，烟道长度偏短，烟气与锅炉水箱里的水换热不够充分，使得排烟温度过高，增加了锅炉的排烟热损失。ill1・上炉门2•中炉门3•下炉门4•上炉排5•辐射受热面6•下炉排7•风室&下炉膛9•降尘室10•对流受热面11•炉墙12•排汽管13•烟道14•引风机15•烟囱图1I型生物质成型燃料锅炉结构简图2II型生物质成型燃料锅炉的优点及设计依据2.1II型生物质成型燃料锅炉的优点在I型生物质成型燃料锅炉的基础上，I【型生物质成型燃料锅炉通过对锅炉的结构布置、辐射受热面及对流受热

6、面等方面的改进设计，使锅炉的设计更加合理，辐射换热和对流换热更加充分，并由II型与I型牛物质成型燃料锅炉对比试验结果可以看出，II型生物质成型燃料锅炉热效率更高，同时较好的解决了I型生物质成型燃料锅炉存在的炉膛温度高、排烟温度高、热损失大等问题。1.2II型生物质成型燃料锅炉的设计依据生物质成型燃料燃烧属于静态渗透式扩散燃烧，从着火后开始其燃烧过程如下[II]:1）生物质成型燃料表面可燃挥发物燃烧，进行可燃气体和氧气的放热化学反应，形成火焰；2）除生物质成型燃料表面可燃挥发物燃烧外，成型燃料表层部分的碳处于过渡燃烧区，形成较长火焰；3）生物质成型

7、燃料表面仍右较少的挥发分燃烧，燃烧向成型燃料更深层渗透。焦碳的扩散燃烧，燃烧产物C02、CO及其他气体向外扩散，CO不断与02结合成C02,成型燃料表层生成薄灰壳，外层包围着火焰；4）生物质成型燃料燃烧进一步向更深层发展，在层内主要进行碳燃烧（即C+02-CO）,在其表面进行一氧化碳的燃烧，形成比较厚的灰壳，由于生物质的燃尽和热膨胀，灰层中呈现微孔组织或空隙通道甚至裂缝，较少的短火焰包围着成型块；5）燃烬壳不断加厚，可燃物基本燃尽，在没有强烈干扰的情况下，形成整体的灰球，灰球表面几乎看不出火焰，灰球变暗红色，至此完成整个燃烧过程。1.2.2II型

8、生物质成型燃料锅炉的设计参数锅炉产生热水量=500kg/h,进水温度"=20C,热水温度为95C,冷空气温度为10C,根据有关生物质成型