生物质颗粒燃烧器的设计与性能测试_夏许宁.pdf

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1、2017年1月农机化研究第1期生物质颗粒燃烧器的设计与性能测试1111112夏许宁，刘圣勇，刘洪福，管泽云，翟万里，王鹏晓，刘霞(1．河南农业大学生物质能源河南省协同创新中心，郑州450002;2．滑县环境保护局，河南滑县456400)摘要:针对生物质颗粒燃烧器燃烧不充分及燃烧效率低等问题，设计了一款小型生物质颗粒燃烧器。该燃烧器换热量为0．5t/h，进料量为20kg/h，并采用三次配风系统，设置7个配风口。本研究对小麦、玉米、水稻3种作物的秸秆制成的生物质颗粒燃料进行了锅炉换热试验。试验结果表明:小型生物质颗粒燃烧器采用的三级配风系统配风均匀分布，满足燃料的充分燃烧

2、;3种颗粒燃料燃烧效率均在95%以上，最终的结渣率均不超过5%，燃烧产物达到环保标准。该设计为生物质颗粒燃烧器的应用与推广提供了理论依据。关键词:生物质颗粒成型燃料;燃烧器;三级配风;锅炉中图分类号:S218;S216．2文献标识码:A文章编号:1003－188X(2017)01－0227－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2017.01.045当生物质成型燃料燃烧时，炉膛温度高于碱金属化合0引言物的熔点，使其软化并粘结在受热面上，出现结渣、沾由于化石燃料的日益减少及燃烧化石燃料带来的污等现象，不仅影响燃烧设备的热性能及燃烧效率，［8］环境污染等问

3、题，造成了能源危机和环境危机，而生严重时还危及燃烧设备的安全运行，这是影响生物物质燃料因其可再生、零污染、储量大等优势引起世质成型燃料广泛应用的难点。向衡等在生物质燃烧［1］界的关注。生物质颗粒成型燃料主要以农林废弃器上运用自激脉动技术，设计了提高效率、减少污染［9］物为原料，采用机械加压的方法，把松散的生物质原的脉动生物质燃烧器;包应时等研究了生物质颗粒［2］［10］料压缩为体积小、密度大、便于运输的成型燃料。燃烧器进料方式，总结了防回火的方法;姚宗路等生物质颗粒成型燃料因其质地均匀且耐燃烧、点火容研究了螺旋清灰破渣机构，设计了抗结渣生物质固体［11］易、燃烧效率高

4、且燃烧稳定，以及燃烧产物污染小等颗粒燃料燃烧器;王月乔等研究了生物质颗粒的燃［3］优点，广泛用于各种燃烧设备中。烧特性，总结了生物质颗粒燃烧器的适用控制参［12］目前，国外关于生物质颗粒燃烧器的研究比较数。多，主要是以木质类的颗粒成型燃料燃烧器为主，种目前，我国的秸秆类生物质颗粒燃料存在易结类单一，已经形成了比较成熟的木质类成型燃料燃烧渣、点火不易及燃烧不平稳、效率低等不足。因此，根［4］设备。我国是农业大国，农作物种植面积广阔，农据生物质颗粒燃料燃烧特性的3个阶段的燃烧特性，［5］采用三级配风系统，通过风量来调节炉排温度，并配业废弃物年生产量约7亿t，预计2020年

5、生物质成型燃料年利用率将达到5000万t［6］，研究出适合我国套设计生物质颗粒燃烧器以保证生物质颗粒燃料的秸秆类颗粒成型燃料的燃烧器是非常必要的。充分燃烧并降低结渣率。为了验证该设计的合理性，我国生物质颗粒燃料主要是以秸秆为主，但原料需要进行蒸汽锅炉的性能试验，该研究为生物质颗粒种类较多，且因地理位置、环境等差异，燃料的燃烧特燃烧器的应用与推广提供了理论依据。性也各有不同，因此生物质颗粒燃烧器的适用性不1燃烧器的设计强。由于生物质成型燃料中碱金属和硅元素(K、Na、Cl、S、Ca、Si、P等)含量较高，主要以低熔点(700～1．1设计思路900℃)的盐和氧化物的形式存

6、在于生物质原料内［7］，根据生物质颗粒燃料的理化特性和燃烧特性，针对生物质颗粒成型燃料的密度大、挥发分含量高及燃收稿日期:2016－03－02烧不充分等特点，设计蒸发量为500kg/h的生物质颗基金项目:河南省科技创新杰出人才计划项目(144200510015)粒燃烧器。该燃烧器设计7个风口进行3次配风，并作者简介:夏许宁(1990－)，女，河南南阳人，硕士研究生，(E－mail)配置底风，保证颗粒燃料的各个燃烧阶段都有足量的1253847243@qq．com。通讯作者:刘圣勇(1964－)，男，河南柘城人，教授，博士博士生导师。氧气，提高燃烧效率，并且通过供风量来调

7、节炉排温·227·2017年1月农机化研究第1期度，防止温度过高导致底灰结渣率增大。B—燃料消耗量(kg/h);1．2总体设计Q—燃料的低位发热量(kJ/kg);31．2．1温度设计qV—容积热负荷(kW/m)。根据生物质颗粒燃料的燃烧特性，生物质颗粒燃1．2．4燃烧器炉排面积的计算料的燃烧分为3个阶段，首先是挥发分的分解、析出BQＲ=(4)与扩散，然后是挥发分的燃烧阶段，最后为焦炭的层3600qＲ2状燃烧。由于生物质灰分含量高、灰熔点低、易结渣，式中Ｒ—炉排面积(m);2若温度过高容易导致灰分的融化、粘结，因此通过配qＲ—炉排面积热强度(kW/m)