生物質顆粒燃料成型技術是指（zhǐ）在一定的壓力條件下，用機械壓縮（通常的生物質燃料成型設備有顆粒機、木屑顆粒機、飼料（liào）顆粒機、秸稈壓塊機（jī）等設備）將鬆散細碎的無 定型（xíng）的秸稈擠壓成質地致密（mì）、形狀規則的成型燃料。如下圖所示： 原料擠壓成型後，密度可達0.8～1.3 t／m ，能量密度 與中質煤（méi）相當，可代替傳統礦物化石能源用於生產和生活領 域，該技術已在世界範圍內得到了廣泛的發展。 目前，世界（jiè）上關於生物質成型燃料燃（rán）燒設備有生物質燃料鍋爐等燃燒（shāo）爐和壁爐，主要用於（yú）家庭取暖。對於大塊成型 燃料的燃燒設備在世（shì）界上研究還（hái）不多。國（guó）內曾有將 0.8t立式燃煤爐改造為燃用生物（wù）質成型燃料鍋爐。 但改造後鍋爐燃燒秸稈（gǎn）成型燃料存在 3個突出問 題：燃（rán）燒不穩定。在燃燒（shāo）初期，大量的揮發份析 出（chū），使部分揮發份來不及燃燒或燃燒不完全，冒黑煙 現象嚴重，並且燃燒速度在（zài）很短時（shí）間內迅速下降； 存在著嚴重的結渣現象。結渣增加了一次風的阻 力，減少了一次風的進入量，從而影響秸稈成型（xíng）塊的 燃燒效率；煙氣（qì）中飄塵含量偏（piān）高。秸稈成（chéng）型塊（kuài）燃 燒過程中的飄塵現象比秸稈散燒有所緩解，但（dàn）仍達 不到國家環保要求 。為了探討適合（hé）生物質成型燃裝置，同時解決秸稈成型塊在燃燒過（guò） 程中存在的這些問題，筆（bǐ）者（zhě）對秸稈成型燃料在馬弗 爐上（shàng）進行了單顆粒燃燒試驗，對單顆粒成型（xíng）燃料的 燃燒速度和（hé）燃燒機理進行了探討，並設計出一種能（néng） 使秸（jiē）稈成型燃料穩定、充分燃燒的（de）燃燒（shāo）裝置 。 1、秸稈生物（wù）質成型燃料燃燒試驗 1.1秸稈燃料（liào）的工業分析 生物質的工業分（fèn）析及發熱量 表1為玉米（mǐ）稈、小麥稈、稻稈及二種煤的工業分析和發熱量分析結果。從（cóng）表中可以看出秸稈的（de）揮發分和含氧量遠高 於煤；而灰（huī）分和含碳量，特別是固定碳的含量遠低於 煤，其熱（rè）值也小於煤。 1.2秸稈成（chéng）型燃料燃燒試驗 1.2.1試驗裝置和方法 該試驗在馬弗爐中進（jìn）行，由（yóu）熱（rè）電偶數字顯示儀（yí） 控製和測（cè）量（liàng）溫度，用電子天平、托盤天平稱量。試驗材料采用單個秸稈成型燃料棒。 1.2.2秸稈成型（xíng）燃料燃燒試驗（yàn）結果 影響秸稈成型燃料燃燒速度的因素 包括： 秸稈的（de）種類，燃燒溫度（dù），燃燒時供風（fēng）量，成型（xíng）密度（dù），成 型棒質（zhì）量及成型燃料的幾何（hé）尺寸等（děng）。秸稈成型（xíng）燃料 燃燒（shāo）試驗按以下（xià）參數判斷燃燒速（sù）度：成型燃料的 燒失量（liàng） m：在某段時間內，成型（xíng）燃料（liào）燃（rán）燒（shāo）和揮發所（suǒ）失 去的物質質量，單位為 g；成型燃料的平均燃燒速 度 ：在某段時間內，單位（wèi）時間內成型燃料（liào）燃燒和揮 發所失去（qù）的物質質量，單位為 g·min-1；成型燃料可燃物（wù）的相（xiàng）對燃燒速度Vt：在某段時間內，成型燃 料燃燒和揮發所失去的物質質量相對於成型燃料中 可燃物和揮發（fā）物質量的百分比，單位為％；成型燃 料（liào）中可燃物和揮發物的質量：Vad+FCad 成型棒的 質量，單位為 g。燃燒試驗結果示於表 2、表 3和表4。 試驗（yàn）結果顯示：不同秸稈的成型燃料具有（yǒu）不同的燃燒速度，但呈現相同的變化規律。即燃燒初期(0～5 min)平均燃燒速度快，中期為過（guò）度段(5～10min)，後期(10～20 min)燃燒速度最（zuì）慢且趨於平穩。這是因為燃燒初期主要是揮發份的燃燒，這時揮發份濃度最大（dà）且基本上沒（méi）有灰殼的阻礙作（zuò）用。燃燒中期（qī）是揮發份和碳的混合燃燒。該階段揮發份濃（nóng）度較（jiào）低，灰（huī）殼的逐漸加厚也阻（zǔ）礙揮（huī）發（fā）分向外溢出的（de）速度。燃燒後（hòu）期主要是碳和少量殘餘揮發份的（de）燃燒，不斷加厚的（de）灰層使氧氣向內滲透和（hé）燃燒（shāo）產物的向外擴散明顯受阻，降低了燃燒（shāo）速度。在（zài）整個燃燒過程中，揮 發份含量高的小麥秸稈和玉米秸稈燃燒速度衰減較快。又由於小麥秸稈的灰分小於玉米秸稈的灰份，其燃燒過程中灰層的阻礙小於玉米秸稈（gǎn），因此小麥 秸（jiē）稈燃燒速度的（de）衰減速度略（luè）大（dà）於玉米秸稈；而（ér）揮發份含量較低、灰份含量較高的稻稈燃燒速度衰減較慢。3種秸稈均在燃燒到 15 min時速度（dù）趨於（yú）平穩且基本燃盡。由於秸稈原料的揮發份含量高，使秸稈（gǎn）成型燃料（liào）燃燒初期的速度受溫度的影響較大，溫度越高，揮發份析出速度越快，燃燒（shāo）平穩性愈（yù）差。通風量對成型燃料燃燒速度的影響主要是溫度的（de）影響，通風使爐膛內（nèi）的溫度降低，揮發份析出速度相對平（píng）穩性。由於試驗爐膛較小，兩種通風（fēng）工況對燃燒速度的（de）影響沒有明顯區別。成型密度、成型直徑（一般（bān）圓柱狀生物質顆粒燃料直徑6～18mm之間）和成型燃料的質量對成型燃料的燃燒速度均有（yǒu）一定的影響。成（chéng）型密度的增大，一定程度上抑製了成型燃料（liào）揮發份的析出速度。成型直徑和成型質量的增加，使得燃燒初期的平均燃燒速度增大，即燃燒初期析出（chū）的揮發份增多，而在中後期揮發份的析（xī）出速度相對穩定。成型燃料的燃燒主要是揮發分的燃燒，為了使秸稈能（néng）在整（zhěng）個燃燒過（guò）程中實現完全燃燒（shāo），最重要的措施是實現合理配風（fēng）下的控溫燃燒，從而控（kòng）製秸稈成型燃料在整個燃燒過程中揮發份的（de）析出速（sù）度能相對平穩，對燃燒速度和狀態（tài）產（chǎn）生均衡的影響。 2、生物質成型燃料鍋爐設計 2.1主要設計參數 鍋爐產出熱水量 G =1000 kg/h，進水溫度 t js= 20 ，熱水溫度 t =95 ，冷空氣溫度為 20 ，由於缺（quē）乏有關生物質成型燃（rán）料鍋爐設計參數，根據 秸稈成型燃料的成分（fèn）、發熱量及燃燒與中值煙煤相 當的特性，鍋爐特性參數的（de）選取中值煙煤為參考進 行（háng）選（xuǎn）取。其固體不完全燃燒（shāo）損失 q =6％，排煙 溫度為（wéi）2OO，排煙損失 q =10％，氣體（tǐ）不完（wán）全燃燒 損失 q =2％ ，散熱損失 q =6％，灰渣物理熱損失 q =2％ ，鍋爐效率70％ ，爐排麵積熱強度 q= 430 kW/m ，爐膛體積熱（rè）負荷 q =380 kW/m3，爐膛過 剩空氣係數 a=1.2，排（pái）煙處過（guò）剩空氣係數 apy= 1.55。 2.2 生物（wù）質成型燃料鍋爐結構布置 設計的生（shēng）物（wù）質成型燃料鍋爐采用雙膽反燒結 構。由環型外膽、環型內膽、上爐門、中爐門、下爐 門、觀火口、上爐（lú）排、下爐排、風室、二次鳳管、爐膛、 輻射受熱麵、對流受熱（rè）麵、排汽管、煙道、煙（yān）囪等部分 組成，其結構布置如圖 1所示。 雙層爐排的上爐門常開，作為投燃料與供應空氣（qì）之用，中爐門用於調整 下爐排上燃料的燃燒和（hé）清除（chú）灰渣（zhā），下爐門（mén）用於排灰， 觀火口除用於觀火外還用（yòng）於上爐排的清渣，正常運 行時中爐（lú）門、下爐門、觀火口（kǒu）關閉。上爐排以上的空 間相當於風室，上爐（lú）排下設（shè）雙排二次鳳口，使未燃 盡的氣體在此進一步燃燒。上下爐（lú）排之間的空間為 爐膛，環型外膽和環型內膽之間構成煙道 ，煙氣通（tōng） 過煙管進（jìn）人煙囪。雙膽（dǎn）反燒生物質成型燃料鍋爐的工作原理是，一定粒徑生物質成型燃料經上爐（lú）門被送入上爐排上燃（rán）燒，一次空氣通過上爐門吸入，上爐排漏下的生物質屑和灰渣到下爐排上繼（jì）續燃燒和燃盡。秸稈成型燃料燃燒時產生的未完全燃燒的 CO及揮發份穿過爐排，並爐膛內（nèi）與二次（cì）風混合後進行二次（cì）燃燒，燃燒（shāo）後的煙氣（qì）與下爐排上燃料（liào）產生的煙氣一起，經環型外膽和環型內膽之間構成煙道進入煙囪。這種燃燒方式，實現（xiàn）了生物質成型燃料的分步（bù）燃燒，緩解生物質（zhì）燃燒速度，達（dá）到燃燒（shāo）需（xū）氧與供氧的匹配，使生物質（zhì）成型（xíng）燃（rán）料穩定持續完全燃燒。 3、生物質成型（xíng）燃料鍋（guō）爐試驗 根據工業鍋（guō）爐熱實驗規範(GB10108.88)、鍋爐 大氣汙染物（wù）排放標（biāo）準(GWPB321999)及鍋爐煙塵測 試方法(GB54682．91)，對該生物質成型燃料鍋（guō）爐（lú）熱 性能及環保指標進行測試。 3.1 主要測試儀表 （1）KM9106綜（zōng）合燃燒分析儀 （2）IRT22000A手 持式快速紅外測溫儀 （3）SWJ精密（mì）數字熱電偶溫度 計 （4）應用 3012H型（xíng）自動煙塵(氣)測（cè）試儀等。 3.2 試驗結果 試驗燃料為直徑 45mm、50mm、65 mm、75mm、 90mm、130mm6個（gè）水（shuǐ）平的玉米秸稈成型燃料。密度為（wéi）0.9～1.15 t／m 之間，含水率為7.5％，收到基淨發熱量為 15847 kJ/kg。試驗結果示於（yú）表5和表（biǎo）6。 3.3 結果與討論（1）從試驗過程可（kě）以（yǐ）看出（chū），采用雙膽（dǎn）反燒結（jié）構，冷空氣和秸稈成型燃料不直接進入燃燒（shāo）室，使燃料從爐壁（bì）到剛投人爐內的新料層溫度（dù）逐漸降低形成溫度梯度，使揮發分（fèn）的析出速度相對平穩（wěn），解決秸稈成型塊燃（rán）燒的不穩定現象（xiàng）；灰渣在料層的壓力和（hé）自身的重力作（zuò）用下自動下落，基本上解（jiě）決了秸（jiē）稈成型燃料結渣對燃燒產生的不利影響；采用煙道加寬，使煙氣流速降低，同時改變煙氣流向迫使煙塵下落，有效解（jiě）決了煙氣中飄塵問題。 （2）從不（bú）同直徑的生物質成型燃（rán）料試驗來看，直徑為 45 mm、55 mm、65mm、75mm和 90 mm的玉米秸（jiē）稈成型燃料燃燒時，鍋爐的熱效率、熱水流量、熱水壓力與溫度等熱性能參數達到或接近設計要求。鍋爐熱效率隨成（chéng）型燃（rán）料（liào）直（zhí）徑的增大而降低，直徑為 130mm的玉米秸稈成型燃料在燃燒裝置內的燃燒狀況明顯變差，燃燒（shāo）效率為（wéi） 65．4％，一氧化（huà）碳的濃（nóng）度明（míng）顯增高。這主要是因（yīn）為（wéi）隨著成型燃（rán）料直徑的增加，成型（xíng）塊間（jiān）孔隙增大，供應的空氣穿過燃燒層時易形（xíng）成空氣束（shù），布風不勻，使空氣不（bú）能（néng）很好的與（yǔ）可燃氣進行混合所致。這說明試驗（yàn）爐對成型燃料直徑有一定的（de）要求。 （3）由試驗結果得出：直徑為 45 mm、55 mm、65mm、75mm和（hé）90 mm的（de）玉米秸稈成型燃料燃燒時， 該種鍋爐氣（qì）體（tǐ）不完全燃燒損失基本為0.1％～1.5％，固體不完全燃燒損失為0.67％～6.75％ ，燃燒效率高達99.23％～91.75％ ，熱效率達75.6％～85.01％。 （4）試驗除開始點火時有少量黑煙（yān）外，燃燒裝置 正常運行後，整個過（guò）程燃燒連續平穩，鍋爐排（pái）煙中CO、NO 、SO：和煙塵（chén）濃度等環保指標遠遠低於燃煤 鍋爐，符合國家（jiā）工業鍋（guō）爐（lú）大氣汙染物排放（fàng）標準要求。 （5）從試驗結果來看，生物質成型燃料鍋爐的運 行參數與設計選用參數之間存在一定的差別，這（zhè）可能是由於該爐設計參數是（shì）根據生物質(秸（jiē）稈)成型燃料特性相近的煤質和經驗確定造成的。因此，需不斷完善生物質(秸（jiē）稈)成（chéng）型燃料鍋爐主要設計數（shù）據，以提高生物（wù）質（zhì）(秸稈)成（chéng）型燃料鍋爐設計精度。 4、結 語 秸稈（gǎn）成（chéng）型（xíng）燃料和燃燒技術已（yǐ）引起了人（rén）們的廣泛興趣。通過對秸稈成型燃料單顆粒燃燒試驗和對秸稈成型燃料燃燒規律的探討，本文針對秸稈成（chéng）型塊燃燒過程中常（cháng）見的燃燒不（bú）穩定，燃燒效（xiào）率（lǜ）低以（yǐ）及煙氣中飄（piāo）塵含量偏高等問題，提出了雙膽反燒結構。這種結構不但有利於實現生物質的穩定（dìng）燃燒，還能在很大程度（dù）上解決結渣堵塞一次風道的問題和爐具排煙中飄塵含量過高（gāo）的問題。對設計出的秸稈成（chéng）型燃料鍋爐的測試表明：該爐具有較（jiào）高的熱效率和環保效益，燃用（yòng）秸稈成型燃料燃燒穩定（dìng）、床（chuáng）層不易結渣且煙氣中飄塵含量達標。轉載請注明：河南省草莓污视频新能源顆粒機