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生物質顆粒燃料常壓熱水鍋爐的研制

2019-12-25

    生物質為可再生的清潔能源,是我國農村及小城鎮使用的主要能源之一,目前許多地方仍然采用傳統的直接燃燒方式,燃燒效率低,而且還會造成環境的污染和能源的浪費。為提高生物質的燃燒效率,當前我國主要從兩個方面進行改進和研究,一是生物質顆粒成型技術的研究和應用,二是各類生物質燃燒鍋爐的研究和應用。龍山順天生物質能源有限公司研制的小型生物質常壓熱水鍋爐,其采用生物質顆粒為燃料,經一系列的技術改進后使用安全可靠,燃燒效率高,煙氣排放污染物濃度低,達到國家相關標準。

木煤生物質顆粒

    1鍋爐設計與制造

    1.1鍋爐結構及工作原理

    鍋爐總體由鍋爐主體部分、預熱除塵部分、生物質燃料儲存及輸送部分三部分組成,鍋爐主體部分和預熱除塵部分的主體結構均為內外兩層爐壁結構,中間為水存儲空間。

    鍋爐工作原理如下:

    (1)水系統。冷水首先接入預熱及除塵器內進行預熱,預熱后的水存儲于預熱器內,用水泵抽入鍋爐內進行加熱,水泵的啟動及停止可根據鍋爐內的水位采用自動控制,當水位低于設計低水位時,水泵開啟,當水位高于設計高水位時,水泵關閉。鍋爐內的水通過爐壁下部進入,爐內燃燒所產生的熱量經爐壁和橫水管傳遞給水,水加熱至所需溫度后從鍋爐頂部輸出。

    (2)燃燒系統。生物質成型燃料經螺旋給料器送入鍋爐燃燒室,空氣由鼓風機吹入燃燒室,燃燒后產生的煙氣上升與爐內橫水管、爐壁換熱,從上部排煙口進入到預熱除塵器內。

    (3)煙氣除塵系統。煙氣從鍋爐上部排煙口進入預熱除塵器內后,煙氣首先從上到下流動與除塵器內壁等進行換熱,煙氣的溫度下降,流速下降,煙氣中的灰塵等下落到水池中。煙氣經下部的水封除塵后變為由下向上流動,由抽風機抽出排放到大氣中。

    1.2鍋爐爐排及爐膛尺寸

    爐排和爐膛尺寸均為鍋爐設計的重要參數,其將直接影響鍋爐的供熱及燃燒情況,因此是鍋爐設計與制造首先要確定的參數。根據鍋爐設計計算原理,首先需選取合適的爐排面積熱負荷和爐膛容積熱負荷。

    1.3鍋爐送風系統

    生物質成型燃料由于本身成分的復雜性,其燃燒過程也很復雜,主要分為四個燃燒階段:①預熱和干燥階段、②揮發分析出及木炭形成階段、③揮發分燃燒階段、④固定炭燃燒階段。生物質成型燃料經擠壓后密度增大,揮發析出速度減緩,在350℃不完全燃燒過程中大量析出,同時生物質燃料燃燒后所產生的灰熔點較低,溫度過高則容易結渣。根據上述特點,在設計送風系統時,應使底部燃料燃燒區為低溫厭氧燃燒,使燃料中揮發分析出,燃燒所產生的灰不結渣,析出的揮發分再充分燃燒。

    根據生物質燃料的燃燒特性,本鍋爐采用兩次送風設計。根據國內相關研究,中小型鍋爐的空氣過量系數一般大于1.5[2-3],本鍋爐的空氣過量系數根據理論計算和試驗結果取2,一次送風和二次送風比值為3.5∶6.5,二次送風采用多點環形送風系統,風口呈一定角度向上傾斜,確保各風口出風在燃燒室中央形成負壓,將生物質燃燒產生的揮發成分向上提升,揮發分充分燃燒,使燃燒的高溫部分離開生物質燃料及其燃燒后所產生的灰分,避免灰分過熱而結渣。


 


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