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抗结渣生物质颗粒燃料锅炉研究

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抗结渣生物质颗粒燃料锅炉研究

发布日期:2018-06-28 作者: 点击:

      针对我国秸秆类生物质颗粒燃料灰含量高、灰熔点低而导致燃烧过程中易结渣、锅炉易熄火、燃烧不稳定等问题,采用多级配风原理,设计出高效双层燃烧筒装置,实现三级配风,同时研究了螺旋清灰破渣机构,并在此基础上研制了生物质颗粒燃料锅炉。采用玉米秸秆颗粒燃料和落叶松木质颗粒燃料进行了燃烧试验,试验结果表明,本锅炉的多级配风结构和破渣清灰机构设计合理,燃烧效率达到91%,能够有效地将燃烧过程中产生的灰渣排出,结渣率明显下降,实现了连续稳定燃烧。与瑞典PX20型锅炉相比,以玉米秸秆颗粒为燃料时,本锅炉燃烧效率提高了9%、结渣率降低了25.94%,燃料适应性广。

  

  生物质颗粒燃料是一种典型的生物质固体成型燃料,具有高效、洁净、容易点火、CO2近零排放等优点,可替代煤炭等化石燃料应用于炊事、供暖等民用领域和锅炉燃烧、发电等工业领域,近几年来在欧盟、北美、中国得到了迅速发展。生物质颗粒燃料另一优点是能够应用于小型生物质锅炉、热风炉、采暖炉中,通过采用颗粒燃料锅炉实现自动控制以及连续自动燃烧。

  经过多年的研究,生物质颗粒锅炉已经得到了迅速发展,尤其是在瑞典,仅2006年生物质颗粒锅炉(小于25kW)年销售量达到32000台。

  根据进料方式不同,锅炉可分为3种类型:上进料式、下进料式、水平进料式,目前欧洲市场上多采用上进料式颗粒锅炉。这些锅炉主要采用木质颗粒作为燃料,木质颗粒具有热值高、灰分低、灰熔点较高,燃烧后不易结渣等优点,因此国外锅炉在设计方面没有专门的破渣、清灰机构,多采用人工清灰,间隔在1~2周。

  近年来我国在生物质燃气锅炉方面进行了一些研究,但在生物质固体成型燃料锅炉方面的研究较少,同时由于我国的生物质成型燃料以农作物秸秆为主,与木质颗粒燃料相比,秸秆类颗粒燃料中的灰分高、灰熔点低、碱金属含量较高,燃烧过程中易出现结渣、碱金属及氯腐蚀、设备内积灰严重等问题,试验表明国外的锅炉不适合我国的秸秆类生物质颗粒燃料。

  因此本文针对秸秆类生物质颗粒燃料的特性,采用多级配风原理,设计出高效双层燃烧筒装置,实现三级配风,同时研究螺旋清灰破渣装置,并在此基础上设计生物质颗粒燃料锅炉,并分别采用秸秆颗粒燃料和木质颗粒燃料进行相关燃烧试验,并与瑞典的PX20型上进料式锅炉进行对比试验。

  1工作原理与整机结构

  PB20型生物质颗粒燃料锅炉主要应用秸秆类生物质颗粒燃料,采用多级配风原理,设计出高效双层燃烧筒装置,实现三级配风,以保证颗粒燃料的充分燃烧;同时,在燃烧室内设有螺旋清灰破渣装置,由燃料推进螺旋、燃烧搅动螺旋和灰渣排出螺旋3部分组成。

  工作时,生物质颗粒从落料管进入燃烧内筒之后,在燃料推进螺旋的作用下,快速、平稳的推进到燃烧室,即燃烧内筒中间位置。在颗粒燃料燃烧过程中,燃烧搅动螺旋能够将燃烧的燃料搅动,有效防止燃料结渣。整机结构如图1所示,主要由落料管6、清灰破渣装置2、燃烧内筒3、外筒4、电动机10、风机9、自动控制装置8等部分组成。

  
   
  

    燃烧过程中,颗粒燃料从落料口进入到高效双层燃烧筒装置,该装置由燃烧内筒、燃烧外筒组成,通过风机,实现三级配风:一次空气和自动点火所需的热空气由燃烧内筒后端直接进入,二次空气通过双层套筒夹层预热后由燃烧内筒壁上的小孔进入,燃烧室顶端设有配风孔,作为三次风。螺旋清灰破渣装置安装在燃烧内筒中,通过电动机带动,转速可调,在颗粒燃料燃烧过程中,颗粒燃料通过螺旋装置向前输送,同时燃烧后的灰分、灰渣由螺旋推出。

  该锅炉采用电阻丝加热点火,不仅能够用于木质颗粒燃料,而且能够应用玉米、小麦、棉花、水稻等秸秆类颗粒燃料,外形尺寸(长×宽×高)525mm×285mm×520mm,额定功率20~35kW,燃烧效率大于90%,螺旋清灰破渣装置电动机功率15W,风机功率30W,结构质量15kg。

  2关键部件的设计

  2.1清灰破渣装置

  为解决秸秆类生物质颗粒燃料燃烧后灰分多、易结渣等问题,在燃烧室内安装了螺旋清灰破渣装置,如图2所示,由燃料推进螺旋、燃烧搅动螺旋和灰渣排出螺旋3部分组成,另外燃烧搅动螺旋上安装破渣齿,破渣齿上有锋利的锯齿,既防止螺旋上结渣,又防止燃烧内筒上结渣。


    


本文网址:http://www.230735.net/news/465.html

关键词:生物质颗粒,生物质设备,天然气LNG

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