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    作物秸稈是來(lái)源于太陽(yáng)能的一種可再生能源，具有資源豐富含碳量低的特點(diǎn)，加之在其生長(zhǎng)過(guò)程中吸收大氣中的CO，而被稱為清潔能源．美國(guó)在20世紀(jì)30年代研制成了螺旋式壓縮機(jī)及相應(yīng)的燃燒設(shè)備；日本在20世紀(jì)50年代研制出棒狀燃料成型機(jī)及相關(guān)的燃燒設(shè)備．中國(guó)從20世紀(jì)80年代引進(jìn)螺旋推進(jìn)式秸稈成型機(jī)．但是，相應(yīng)的
專用生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備的研制還很少，一些單位為燃用生物質(zhì)成型燃料，在未弄清生物質(zhì)成型燃料燃燒特性的情況下，盲目把原有的燃煤燃燒設(shè)備改為生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備，改造后的燃燒設(shè)備存在著爐膛的容積、形狀與生物質(zhì)成型燃燒不匹配，鍋爐的受熱面與生物質(zhì)成型燃料不匹配，過(guò)剩空氣系數(shù)與生物質(zhì)成型燃燒不匹配等原因，致使鍋爐燃燒效率及熱效率較低，污染物排放超標(biāo)．因此，根據(jù)生物質(zhì)成型燃料燃燒特性重新設(shè)計(jì)生物質(zhì)成型燃料燃燒專用設(shè)備，對(duì)緩解農(nóng)村能源緊張的局面，減輕溫室效應(yīng)，解決能源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展問題都有重要的意義。
1、設(shè)計(jì)依據(jù)
1.1生物質(zhì)成型燃料與煤的元素分析比較
    生物質(zhì)成型燃料由水稻、小麥、玉米等秸稈壓縮成型而來(lái)，在壓縮過(guò)程中以物理變化為主，其元素組成與微觀結(jié)構(gòu)與原生物質(zhì)秸稈基本相同．而煤是由遠(yuǎn)古植物遺體在地表湖沼或海灣環(huán)境中隨著地殼的變動(dòng)被埋入地下，長(zhǎng)期處在溫度、壓力較高的環(huán)境中，原植物中纖維素、木質(zhì)素經(jīng)脫水腐蝕，其含氧量不斷減少，而碳量不斷增加，逐漸形成化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、含碳量高的固體碳?xì)淙剂希�碳含量的�?guī)律是隨煤的變質(zhì)強(qiáng)度的加深而增加，一般含量50%—90%，在變質(zhì)程度最高的無(wú)煙煤中則高達(dá)90%~98%，而在各種生物質(zhì)成型燃料中碳含量集中在35%~42%；氫含量較低，為3.82%~50%；氮和硫?qū)γ汉蜕�物質(zhì)成型燃料而言都是有害物質(zhì)．煤中氮含量在1%~3%，硫含量在1%~2%，而生物質(zhì)成型燃料氮含量比煤低，不到1%，硫的含量更低，不到0.2%．因此，其造成的污染程度要低于煤；煤的揮發(fā)分含量隨著煤的變質(zhì)程度的加深而減少，煙煤中揮發(fā)分含量在l%~4%，秸稈成型燃料的揮發(fā)分均在60%~70%，遠(yuǎn)高于煤．因此，揮發(fā)分是設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)考慮的一個(gè)主要因素．由此，生物質(zhì)成型燃料中硫、氮等元素含量較煤少，具有揮發(fā)分和炭活性高，同時(shí)生物質(zhì)燃燒過(guò)程具有C02零排放的特點(diǎn)，這對(duì)于緩解日益嚴(yán)重的“溫室效應(yīng)”有著特殊的意義，富通新能源生產(chǎn)線銷售顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)我們還大量銷售楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1.2生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性
    生物質(zhì)成型燃料是經(jīng)過(guò)高壓而形成的塊狀燃料，其密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原生物質(zhì)，燃燒相對(duì)穩(wěn)定．雖然點(diǎn)火溫度有所升高，點(diǎn)火性能變差，但比煤的點(diǎn)火性能好．由于生物質(zhì)成型燃料是經(jīng)過(guò)高壓而形成的塊狀燃料，其結(jié)構(gòu)與組織特征就決定了揮發(fā)分的逸出速度與傳熱速度都大大降低．但是與煤相比顯得更為容易．因此，生物質(zhì)成型燃料的揮發(fā)分特性指數(shù)大于煤的，其燃燒特性指數(shù)較煤的大．燃燒速度適中，能夠使揮發(fā)分放出的熱量及時(shí)傳遞給受熱面，使排煙熱損失降低，同時(shí)揮發(fā)分燃燒所需的氧與外界擴(kuò)散的氧很好的匹配，燃燒波浪較小，減少了固體與排煙熱損失
2、生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐的設(shè)計(jì)
2.1生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐的結(jié)構(gòu)
    生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐由上爐門、中爐門、下爐門、上爐排、輻射受熱面、下爐排、風(fēng)室、爐膛、降塵室、對(duì)流受熱面、爐墻、排汽管、煙道、煙囪等部分組成，其結(jié)構(gòu)布置如圖1所示．
2.2生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐的工作原理
    燃料通過(guò)中爐門在下爐排上點(diǎn)火成功后，成型塊從上爐門進(jìn)入上爐排，根據(jù)生物質(zhì)容易著火的燃燒特性，片刻就會(huì)燃燒起來(lái)．在引風(fēng)機(jī)引導(dǎo)下下吸燃燒，上爐排漏下的生物質(zhì)屑和灰渣到下爐排上繼、續(xù)燃燒和燃燼．成型燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃?xì)怏w透過(guò)燃料層、灰渣層進(jìn)入上、下爐排間的爐膛進(jìn)行燃燒，并與下爐排上燃料產(chǎn)生的煙氣一起，經(jīng)后墻上的煙氣出口流向降塵室和后面的對(duì)流受熱面，降溫對(duì)流受熱面采用煙管并聯(lián)，高溫?zé)煔庠跓煿苤邢蛏隙嗷爻塘鲃?dòng)，這樣既能減少煙氣的阻力，又能使氣體在夾層內(nèi)停留更多的時(shí)間，傳熱效率高，然后煙氣流向煙道，此時(shí)溫度都有很大的降低，再進(jìn)入煙囪排向外界．這種燃燒方式，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)成型燃料的分步燃燒，緩解生物質(zhì)燃燒速度，達(dá)到燃燒需氧與供氧的匹配，使生物質(zhì)成型燃料穩(wěn)定持續(xù)完全燃燒，起到了消煙除塵作用．
2.3爐膛及爐排的設(shè)計(jì)
    爐排尺寸和爐膛尺寸是燃燒設(shè)備的兩組主要參數(shù)，它們的大小直接關(guān)系著燃料燃燒的溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)及空氣流動(dòng)場(chǎng)分布，直接影響著燃料的燃燒狀況，參照鍋爐設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取爐膛容積熱負(fù)荷q。=300 kW．m-3；爐排面積熱強(qiáng)度a=350 kW．m-2，爐膛容積(V)與爐排面積(AR)計(jì)算公式為
2.4受熱面的設(shè)計(jì)
2. 4.1  輻射受熱面的設(shè)計(jì)為了降低生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備爐溫度，并保證生物質(zhì)成型燃料的充
3、生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐熱性能試驗(yàn)與分析
    為了說(shuō)明該燃燒設(shè)備能夠適用于生物質(zhì)成型燃料，確實(shí)能代表生物質(zhì)成型燃料專用燃燒設(shè)備的水平，且使試驗(yàn)得出主要設(shè)計(jì)參數(shù)具有一定的可靠性與合理性，根據(jù)GB/T 15137-1994工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)測(cè)方法、GB 5468-91鍋爐煙塵測(cè)定方法及GBW-PB3-1999鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備進(jìn)行熱性能及環(huán)保指標(biāo)試驗(yàn)．
    試驗(yàn)燃料為液壓成型玉米秸稈，粒度為∮70mm圓粒，密度為0.919 tm-3，收到基凈發(fā)熱量為15 658 kJ．kg-1，含水率為14%，環(huán)境溫度為11℃，大氣壓力為0.98×101Pa.對(duì)生物質(zhì)成型熱水鍋爐進(jìn)行熱性能試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示．在試驗(yàn)工況下，熱水鍋爐熱效率為78. 2%，熱水溫度為82. 55℃，平均熱水量為2 100 kg-1，平均燃料量為54 kg．h-l，排煙溫度為157.3℃，排煙熱損失10. 09%，氣體不完全燃燒損失0.522%，散熱損失7.9%。
4、結(jié)論
    1)根據(jù)生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性設(shè)計(jì)出的180 kW生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐的熱效率、熱水流量、熱負(fù)荷，水溫等熱性能參數(shù)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，證明該設(shè)計(jì)方法正確性和科學(xué)性．
    2)熱水鍋爐燃燒效率最高達(dá)78. 2%，煙塵含量為110 mg·m-3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐，符合國(guó)家關(guān)于工業(yè)鍋爐大氣中污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求，且有較好的環(huán)保效益．
    3)該熱水鍋爐制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格與同容量燃煤鍋爐相當(dāng)，試驗(yàn)時(shí)操作也比較容易，可大大提高生物質(zhì)利用率，且有較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，