Ⅱ型生物质成型燃料锅炉的设计

Ⅱ型生物质成型燃料锅炉的设计3.1Ⅱ型生物质成型燃料锅炉的结构布置实践证明I型生物质成型燃料锅炉所采用的下吸式的燃烧方式，实现了秸秆成型燃料的分步燃烧，缓解秸秆燃烧速度，达到燃烧需氧与供氧的匹配，使秸秆成型燃料稳定持续完全燃烧，起到了消烟除尘作用。因此，改进设计的Ⅱ型生物质成型燃料锅炉同样采取下吸式燃烧的形式。保留两个炉门，上炉门仍常开，作为投燃料与供应空气之用；把I型的中炉门与下炉门合二为一，用于清除灰渣及供给少量空气，正常运行时微开，在清渣时打开。这样既保留了I型的全部功能，又减少了由于炉门多而造成的散热损失。水冷炉排将炉膛空间分为上炉膛和下炉膛两部分，上炉膛又相当于风室，下炉膛后墙上设有烟气出口，烟气出口不宜过高，以免烟气短路，影响可燃气体的燃烧和火焰充满炉膛，但也不宜过低，以保证下炉排有必要的灰渣层厚度(100～200mm)。Ⅱ型生物质成型燃料锅炉由上炉门、下炉门、水冷炉排、辐射受热面、风室、下炉膛、降尘室、对流受热面、排汽管、烟道、引风机、烟囱等部分组成，其结构布置如图2所示。其工作过程为：一定粒径秸秆成型燃料经上炉门加在炉排上下吸式燃烧，水冷炉排漏下的秸秆屑和灰渣到下炉膛底部继续燃烧并燃尽。秸秆成型燃料在上炉排上燃烧后形成的烟气和部分可燃气体透过燃料层、灰渣层进入下炉膛进行燃烧，并与炉膛底部的燃料产生的烟气一起，经出烟口流向后面的对流受热面。3.2Ⅱ型生物质成型燃料锅炉炉塍及炉排的设计在大量试验的基础上，Ⅱ型生物质成型燃料锅炉的炉膛和炉排都采取了新的设计参数，由式(1)、(2)口明可计算出锅炉炉膛及炉排尺寸。由于改进设计时，将I型生物质成型燃料锅炉的中炉门与下炉门合二为一，因此Ⅱ型生物质成型燃料锅炉可省去I型锅炉的下炉排，让未燃烬的燃料及灰渣落在下炉膛的底部，只采用一个水冷炉排。由图1、图2可见，I型生物质成型燃料锅炉由于水冷炉排与水箱相连，所以有两个连箱；而改进后的Ⅱ型生物质成型燃料锅炉水冷排与上方锅筒相连，因此直接做成弯管插入锅筒中。3.3Ⅱ型生物质成型燃料锅炉受热面的设计3.3.1Ⅱ型生物质成型燃料锅炉辐射受热面的设计针对I型生物质成型燃料锅炉的辐射受热面设计的不足，在Ⅱ型生物质成型燃料锅炉设计时增加了辐射受热面的面积，即除了以水冷炉排为辐射受热面外，还把I型锅炉的水箱改为上下两个锅筒，上锅筒部分置于上炉膛上方，利用锅筒里的水吸收燃料在上炉膛燃烧的部分热量，从而增加辐射受热面积，起到阵低上炉膛温度的目的，从而减少锅炉的散热损失。其受热面大小由一定热力计算得出[14]。布置如图2所示。3.3.2Ⅱ型生物质成型燃料锅炉对流受热面的设计针对I型生物质成型燃料锅炉的对流受热面设计的不足，在Ⅱ型生物质成型燃料锅炉设计时，降温对流受热面置于上锅筒内，扩大了水容量，加长了烟道长度，使烟气与锅筒的水能充分换热，降低排烟温度，减少了排烟热损失，同时利用锅炉后部的下锅筒及管路引起的烟气通道面积的变化起到降尘作用。其受热面大小由一定热力计算得出。结构如图2所示。3.4风机的选型引风机用于克服烟道与风道阻力，根据下吸式燃烧方式计算风量与风压大小，并考虑一定的储备（用储备系数修正），I型生物质成型燃料锅炉选用引风机型号为：Y5-47；规格：2.80；风量：1828m3/h；风压：887Pa;转速：2900r／min。根据风机型号选用电机型号为：Y90.S-2;功率：1.5kW;电流：3.4A；转速：2840r／min。对于Ⅱ型生物质成型燃料锅炉来讲，此种风机的风量和风压显然偏大，但经过市场考察，此型号是最小的风机标准件，若要获得很小的风量及风压需定制非标引风机，为节约费用，仍选用同I墅生物质成型燃料锅炉一样的风机，但电机选用0.5kW的，并将电机皮带轮直径选成风机皮带轮直径的一半，选用较窄皮带，从而起到降低风机转速、减少风量及风压的目的。热性能对比试验根据GB10180-2003工业锅炉热工性能试验规程、GB/T15137-1994工业锅炉节能监测方法、GB5468-1991锅炉烟尘测定方法及GB13271-2001锅炉大气污染物排放标准‘”1，分别对研制的Ⅱ型生物质成型燃料锅炉和I型生物质成型燃料锅炉进行热性能及环保指标的试验。4.1试验仪器1)KM9106综合燃烧分析仪，其各指标的测量精度为：02浓度-0.1%和+0.2%、C0浓度±20ppm、C02浓度±5%、效率土1%、排烟温度±0.3%；2）3012H型自动烟尘（气）测试仪，精度为±0.5%；3）大气压力计，精度为1．O级；4）QF1901奥氏气体分析仪；5）蠕动泵；6）磅称，米尺，秒表，水银温度计，水表。4.2对比试验结果试验燃料为液压成型玉米秸秆，粒度为qj50mm圆柱，密度为1.2t／m3，含水率为14%，收到基净发热量为15474kj/kg。在Ⅱ型与I型生物质成型燃料锅炉上的对比试验结果如表2所示。5结论1)由玉米秸秆生物质成型燃料对锅炉试验得出，根据其燃烧特性设计出的Ⅱ型生物质成型燃料锅炉热效率、热水流量、热水压力与温度等热性能参数达到了设计要隶；2)由试验得出，Ⅱ型生物质成型燃料锅炉散热损失由I型锅炉的5.5%降至4.41%，Ⅱ型生物质成型燃料锅炉排烟温度由I型锅炉的225℃降至196℃，Ⅱ型生物质成型燃料锅炉排烟热损失由I型锅炉的11.5%降至9.76%，Ⅱ型生物质成型燃料锅炉反平衡热效率由I型锅炉的81.2%提高至84.3%，说明Ⅱ型生物质成型燃料锅炉对I型生物质成型燃料锅炉的改进设计是科学合理的；3)Ⅱ型生物质成型燃料锅炉排烟中的烟尘及有害气体含量比I型锅炉都有所降低，且符合国家锅炉的污染物排放要求，具有较好的环保效益。Ⅱ型生物质成型燃料锅炉的研制成功，解决了I型生物质成型燃料锅炉的散热损失大、排烟温度高等缺点，使高效利用生物质的专用燃料设备更加完善，这对于中国以秸秆代替煤炭，实现能源的可持续发展具有重要的现实意义。信息来自：富通新能源；颗粒机、破碎机