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自动进料及出渣生物质颗粒燃烧机的结构研究

杨玉璟1,李彬1,高海华2

(1.濮阳市环境监测站,河南 濮阳 457000;2.河南巨烽生物能源开发有限公司,河南 濮阳 457000)

  摘要:目前市场现有的生物质颗粒燃烧机在结构上存在生物质燃烧后不能自动出渣,不能自动加料,燃烧不完全,配氧不合理以及火力大小不好控制等诸多缺陷,而导致操作工人劳动强度较大,由于燃烧不完全,而使得生物质在燃烧时出现黑烟,烟尘量大,严重污染环境。本文介绍了一种使用生物质颗粒作为燃料,能实现自动进料、自动排渣,避免燃料在燃烧后结渣,且合理配风,使燃料完全燃烧而利于环保的生物质颗粒燃烧机。

  前言

  能源是整个人类生产、生活以及社会全面发展的基本资源。伴随着煤炭、石油、天然气等矿石能源的出现,人类社会物质文明经历了飞速发展,但由于矿石能源的不可再生性导致了存储总量大量减少,造成能源的稀缺。随着能源状况的紧张,以及环境污染问题的日益严峻,各个行业开始对可再生能源的使用意识逐步加强,其中生物质能源的利用受到高度重视。

  生物质是地球上最广泛存在的物质,它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。各种生物质都具有一定能量。以生物质为载体、由生物质产生的能量便是生物质能。生物质能是冠军彩票在线玩以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,直接或间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进行光合作用所消费的能量,占太阳照射到地球总辐射量的0.2%,这个比例虽不大,但绝对值很惊人。光合作用消费的能量是目前人类能源消费总量的40倍。可见,生物质能是一个巨大的能源。

  生物质颗粒燃料是利用秸秆、薪柴、植物果壳等农林废弃作物,经过粉碎——混合——挤压——烘干等一系列工艺制作而成,生物质颗粒经挤压成型后,热值与中质煤相当。随着生物质能利用的升温,生物质颗粒燃料在工业锅炉上的应用也相当广泛。促进了生物质燃烧设备研究的发展。市场上衍生出众多类型生物质燃烧设备,生物质燃烧机应运而生。但生物质燃料与煤的热值及特性不同,同体积煤和生物质,煤的燃烧时间要远远大于生物质。据调查,生物质颗粒燃烧机的加料频率和出渣频率约为燃煤设备的2倍。这就要求工人需要花更多的时间去维持生物质燃烧设备的运行,增加了劳动强度。

  1锅炉结构设计与研究

  1.1市场上生物质颗粒机的结构特点

  生物质颗粒燃料与煤炭燃料相比,具有含碳量低、热值低、挥发分高、含氧量高、灰分较低等特性。所以在设计生物质颗粒燃烧机时,不能完全参考燃煤锅炉的结构特点。生物质燃料燃烧时间短,易着火,需要采用拦火措施防止送料机内的燃料着火。生物质颗粒燃料的特有燃烧特性,决定了生物质颗粒燃烧机的结构、燃烧方式和进料机的送料方式。目前市场上现有的生物质颗粒燃烧机在结构上基本类似或相同,但都存在较多的通病,如安全性差、稳定性差、配风配氧不合理、热效率低。如何提高燃烧机的燃烧效率、运营成本及安全性、稳定性是生物质颗粒燃烧机的主要因素。

  1.2本文所述生物质颗粒机的结构样式

  通过结构改进及引进自动控制设备,研发出一种自动进料、自动排渣,避免燃料在燃烧后结渣,且合理配风,使燃料完全燃烧而利于环保的生物质颗粒燃烧机。

  如图1、2所示,该生物质颗粒燃烧机,包括外框架,在外框架内下部安装有燃烧装置,在外框架内上部、燃烧装置上方设有炉膛,炉膛外表面横向连通设有火焰出口管,在外框架上一侧设有料箱,料箱的出料口处设有螺旋自动进料装置,该螺旋自动进料装置出料口与燃烧装置相连通,在燃烧装置和炉膛之间设有二三次进风装置,在燃烧装置底部一侧连通设置有加氧调节装置。

  螺旋自动进料机构包括位于料箱出料口处的水平进料管,安装在进料管内的螺杆及叶片,以及与螺杆一端固定连接的动力机构。

  动力机构为电机。

  在燃料燃烧装置上同时连通设有一次风口、二三次风口,且在一次风口和二三次风口的进风端分别设有一次风调节口和二三次风调节口,燃烧装置采用3次合理配风,能够使燃料完全燃尽,用鼓风机加氧,同时火力大小可以调节,操作使用方便,可显著降低工人的劳动强度,且利于环保;生物质燃料经自动进料管进入燃烧炉膛进行燃烧,生物质物料进入的同时也把燃烧完全剩下的灰渣推出炉膛外,这样避免了结渣,自动除渣,节省了使用成本。

  外框架顶部设有不锈钢面板。

  该生物质颗粒燃烧机结构设计简单,能够自动进料、自动排渣,避免燃料在燃烧后结渣,且合理配风,使燃料完全燃烧而利于环保,并且操作使用方便,显著降低了工人劳动强度,适于实施。

  1.3生物质颗粒机的结构特点

  1.3.1锅炉燃烧系统热效率

  因为生物质易燃且含碳量低,如配风不合理,导致燃烧室内燃料局部燃烧,空气配比偏大。因此合理配置一次风和二次风,控制好风量、风压和进风位置是提高生物质锅炉热效率的有效措施。还有增大水箱与燃烧室的接触面积、延长烟气在燃烧室内的保留时间,也可以提高锅炉燃烧热效率。本文所述的生物质颗粒燃烧机一次送风口分布于燃烧位置的下面,二次送风口位于燃料的上面和侧面,鼓风机的一次配风量设计为4m3/kg,过量空气系数为1.3,有效地保证了燃烧时空气配比的均匀性;另外该颗粒燃烧机的燃烧仓位于水箱正下方,排烟风机位于水箱上面,带有热量的烟气管道在水箱内部多次盘转延伸,最后从水箱顶部派出,烟气经过与冷水的充分交换,排出气体含热量降为极少。

  1.3.2自动进料系统

  自动进料系统由料仓、振动给料器、螺旋给料机、给料管等部件组成。送料机位于炉体正前侧,通过螺旋给料机向燃烧室提供燃料,振动给料器的作用能够保证连续下料以及物料输送的稳定性。

  1.3.3送风及排烟除尘系统

  送风系统:与燃烧器一体化布置,空气经鼓风机通过燃烧器送至炉膛,以达到燃料输送和辅助燃烧的作用。

排烟除尘系统:在引风机作用下,燃烧产生的高温烟气经过水箱内的烟管时与水对流换热,进入除尘器,最后由烟囱排出。

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