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小型生物质颗粒燃烧器设计可解决不充分及燃

2020-02-14 11:35:50来源:励志吧0次阅读

小型生物质颗粒燃烧器设计可解决不充分及燃烧效率低等问题(二)

在烟气出口即炉膛入口处设计了三次配风。由于此时燃烧器内燃料剧烈燃烧产生了高热量烟气,加上鼓风机和引风机的共同作用,此时锅炉炉膛内容易达到负压状态;而这种状态可以使挥发分和烟气流入炉膛,从而达到了二次燃烧的目的。因此,所设计的三次配风可以使烟气中的可燃气体充分燃烧,提高燃烧效率。但是,三次配风的风量不宜过大,配风量过大容易造成不必要的热损失,影响锅炉的换热效率。

其中,一次风、二次风、三次风的风口面积的计算公式为

二、试验测试

2.1、试验材料

本实验选取了郑州德润锅炉股份有限公司生产的小麦秸秆、玉米秸秆和水稻的颗粒成型燃料。直径约为10mm,密度约为1.15t/m3,其工业分析及元素分析如表2所示。

2.2、试验仪器

试验仪器及测点布置如表3所示。

2.3、试验装置

生物质颗粒燃烧器及锅炉示意图,如图2所示。

生物质颗粒燃烧器采用螺旋进料方式,燃料由进料口从燃烧器上边垂直进入,一次风直接通入下料管道内,和燃料混合后进入燃烧器。燃料在燃烧室内下降时经高温烟气冲刷,首先进行燃烧,挥发分析出;随着挥发分的析出,燃料剩下的焦炭结构下降到炉排上进行焦炭燃烧,在炉排下部设置底风,保证炉排上焦炭的充分燃烧。在燃烧室中间设置并排分布的4个风口形成循环进行二次配风,保证燃烧室内可燃气体的充分燃烧。在引风机和鼓风机的作用下,锅炉炉膛内呈负压状态,燃烧室内部分可燃气体和烟气在压强的作用下进入锅炉炉膛内。在烟气出口出配置三次风,使部分未完全燃烧的可燃气体在炉膛内再次燃烧,高温烟气与锅炉换热后经水浴除尘器除尘后排向大气。

该燃烧器通过分级配风,实现燃料的充分燃烧,使排放物达到环保指标;在燃烧器的底部设置清灰门,通过人工清灰的方法来清除底灰。

2.4、试验结果

为研究燃烧器的适用性及燃烧效率,试验使用3种生物质颗粒燃料,分配恰当的三级配风量和底风,达到合适的燃烧温度,保证燃烧充分及降低结渣。试验研究了3种生物质颗粒燃料在三级配风下的各阶段燃烧温度、燃烧效率和各项热损失,以及灰渣含碳量等,试验结果如表4所示。

由表4可知:玉米秸秆热值高,燃烧时炉膛温度和燃烧室温度虽略高于设定温度;但三级配风分配均匀,使玉米颗粒燃料充分燃烧,灰渣含碳量较少,燃烧效率最好。稻秆热值低、含水率高,燃烧时大量水蒸气和挥发分产生,大量水蒸气和挥发分混合,使得挥发分不能与氧气充分反应;并且水蒸气随着烟气的排除还带走大量的热,增加气体不完全燃烧热损失,因此稻秆燃烧时要加大一次配风量,对燃料进行干燥预热。麦秸秆灰分含量较高,燃烧时炉排温度较高,可燃物被灰分包裹而不能充分燃烧,增大固体不完全燃烧热损失,灰渣含碳量也增加,因此要降低底风并增加二次配风量,来增强二次风的循环;并加大燃料层的搅拌,适当降低进料速度和炉排温度,使燃料在炉排上充分燃烧。

根据《锅炉大气污染物排放标准GB 13271-2001》可知:锅炉烟尘最高允许排放浓度为120mg/m3,烟气格林曼黑度等级不大于1[14]。由试验结果可知,颗粒燃烧器的污染物排放达到环保标准。

小麦秸秆、玉米秸秆和稻秆颗粒成型燃料燃烧效率均在95%以上,结渣率较低均不超过5%,所以生物质颗粒燃烧器的设计合理,各级配风能够满足燃料的每个阶段的燃烧,颗粒燃料燃烧充分效率高。

三、结论

1)设计了小型生物质颗粒燃烧器,压强为0.1MPa,换热量为0.5t/h,进料量为20kg/h,采用三次配风系统,设置7个配风口,一次配风2个风口,二次配风4个风口,三次配风1个风口,并设置底风,保证燃料各个阶段充分燃烧。

2)对生物质颗粒燃烧器进行锅炉供热试验,3种颗粒燃料燃烧效率均在95%以上,最高可达到97.24%,结渣率较低均不超过5%,燃烧产物达到环保标准;

3)本文主要设计了生物质颗粒燃烧器的配风系统,对燃烧器的结渣除渣系统未作深入研究,因此建议对灰分含量高、灰熔点低的颗粒燃料加入添加剂或对燃料进行预处理,减少结渣率及不完全燃烧损失;对燃料消耗量较大的燃烧器建议安装除渣装置,防止因结渣降而低燃烧器的燃烧效率。

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[14]GB13271-2001,锅炉大气污染物排放标准[S].

文章作者:夏许宁1,刘圣勇1,刘洪福1,管泽云1,翟万里1,王鹏晓1,刘霞2

(1.河南农业大学生物质能源河南省协同创新中心,郑州450002;2.滑县环境保护局,河南滑县456400)

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