摘要：依據
秸稈成型燃料的特點，設計出滿足秸稈成型燃料充分燃燒的鍋爐，即在鍋爐結構方面選擇具備消煙和除塵功能的雙層爐排，降低煙塵中氮氧化合物以及二氧化硫含量，提高燃耗效率，達到我國鍋爐排放標準。
關鍵詞：秸稈成型燃料；雙層爐排：鍋爐
光合作用形成的生物質量比較大，被稱之為第四大能源，從能量的消耗方面而言排在煤炭和石油以及天然氣之后。而且秸稈屬于可再生資源，我國生物秸稈的年產量可以達到6.0x10
8t。在社會經濟不斷發(fā)展和居民生活質量水平提升形勢下，我國能源結構發(fā)生了巨大變化，其中秸稈剩余量每年都在增加，若是銷毀不當就會造成環(huán)境污染，也浪費資源，嚴重影響交通安全。而充分運用秸稈取代礦物燃料，可以實現(xiàn)二氧化碳的零排放，在很大程度上減小大氣環(huán)境中的二氧化硫與氮氧化物等的含量，加強生態(tài)環(huán)境的保護，推動社會經濟的進一步發(fā)展，從而實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)階段，我國在秸稈成型燃料的燃燒方面研究比較少，缺少性能強的秸稈燃耗鍋爐。而為了能夠保證秸稈成型燃料可以充分燃燒，就一定要針對傳統(tǒng)的燃煤鍋爐進行改造與創(chuàng)新，可是在改造之后鍋爐依然存在爐膛容積和形狀以及燃燒不配問題等多種問題，導致污染排放超標。因此，分析與研究秸稈成型燃料鍋爐具備重要意義。富通新能源生產銷售的
秸稈顆粒機、
秸稈制粒機專業(yè)壓制
生物質成型顆粒燃料，壓制后的顆粒圖片如下所示：
1.1秸稈成型燃料特點
表1中主要對四種秸稈的元素以及發(fā)熱量數值進行了概述。
通過對表1進行分析可以得出，秸稈成型燃料自身的揮發(fā)性要比煤高，按時灰分與含碳量要比煤小，在熱值方面也比煤小，因此秸稈成型燃料在燃燒過程中具備一定的特點。
1.2秸稈燃燒特點
秸稈的密度不僅密度下，而且體積比較大，揮發(fā)通常達到了65%左右，比較容易點火。秸稈熱分解溫度一般偏低，比如350℃時揮發(fā)性達到了80%，燃燒的速度偏快。在秸稈燃燒的時就會快速拓展，其中揮發(fā)分可以在相對比較短的時間之內燃燒，放熱量直線上升，這樣高溫煙氣難以有效傳熱就從煙囪拍吹，導致許多排煙熱損失。同時揮發(fā)分的劇烈燃燒需求大量的氧氣，導致供氧不足，從而出現(xiàn)不完全燃燒，生成一氧化碳和氫氣等相關中間產物。若是揮發(fā)分在燃燒過后進入至焦炭燃燒時期，因為秸稈焦炭后屬于松散狀，在氣流的擾動下就會分解成為懸浮體，然后脫離燃燒層，進入到爐膛中，通過煙道從煙囪流出，造成燃燒熱量嚴重損失。另外，燃燒層中剩下的焦炭量相對比較少，難以構成燃燒中心，導致燃燒的后勁不充足。在此種狀況下，若是空氣量控制不合理，就會造成空氣量嚴重過剩，不僅會導致爐溫減小，還會加劇排煙熱的損失。
1.3秸稈成型燃料的燃燒特點
因為秸稈成型燃料主要是經過高壓而產生的塊狀燃料，該密度要比原生物質大許多，而且秸稈成型燃料的結構和組織特點導致?lián)]發(fā)分逸出速度要比傳熱速度小。同時點火的溫度明顯提升，而點火性能減小，可是要比型煤自身點火性能好。在秸稈成型燃料燃燒時，會慢慢進行揮發(fā)分的分解，其燃燒屬于動力區(qū)，在揮發(fā)分的燃燒進入到過渡區(qū)域和擴散區(qū)域時，秸稈成型燃料的燃燒速度適中，可以揮發(fā)分釋放熱量，然后及時傳輸至受熱面，從而在很大程度上減小排煙能量的損失。另外，揮發(fā)分在燃燒的過程中需求的氧氣應該和外界擴散的氧氣進行合理匹配，這樣揮發(fā)分才可以充分燃燒，慢慢提升爐溫，在一定程度上減小氣體不充分燃燒的損失和排煙熱損失。在揮發(fā)分燃燒之后，所剩的焦炭骨架結構比較密實，這樣運動氣流難以將骨架進行解體懸浮，保證骨架碳可以維持層狀進行燃燒，構成層狀的燃燒核心。此種狀況下，碳燃燒需求的氧和靜態(tài)滲透擴散時的氧相同，可以維持燃燒的穩(wěn)定性，慢慢提升爐溫，有效降低固體和排煙的熱損失。在進行燃燒時能夠比較清晰的觀察到碳具體燃燒流程，其中碳燃燒的火焰是藍色的就表示燃燒的時間比較長。整體而言，秸稈成型燃料的燃燒速度比較均勻，在很大程度上降低了燃燒波浪的形成，從而保持燃燒的穩(wěn)定性。
2、秸稈成型燃料鍋爐設計
2.1鍋爐結構設計
秸稈成型燃料鍋爐通常由上爐門和中爐門以及下爐門、上爐排等多個部門構成，具體結構見圖1。
秸稈成型燃料鍋爐主要選擇雙層爐排結構，也就是在手燒爐排的相應高度上設置一道水冷卻鋼管方式的爐排。通常情況下，雙層爐排中上爐門要打開，主要功能就是投燃料和有效供應空氣。而中爐門的功能就是合理調整下爐排中燃料燃燒以及清除灰渣，其只在點火和清渣過程中才會打開。另外，秸稈成型燃料鍋爐中下爐門的功能就是排灰和供應少許空氣，在工作運行狀況下微微打開，而開度應該依據下爐排中具體燃燒情況而確定。上爐排的空間與風室大致相同，而上爐排和下爐排間存在的空間使爐膛，在后墻中應該設置煙氣出口，同時煙氣出口不可以過高，從而防止煙氣短路，嚴重影響可燃氣體的充分燃燒與火焰充滿爐膛，同時也不可以偏低，確保下爐排中灰渣層的厚度可以滿足相關要求。
2.2工作原理
對于雙層爐排結構的秸稈成型燃料鍋爐而言，工作原理指粒徑秸稈的成型燃料利用上爐門加入爐排中進行吸燃燒，此種狀況下上爐排所漏下的秸稈屑與灰渣就會在下爐排中持續(xù)燃燒與燃盡。同時秸稈成型燃料可以在上爐排中燃燒過后，產生煙氣與一些可燃氣體經過燃料層和灰渣層而進入到上爐排和下爐排之間爐膛實現(xiàn)燃燒，還會和上爐排中燃料燃燒過程中形成的煙氣通過爐排之間的出煙口輸送至燃盡室與受熱面。此種燃燒方法，可以保證秸稈成型燃料實現(xiàn)分布燃燒，有效確保秸稈成型燃料的均勻燃燒，實現(xiàn)燃燒需氧和供氧的合理匹配，加強秸稈成型燃料燃燒的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮消煙除塵功能。
2.3鍋爐爐膛設計
爐膛體積與爐排面積作為秸稈成型燃料鍋爐爐膛關鍵參數，而利用下述公式可以有效計算出秸稈成型燃料鍋爐爐膛和爐排具體尺寸。
上述公式中，R表示秸稈成型燃料鍋爐的爐排面積，單位是m2，V表示秸稈成型燃料鍋爐爐膛容積，單位是m3表示凈發(fā)熱量，單位是KJ·kg-1。將相應參數代入到公式中可以有效計算出秸稈成型燃料鍋爐的爐排和爐膛具體尺寸。
2.4秸稈成型燃料鍋爐的輻射受熱面積設計
秸稈成型燃料鍋爐通常以輻射換熱方式作為主體的換熱面，其稱之為輻射換熱面，同時還稱之為水冷壁。此受熱面具體大小一般由熱力進行計算確定。為了保證秸稈成型燃料鍋爐的爐溫，一定要實現(xiàn)秸稈成型燃料的充分燃燒，并且在爐膛中設置將上爐排建立成輻射受熱面。
2.5秸稈成型燃料鍋爐的對流受熱面積設計
秸稈成型燃料鍋爐以對流方式作為主體的換熱面稱之為對流受熱面，同時也稱之為對流管束。秸稈成型燃料鍋爐的對流受熱面積具體大小可以利用相關公式進行計算，綜合分析換熱量具體大小和煙氣流速以及后部空間運用情形，雙層爐排結構秸稈成型燃料鍋爐選擇煙管串聯(lián)布局方式。
3、秸稈成型燃料鍋爐的試驗分析
3.1試驗設備
準備KM9106型號的燃燒分析儀器，其中各項指標測量精度如下，氧氣的濃度時-0.1%和+0.2%，一氧化碳濃度是±20X，二氧化碳的濃度是±5%，工作效率是±1%等。準備SWJ型號的數字熱電偶溫度計，其精度是土0.3%。準備C型的壓力表，其精度是1.0級。還要準備大氣壓力計，該精度是1.0級。除此之外，還應該準備米尺和表表以及水銀溫度計等等，進行實驗。
3.2試驗結果
此次試驗燃料是液壓成型的稻桿和液壓成型的玉米秸稈以及液壓成型的高粱桿等．而秸稈成型燃料的粒度是130mm的圓柱，其中密實度是1.15 t，通常含水率是7.0%，具體結果見表2。
3.3分析討論
通過對秸稈成型燃料鍋爐進行試驗表面，依據秸稈燃燒的特點，設計秸稈成型燃料鍋爐，其在熱效率和熱水流量以及熱水壓力等各個方面工作參數可以滿足設計標準需求，同時秸稈成型燃料鍋爐的試驗結果之間存在的差異比較小，燃料具備較強的適應性，表面此種設計方式具備科學性和可行性以及合理性。通過試驗秸稈成型燃料鍋爐中的氣體不充分燃燒的損失大致是零，而且固體的不充分燃燒造成的熱量損失僅僅在1.6%至18%區(qū)間，燃料的燃燒工作效率達到了98%，而且熱效率高達80%，由此證明雙層爐排結構的秸稈成型燃料鍋爐燃燒模式適應許多秸稈成型燃料的燃燒，同時此種鍋爐已經成為秸稈燃料的專用鍋爐。另外，秸稈成型燃料鍋爐的價格和容量相同的燃煤鍋爐大致相同，但是秸稈成型燃料鍋爐的操作比較方便，在很大程度上提高了秸稈燃料的應用效率，具備良好的經濟效益和社會效益。
通過試驗還可以得出，秸稈成型燃料鍋爐的排煙中一氧化碳和氮氧化合物以及二氧化硫等物資，要比燃煤鍋爐的含量低，充分滿足我國工業(yè)鍋爐排放污染物質的需求，具備良好的生態(tài)環(huán)保效益。同時，秸稈成型燃料鍋爐的研制，在一定程度上促進了國內秸稈成型行業(yè)的進一步發(fā)展，并且拓展了秸稈成型燃料的運用范圍，實現(xiàn)秸稈成型燃料取代煤炭燃料，在工業(yè)鍋爐可持續(xù)發(fā)展方面具備深遠意義與現(xiàn)實意義。除此之外，對試驗進行分析與研究發(fā)現(xiàn)，秸稈成型燃料鍋爐的工作參數和設計選擇的參數間僅僅存在比較小的差別，而此種原因主要是國內玩對于秸稈成型燃料鍋爐設計和研究比較少，缺少相應參數，部分參數通常是依據煤質或是依據經驗進行確定的。此種狀況下，在未來應該大力研究秸稈成型燃料鍋爐具體設計參數，從而加強秸稈成型燃料鍋爐整體性能。
4、結束語
秸稈成型燃料屬于可再生與清潔型能源，必須在技術和經濟以及生態(tài)環(huán)境保護等多方面進行綜合分析，重點研究秸稈成型燃料鍋爐相關燃燒技術。同時，秸稈成型燃料鍋爐的燃燒技術是應用能源的一項現(xiàn)代化技術，目前已經取得一定發(fā)展，我國大部分科學研究人員已在此領域進行大量研究。另外，秸稈成型燃料鍋爐擁有許多特點，比如說燃燒效率高和生態(tài)保護等，具備良好的社會效益，實現(xiàn)能源的可持續(xù)應用，具備良好的推廣與應用價值。
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