隨著人們生活水平的提高，木材下腳料、植物秸稈的剩余量越來越大，由于這些廢棄物都是密度小，體積膨松，大量堆積，銷毀處理不但需要一定的人力、物力，且污染環(huán)境，因此世界各國都在探索解決這一問題的有效途徑，日本在1954年前后，研制了棒狀燃料成型
秸稈壓塊機及相關(guān)的燃燒設(shè)備，美國在1976年開發(fā)了顆粒燃燒成型設(shè)備，西歐一些國家早已有了沖壓式成型機及配套的燃燒設(shè)備，亞洲一些國家已建了不少固化、碳化專業(yè)生產(chǎn)廠，并己研制出相關(guān)的燃燒設(shè)備．因此生物質(zhì)成型燃料直接燃用是世界范圍內(nèi)解決生物質(zhì)高效、潔凈化利用的一個有效途徑，在中國一些地區(qū)已形成批量生產(chǎn)，并形成研究、開發(fā)的良好勢頭，在未來的能源消耗中將占有越來越大的比重．中國對秸稈成型燃料燃燒所進行的理論研究和應(yīng)用研究很少，還沒有性能優(yōu)良的秸稈成型燃料專用鍋爐．為了燃燒大量的秸稈成型燃料，一些單位必須把原有的燃煤鍋爐加以改造，但改造后的鍋爐仍存在著爐膛的容積、形狀與秸稈成型燃料不匹配，鍋爐的受熱面與秸稈成型燃料不匹配，過剩空氣系數(shù)與秸稈成型燃燒不匹配，空氣流動場與秸稈成型燃燒不匹配，致使鍋爐燃燒效率及熱效率較低，出力及I質(zhì)參數(shù)下降，污染物排放超標．根據(jù)秸稈成型燃燒理論作者己研制出秸稈成型燃料專用鍋爐，秸稈成型燃料鍋爐空氣流動場試驗主要是對鍋爐爐膛內(nèi)空氣及燃燒產(chǎn)物流動方向以及速度值分布進行測試，通過鍋爐空氣流動場試驗，可獲得鍋爐空氣流動場分布情況，以便調(diào)整鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟燃燒條件，從而對鍋爐燃燒設(shè)備優(yōu)化設(shè)計及技術(shù)改造而提供科學(xué)指導(dǎo)。
富通新能源銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、秸稈成型燃料鍋爐的結(jié)構(gòu)與工作過程
設(shè)計的秸稈成型燃料鍋爐由上爐門、中爐門、下爐門、上爐排、輻射受熱面、下爐排、風(fēng)室、爐膛、燃燼室、對流受熱面、爐墻、排汽管、煙道、煙囪等部分組成，該鍋爐采用雙層爐排結(jié)構(gòu)，即在手燒爐排一定高度另加一道水冷卻的鋼管式爐排，雙層爐排的上爐門常開，作為投燃料與供應(yīng)空氣之用；中爐門用于調(diào)整下爐排上燃料的燃燒和清除灰渣，僅在點火及清渣時打開；下爐門用于排灰及供給少量空氣，正常運行時微開，開度視下爐排上的燃燒情況而定．上爐排以上的空間相當于風(fēng)室，上下爐排之間的空間為爐膛，其后墻上設(shè)有煙氣出口，煙氣出口不宜過高，以免煙氣短路，影響可燃氣體的燃燒和火焰充滿爐膛，但也不宜過低，以保證下爐排有必要的灰渣層厚度( 100～200 mm).
雙層爐排秸稈成型燃料鍋爐的工作過程是一定粒徑的秸稈成型燃料經(jīng)上爐門加在爐排上，下吸燃燒，上爐排漏下的秸稈屑和灰渣到下爐排上繼續(xù)燃燒并燃盡，秸稈成型燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃氣體透過燃料層、灰渣層進入上、下爐排間的爐膛進行燃燒，并下爐排上燃料產(chǎn)生的煙氣一起，經(jīng)兩爐排間的出煙口流向燃盡室和后面的對流受熱面，這種燃燒方式，實現(xiàn)了秸稈成型燃料的分步燃燒，緩解秸稈燃燒速度，達到燃燒需氧與供氧的匹配，使秸稈成型燃料穩(wěn)定持續(xù)完全燃燒，起到了消煙除塵作用。
2、試驗方法及儀器
2.1試驗方法
對作者設(shè)計的雙層爐排秸稈成型燃料鍋爐在熱態(tài)4種工況下進行空氣流動場試驗．雙層爐排燃燒按供風(fēng)量大小可分為4種工況：工況1（維持鍋爐燃燒最小供風(fēng)量a為1.60）；工況2（供風(fēng)量較小，amax為2.20，這時鍋爐熱效率最高）；工況3（風(fēng)量較大amax為3 .16，這時鍋爐出力最大）；工況4（維持鍋爐燃燒最大供風(fēng)量amax為4.41）．根據(jù)直接測試需要采用有限元分割法把上爐排、下爐排劃分為許多小矩形，對每個小矩形對交線的交點作為每個截面的測量點，在每個測點分別測出垂直風(fēng)速。
2.2試驗儀器
(1) KM9106綜合燃燒分析儀，可用來測量02，CO，C02的濃度，效率、排煙溫度等；(2)Test0445測速計，可用來測量氣體壓力、速度；(3)CLCH -工型全自動碳氫元素分析儀，可用來測量燃料碳氫元素；(4)畢托管，可用來測量氣體壓力、速度；(5)大氣壓力計，可用來測量大氣壓力．
3、結(jié)果與分析
試驗燃料為液壓成型玉米秸稈，粒度為直徑130 mm圓柱，密度為0.919 t m-3，收到基凈發(fā)熱量為15 658 kJ kg-1，含水率為7%，環(huán)境溫度為11℃，大氣壓力為98 kPa.對雙層爐排秸稈成型燃料鍋爐在熱態(tài)分別按4種工況進行空氣流動場試驗，在熱態(tài)，分別對工況1（最小風(fēng)門）、工況2（最佳風(fēng)門）、工況3（較佳風(fēng)門）、工況4（最大風(fēng)門）進行風(fēng)速測定。
3.1風(fēng)速隨爐膛寬度的變化
從圖2可看出，在不同工況，上爐排上風(fēng)速隨著爐膛寬度的增大呈現(xiàn)相似的變化規(guī)律，風(fēng)速在爐膛中間兩側(cè)出現(xiàn)2個峰值，而爐膛中間區(qū)域風(fēng)速出現(xiàn)最低值，風(fēng)速在爐膛寬度方向上分布不均勻，這主要是由于中間燃料層厚，阻力大而引起的，由圖4可看出，在不同工況下，上爐排下風(fēng)速隨著爐膛寬度的變化幾乎呈現(xiàn)一條直線，風(fēng)速在爐膛寬度方向上的分布均勻一致，這主要是因為當空氣流過燃料層后，受其熱態(tài)燃料堆積空隙的影響，其速度自然變得均勻一致。
3.2風(fēng)速隨爐膛深度的變化
由圖3可看出，在不同工況，上爐排上風(fēng)速隨著爐膛深度的增大，呈現(xiàn)相似變化規(guī)律，風(fēng)速在第二個測點（距前墻16cm處）呈現(xiàn)峰值，這主要是因為在該供風(fēng)方式，引起中間加料厚，阻力大，由圖5可看出，不同工況，上爐排下風(fēng)速隨著爐膛深度增大，幾乎呈一條線，風(fēng)速在爐膛深度方向上分布均勻，這也是因為當空氣流過燃料層時，受其熱態(tài)燃料堆積空隙影響，其速度自然變得均勻一致。
3.3風(fēng)速分布狀態(tài)的變化
從圖2-圖5可以看出，在熱態(tài)，對應(yīng)的上爐排下風(fēng)速分布比冷態(tài)對應(yīng)上爐排下風(fēng)速分布均勻且變小，在熱態(tài)時，尤其是當燃料燃燒處于相對穩(wěn)定燃燒狀態(tài)時，塊狀生物質(zhì)成型燃料必定會變的松軟，堆放空隙變小、變多，但總體透氣率減少，空氣經(jīng)過燃料層時受其影響，風(fēng)速分布變小變勻，因此每種熱態(tài)工況，上爐排下的風(fēng)速比冷態(tài)上爐排下的風(fēng)速均勻且變小。
4、結(jié)論
1)測出熱態(tài)雙層爐排燃燒方式4種工況下，上爐排上下流速分布規(guī)律并與冷態(tài)作了對比分析，對于雙層爐排燃燒上爐排下的風(fēng)速比上爐排上的風(fēng)速分布均勻，且速度值小于冷態(tài)情況下速度值。
2)試驗證實熱態(tài)雙層爐排燃燒，空氣流動場分布合理，爐排上下流速分布均勻，空氣流動在墻壁周圍并存在渦流現(xiàn)象，空氣流動無貼壁現(xiàn)象，爐膛內(nèi)空氣充滿度高，從而增加了空氣與燃料接觸范圍和面積，從而為燃料安全燃燒，穩(wěn)定燃燒與經(jīng)濟燃燒打下了良好的基礎(chǔ)。
3)從試驗找出爐膛形狀與流場分布還有不匹配的地方，爐膛四周的直角處還存在空氣流動死角，空氣流動充滿程度還有提高的潛力，如果爐膛四周能加工成流線型過度圓弧，將增加空氣流動合理性與充滿度，為提高燃料經(jīng)濟燃燒奠定了基礎(chǔ)，同時為新型爐膛優(yōu)化設(shè)計將提供一定參考。
4)經(jīng)試驗得出了雙層爐排燃燒方式熱態(tài)空氣流動場特性與分布規(guī)律，為秸稈成型燃料雙層爐排燃燒空氣流動場的數(shù)學(xué)模型建立及計算機模擬試驗提供了一定數(shù)據(jù)依據(jù)。
