關(guān)鍵詞：生物質(zhì)成型顆粒燃料；鍋爐；熱效率
1、引言
隨著近年來農(nóng)村經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，大量剩余秸稈被遺棄在田間地頭，有些地區(qū)甚至將剩余秸稈在田間地頭焚燒，既浪費(fèi)資源，又引起了嚴(yán)重的空氣污染。而如果將農(nóng)作物秸稈用機(jī)械加壓的方法擠壓成質(zhì)地致密、形狀規(guī)則的成型顆粒燃料，則儲(chǔ)存運(yùn)輸方便，且燃燒特性比原生物質(zhì)有較大改善。另—方面，目前大中城市已基本取締2t以下的燃煤鍋爐，這些鍋爐要繼續(xù)使用就必須改用清潔燃料。雖然改用油可避免此問題，但油成本的較高，給企業(yè)帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而生物質(zhì)成型顆粒燃料的成本較低，因此將生物質(zhì)成型顆粒燃料用于原有的鍋爐，不僅可以延長(zhǎng)這些小鍋爐的使用壽命，而且為生物質(zhì)成型顆粒燃料的清潔利用提供了機(jī)遇。因此，生物質(zhì)成型顆粒燃料有較好的應(yīng)用前景。近年來有許多科研單位根據(jù)生物質(zhì)成型顆粒燃料的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)符合其燃燒特性的燃燒設(shè)備。圍繞這些生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)．研究者提出了許多提高生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐熱效率的措施，本文將這些進(jìn)展進(jìn)行了的梳理，總結(jié)出了較完整的提高生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐熱效率的原則，有助于生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐的高效利用日。在介紹提高熱效率之前，有必要先對(duì)生物質(zhì)成型顆粒燃料的特點(diǎn)進(jìn)行說明，秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料如下所示：
由于生物質(zhì)成型顆粒燃料的揮發(fā)分遠(yuǎn)高于煤，而固定碳遠(yuǎn)低于煤。由于生物質(zhì)成型顆粒燃料揮發(fā)分較多且逸出速度較快，因此易于點(diǎn)火，但其含碳量少，不耐燒，因此易造成供氧量先不足后過剩的問題，因此生物質(zhì)成型顆粒燃料需要采用分步燃燒以緩解燃燒速度，以達(dá)到供氧量和需氧量的平衡。另外，由于生物質(zhì)成型顆粒燃料的結(jié)渣問題較為嚴(yán)重，劉圣勇爭(zhēng)采用生物質(zhì)成型顆粒燃料雙層爐排燃燒設(shè)備，研究了結(jié)渣率與爐膛空氣過量系數(shù)、爐膛溫度、燃料粒徑和燃料層厚度等因素的關(guān)系，結(jié)果表明：燃料燃燒時(shí)，鐵在氧化層中以Fe3+形式存在，由于Fe3+的共熔體的灰熔點(diǎn)高于1500℃，不易結(jié)渣，而鐵在還原層中以Fe2+形式存在，F(xiàn)e3+的共熔體熔點(diǎn)低，易結(jié)渣；結(jié)渣率隨著爐膛空氣過量系數(shù)、爐膛溫度、燃料粒徑和燃料層厚度等因素的增大而增大，為使結(jié)渣率較低，應(yīng)保持爐膛過剩空氣系數(shù)為1.5以下，爐溫為984℃以下。
3生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐熱效率的提高
已有的試驗(yàn)結(jié)果表明，生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐的熱損失主要為排煙損失和散熱損失，不完全燃燒損失較少，因此提高鍋爐的熱效率主要從降低排煙損失和散熱損失著手。
從河南農(nóng)業(yè)大學(xué)的I型生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐的熱損失數(shù)據(jù)中可看出：排煙損失較高的主要原因是排煙溫度較高(225℃)，另外根據(jù)生物質(zhì)點(diǎn)火特性好的特點(diǎn)，通過適當(dāng)降低過�？諝庀禂�(shù)也可降低排煙損失；散熱損失較高的原因是爐膛特別是上爐膛溫度偏高，原因可能是輻射受熱面積偏小。針對(duì)這兩個(gè)問題，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行了以下改進(jìn)日：(1)為降低排煙溫度，將對(duì)流受熱面置于上鍋筒內(nèi)，這樣擴(kuò)大了水容量，增加了煙道長(zhǎng)度，使煙氣和水充分換熱，同時(shí)降低了爐膛過剩空氣系數(shù)(12降為1.0)；(2)為降低爐膛溫度，降低了設(shè)計(jì)爐排面積熱強(qiáng)度(430kW/m2降為350kW/m2)和設(shè)計(jì)爐膛容積熱負(fù)荷(380kW/m2降為348kW/m2)，為進(jìn)一步降低上爐膛溫度，將I型的水箱改為上下兩個(gè)鍋筒，上鍋筒部分置于上爐膛的上方，增加輻射受熱面積。試驗(yàn)結(jié)果表明：II型鍋爐與I型鍋爐相比，排煙溫度由225℃降低到196℃，排煙損失由11.5%降低到9.76%，散熱損失由5,5%降低到4.41%，熱效率由81.2%提高到84.3%，且排煙濃度和有害氣體排放量均有所降低。
王曉東等對(duì)生物質(zhì)成型顆粒燃料熱水鍋爐進(jìn)行了正反平衡分析，計(jì)算結(jié)果表明：利用可避免損失概念計(jì)算得出的生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐燃燒部位的效率僅為42.6%，表明燃燒不充分，傳熱部位和排煙部位的效率雖然分別有86.2%和92.l%，但仍存在改進(jìn)空間，可通過改善受熱面和余熱回收來提高傳熱效率和排煙效率。
總體來說，已有的生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐通過選擇爐排數(shù)目、采用下吸式燃燒方式的方法能使之較適合成型顆粒燃料燃燒，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)條件能合理降低排煙溫度和爐膛溫度，降低了排煙損失和散熱損失，但目前試驗(yàn)鍋爐的部分參數(shù)是按煤的標(biāo)準(zhǔn)或按經(jīng)驗(yàn)確定的，較大程度地導(dǎo)致了鍋爐的運(yùn)行參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)存在差別，因此很有必要盡快通過試驗(yàn)確定設(shè)計(jì)參數(shù)，以提高設(shè)計(jì)精度。
4、結(jié)語
生物質(zhì)成型顆粒燃料特別是農(nóng)作物秸稈成型顆粒燃料，在目前我國(guó)國(guó)情下，其供應(yīng)充足且有較大需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前制約生物質(zhì)成型顆粒燃料利用的關(guān)鍵因素是生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐熱效率的提高。雖然近年來通過對(duì)相關(guān)設(shè)備的開發(fā)和試驗(yàn)已有不少提高熱效率的方法，但由于生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)仍非常缺乏，導(dǎo)致試驗(yàn)的結(jié)果與設(shè)計(jì)值仍有偏差，因此很有必要制訂生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法，以更好地指導(dǎo)鍋爐的設(shè)計(jì)從而提高熱效率。
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