工業(yè)用秸稈生物質顆粒燃燒機設計

農作物秸稈和林業(yè)廢棄物經氣化爐產生可燃性氣體，再通過凈化、儲存穩(wěn)壓和管道輸送可為用戶提供氣體燃料。對于我國這樣一個農業(yè)大國，農作物秸稈是當前生物質資源的主要原料，所以生物質氣化技術應主要研究秸稈氣化技術。目前生物質氣化技術的應用主藥液加2%蔗糖液浸泡效果，插條的成活率高達92 0%，而對照組的插條成活率只右40 0%，見表Z

①搭建遮陽網進行祁連圓柏嫩枝扦插育苗，設備簡

單，操作方便，生產周期短，單位面積產苗量高。

②ABT2號生根粉是一種生根促進劑，能促進插條切口愈合，縮短生根時間。尤其是濃度為lOCknL/L要集中在農村炊事用能和生物質發(fā)電，直接用于工業(yè)供熱在我國還處于起步階段，河南農業(yè)大學可再生能源開發(fā)試驗室（農業(yè)部重點試驗室）研制的BCT-1型生物質生物質燃燒器供熱負荷為lOOkW，至今已連續(xù)3年為烤煙房供熱，可完全滿足供熱要求田。生物質生物質供熱利用的關鍵技術是生物質燃燒裝置的開發(fā)。由于生物質加既蔗糖液浸泡2h后，扦插的苗木成活率高達9T/6苗木生長的平均高度增加Q 1n,平均增高率力22銚。

③不同濃度藥液加20/6蔗糖液在相同浸泡時間處理對插條生長高度的影響。調查結果表明，經藥液處理的苗木比未處理的苗木長得高。其中也是以1 0 Ck-nL/L加20/6蔗糖液處理的苗木平均生長高度，比對照組的苗木平均增高Q 13m，平均增高率為22 4%

氣化技術的使用范圍遠遠小于其它氣體燃料，使得生物質生物質燃燒器的開發(fā)也相對落后。開發(fā)大負荷生物質生物質燃燒裝置是生物質氣化技術由農村簡單炊事向大規(guī)模工業(yè)化應用的前提。

1秸稈生物質基本特性

秸稈生物質是一種特殊的生物質，其特點是熱值較低而比重較大，流量特性及燃燒特性都有其自身的規(guī)律性，不同于其它城市用生物質。因此必須根據秸稈生物質固有的特性進行設計計算來確定秸稈生物質燃燒器的各部分尺寸。

秸稈生物質主要由CO、C02. H2. N2和CH4等成分構成，其中可燃成分為CO、CH4和H。。由于秸稈氣化過程中一般是以空氣作為氣化介質，造成其生物質成分中C02、Nz含量偏高致使生物質熱值下降，固定床秸稈生物質的低位熱值為4000-、5200kjff13?！柏慅垺迸艬LJQ-X型系列秸稈氣化機組產出的秸稈氣化生物質主要成分見表1。生物質中主要氣體成分組成及其燃燒特性是決定燃燒器結構形式和基本尺寸的主要因素，生物質中可燃成分的變化直接影響燃燒器的燃燒效果。

L3秸稈生物質火焰特性

由于秸稈生物質的可燃成分中碳含量很低，燃燒火焰多為淡藍色，燃燒火焰的輻射強度低于燃煤和燃油團，使傳統(tǒng)燃燒器的光敏傳感器不能正常響應，所以傳統(tǒng)燃燒器的控制單元無法應用于秸稈生物質。

L4秸稈生物質著火濃度極限及燃燒理論空氣量

根據秸稈生物質的可燃組分并參照各單組分可生物質體的著火濃度極限，由式（勿和式（9囡可計算秸稈生物質的著火濃度極限L%）和燃燒理論空氣量V(m3 M3)。

將各單一可生物質體的著火濃度極限代入式（勿得秸稈生物質著火濃度的極限分別為L下限=15 30和L上限=8Cl69%。

根據表1所列酌數據進行計算，可得出以下幾種秸稈生物質的物理和燃燒性能參數：

Ll秸稈生物質著火溫度

秸稈生物質中主要可燃成分CO在H。和CH。存在的條件下燃燒屬于分支鏈式反應，大量C0。N2等氣體存時燃燒反應鏈中的活性粒子失活，引起燃燒速率降低甚至終止囡。由此導致秸稈生物質的點火溫度升高，同時由于秸稈生物質成分的不穩(wěn)定也造成了生物質點火溫度的多變性。相關文獻研究表明，秸稈生物質的點火溫度在70 0^-80fC之間圖。

1.2秸稈生物質火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

2 1主要技術參數

本研究設計主要是為了設計秸稈氣化生物質設備以替代原有的其它燃料燃燒加熱設備，為年產2萬tt物質燃油的生物質熱裂解液化裝置提供所需熱源。若年產2萬tt物燃油，每年技300天（每天24墑計算，再考慮原料的轉化率（按6 0%計算）、損失率（可按5%計算）和含水率（按1銚計算）因素，則通過計算可獲得生產過程各主要參數為：干秸稈原料117t熱載體原料（沙子）4& 75t熱載體由448C加熱到60fC所需熱量9336 6kj,燃燒機功率2 593avIW。

2 2燃燒機供氣方式

由于秸稈氣化生物質燃燒性能較差，燃燒機功率較大，所需生物質流量很大，故對空氣流量和其混合方式要求較高。本燃燒機采用蝸殼式旋流提供空氣，即生物質燃燒所需要的空氣全部由鼓風機一次供給，這樣既可以控制空氣與生物質的流量，又可以增大燃燒機熱負荷調節(jié)的范圍。

秸稈氣化生物質的供給采用周邊和中心混合供氣的形式，生物質由周邊供氣管和中心供氣管上的四排生物質噴子L垂直噴入旋轉的空氣流中，兩者強制混合后進入火道燃燒。生物質射流的流量和與其接觸的空氣流量之間應按一定的比例控制，對于單向流動的空氣流，容易實現(xiàn)生物質流在空氣流中的均勻分配。當空氣流旋轉時，空氣的主要質量集中在空氣通道的周邊上，因此生物質的主要質量也應分配在周邊上，以保證生物質在小的過?？諝鈼l件下完全燃燒?？諝庑D時，空氣通道中間存在回流區(qū)，燃燒產生的高溫煙氣在回流區(qū)還能夠預熱混合氣體，起到穩(wěn)定點火源的作用，保證燃燒機燃燒時不發(fā)生脫火現(xiàn)象。

該燃燒機設計的噴頭熱強度為40X103kW加2，噴頭直徑29Qnm。按照旋轉空氣流向，先后采用周邊和中心供氣，兩次生物質供氣相互疊加。燃燒機主要結構如圖1所示。

2 3點火方式選擇

由于秸稈生物質著火點高且著火濃度下限( 15. 3%)遠遠高于煤氣(5-3%)、天然氣(4 5%)和液化氣(9.0%)氣體的著火濃度下限，使得依靠普通高壓點火或借助其它生物質燃燒器的點火裝置很難保證其正常點火。所以該秸稈生物質燃燒器采用柴油輔助點火，利用燃油燃燒器的燃油霧化和高壓點火裝置，以及柴油的燃燒火焰來點燃生物質，保證了秸稈生物質正常點燃和燃燒。

3小 結

通過計算分析可基本確定秸稈生物質燃燒機各部分結構及尺寸。該燃燒機燃燒充分，系統(tǒng)燃燒效率達98%以上，符合生物質燃燒器的基本要求，熱負荷達到2_ EMW，點火穩(wěn)定、節(jié)能、低污染。該燃燒器功率大，可直接用于工業(yè)供熱，是一種工業(yè)用大功率秸稈生物質專用燃燒器。

生物質燃燒機，

生物質氣化站，