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  • 生物質鍋爐生產廠家:生物質鍋爐的節能分析

    文章出處:本站    人氣:266    發表時間:2021-09-07 16:16:48

    生物質鍋爐生產廠家:生物質鍋爐的節能分析

    生物質鍋爐是燃用生物質燃料的主要設備之一,直接燃燒生物質顆粒燃料,主要用于家庭、賓館、酒店、學校、醫院等熱水、洗浴、取暖。該鍋爐燃料為生物質燃料,結構合理,基本實現了無煙化完全燃燒,排放達到環保要求,具有較好的經濟、社會和環境效益。

    1、什么是生物燃料?

    1.1生物質燃料是指利用生物質壓縮成型技術將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等農作物廢料加工成具有一定形狀和密度的固體成型燃料。

    通過擠壓成型的生物質原料,其密度可達1.1~1.4噸/立方米,能量密度與中質煤相當,且便于運輸儲存。壓榨過程主要為物理變化,其元素組成和顯微結構與原生物質基本相同。不同類型的生物質燃料中含碳量都集中在35%~42%之間,氫氣含量較低,為3.82%~5%,氮含量低于1%,硫磺不到0.2%,因而造成了極低的污染。由于生物質燃料的揮發分都在60%~70%之間,所以在進行燃燒設備的設計時,要注意揮發分的問題。

    1.2生物質燃料燃燒特性:

    經過高壓成型的生物質燃料密度遠遠大于原生物質,燃燒相對穩定。盡管著火溫度有所提高,著火性能下降,但其著火性能優于燃煤。因為生物質燃料是一種經過高壓后形成的塊狀燃料,其結構和組織特性決定了揮發分逸出速度和換熱速度都大大降低,但相對于煤而言容易。結果表明,生物質燃料的揮發分特征指數大于煤,其燃燒特性指數大于煤。燃速適中,能將揮發分釋放的熱量及時傳遞到受熱面,降低排煙熱損失;同時揮發分燃燒所需的氧與外部擴散氧很好地匹配,燃燒波小,減少了固體與排煙熱損失。

    2、生物質燃料熱水鍋爐。

    2.1生物質燃料熱水鍋爐的結構。

    現在國內的生物質燃料熱水鍋爐種類很多,根據燃料的種類可分為木質顆粒鍋爐和秸稈顆粒鍋爐,根據應用場合可分為家用和商用。雙層排吸熱水爐是一種廣泛使用的結構形式,在充分考慮到生物質燃料的燃燒特性的情況下,它由爐門、爐排、爐膛、受熱面、風室、降塵室、爐墻、排汽管、煙道、煙囪等主要部件組成。

    2.2生物質燃料熱水鍋爐的工作過程。

    固定顆粒直徑的生物質燃料經上爐門加在爐排上,根據生物質易于點燃的燃料特性,瞬間燃燒,在引風機的引導下吸氣燃燒;上爐排漏下的燃料屑和灰渣到下爐膛底部繼續燃燒并燃盡,然后經出灰口排出;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、灰渣層進入下爐膛繼續燃燒,并與下爐排上燃料產生的煙氣一起經高溫氣流出口流向后面的降塵室和對流受熱面,在充分熱交換后煙囪排向外部。

    3、節能原則。

    根據有關燃燒理論,可以看出,保持燃料充分燃燒的必要條件是:爐膛溫度、適宜氣量、與燃料充分混合、燃燒時間和空間充足。為此,本文將根據生物質燃料的自身特性,結合燃燒理論對鍋爐結構進行節能分析。

    3.1爐排和爐膛。

    生物質能熱水鍋爐是一種雙層爐排結構,它是一種在手燒爐排一定高度加一道水冷卻的鋼管式爐排,其成彎管是直接插入鍋筒的,這種設計一方面增加了水冷爐排的吸熱面積,另一方面加快了爐排與鍋筒之間的熱傳遞。

    下吸燃燒方式為燃料燃燒。模制燃料由上爐門加在上爐排上預熱、燃燒,由于風機的導引,新燃料不會直接遇到高溫過熱煙氣,延遲揮發分的集中析出,從而避免了爐內溫度的波動,使燃燒趨于穩定;同時,揮發分必須經過高溫氧化層,與空氣充分混合,在焦炭顆粒間隙內進行著火燃燒;完成一段燃燒過程后,上爐排形成的燃料屑和灰渣都漏到下爐膛并繼續燃燒,直到燃燼。

    利用雙爐排,實現秸稈成型燃料的分階段燃燒,減緩秸稈燃燒速率,并與燃燒氧氣和氧氣的匹配,使秸稈成型燃料能穩定持續地充分燃燒,起到消煙除塵的作用。

    3.2熱輻射表面。

    前期部分生物質燃料熱水鍋爐設計布置不合理,直接與水箱相連,造成爐膛溫度過高,使上爐門附近爐墻過熱,增加了鍋爐的散熱損失。通過不斷優化設計,將水箱換成上下兩個鍋筒,上鍋筒部分置于上爐膛上方,利用鍋筒中的水吸收上爐上爐的燃料燃燒熱量,從而增加輻射受熱面積,起到降低上爐膛溫度的作用,減少鍋爐的散熱損失,提高熱效率。

    3.3對流受熱面。

    生物質鍋爐的對流受熱面分為降塵-對流-對流受熱面和降溫兩部分。對流熱面易發生以下現象:高溫煙氣與鍋筒內水的換熱不均,從而造成熱水部分沸騰,增加了鍋爐運行的不穩定因素;受整體外形限制,煙道長度設計太短,煙氣與鍋筒內的水換熱不夠,使排煙溫度過高,增加了鍋爐排煙熱損失。為了避免以上問題的發生,冷卻對流受熱面和降塵對流受熱面經常采取分開布置;將冷卻換熱面置于上鍋筒內,采用煙管并聯設計,增加煙氣與鍋筒之間的熱交換,降低排煙溫度,提高燃燒效率;降塵利用鍋爐后部的下鍋筒及管路所引起的煙氣通道面積變化。

    3.4爐門設計。

    現在使用較多的爐門是雙爐門。上爐門常開,作投料用,供空氣使用;下爐門為排灰及供少量空氣,正常工作時微開,在清渣時打開;一方面保證燃燒所需的條件,降低因爐門多而造成的散熱損失。

    4.生物質熱水鍋爐的優點。

    (1)生物質燃料熱水鍋爐根據生物質燃料本身的特性,結合燃燒理論,在爐膛、爐膛、輻射與對流受熱面、爐門等結構設計中充分挖掘節能潛力。該鍋爐的燃燒效率達到94.84%,熱效率在78.2%~81.25%之間。

    (2)生物質燃料熱水鍋爐在技術性能上有一定的優勢。在節能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率都比傳統燃煤鍋爐高,遠超過我國標準;在廢氣排放方面,煙中NOx、CO、SO2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合清潔能源的要求。

    (3)生物質燃料熱水鍋爐雖然目前固定資產投入相對較高,但運行費用卻低于其他類型的設備。隨著節能環保要求的不斷提高,這類鍋爐的經濟效益將越來越高。


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