稈料燒點水體鍋爐送熱體系的研發(fā)

　由于產(chǎn)地的不同，氣候的影響及收獲時間的差異，生物質(zhì)秸稈的成分和含水率會發(fā)生變化。在本設(shè)計中，以玉米秸稈為例進(jìn)行設(shè)計，玉米秸稈的燃料特性見表。秸稈作為燃料，其熱效率較低，例如大部分農(nóng)村戶用炊事爐具的熱效率僅。其主要原因在于燃燒過程中，一般多采用傳統(tǒng)的層燃方式，造成了運行過程的諸多問題，例如燃燒不穩(wěn)定，揮發(fā)分過分集中析出，燃燒效率低，冒黑煙等。因此有必要針對秸稈本身的特性，從燃燒機理的角度出發(fā)，設(shè)計出利用范圍廣、熱效率高的秸稈鍋爐。

　　進(jìn)料方式的研究由有關(guān)燃燒的理論可知，保持燃料充分燃燒的必要條件為保持足夠的爐膛溫度，合適的空氣量，與燃料良好的混合及足夠的燃燒時間和空間。但對于傳統(tǒng)的層燃方式，隨著燃燒過程的推進(jìn)，在燃料最需要氧氣和高溫條件來強化燃燒時，秸稈析出大量的揮發(fā)分，使?fàn)t內(nèi)燃燒條件劣化，造成上部爐膛溫度偏低；同時，由于嚴(yán)重的缺氧，使大量的揮發(fā)分不能充分燃燒，造成了冒黑煙等現(xiàn)象。

　　針對上述諸多問題，在分析研究國內(nèi)外各種爐型的基礎(chǔ)上，結(jié)合秸稈本身的特性，我們設(shè)計了下飼式的進(jìn)料方式。采用螺旋進(jìn)料器由鍋爐下部進(jìn)料，在進(jìn)料部位，形成一個獨特的反燒區(qū)域，這一反燒區(qū)域中料層的燃燒分布。

　　由于采用下部進(jìn)料方式，新燃料不是直接遇到高溫過熱煙氣，延緩了揮發(fā)分的集中析出，避免了爐膛溫度的波動，使燃燒更加穩(wěn)定；同時，干燥、干餾過程中所產(chǎn)生的揮發(fā)分只能通過高溫氧化層，使其充分地燃燒。這種進(jìn)料方式充分地考慮了秸稈的特點，從而保證了清潔的燃燒，為秸稈鍋爐的簡便、穩(wěn)定與高效運行提供了堅實的基礎(chǔ)。

　　燃燒室的研究設(shè)計在充分考慮秸稈物料高揮發(fā)分的特點的基礎(chǔ)上，根據(jù)燃燒學(xué)的原理，采用了雙燃燒室的設(shè)計方案。第一燃燒室為主燃區(qū)，設(shè)置在爐膛前部；第二燃燒室為輔助燃燒區(qū)，設(shè)置在爐膛的后部，兩者之間由擋火拱分隔0見1.

　　第一燃燒室的前部作為動力燃燒區(qū)，依據(jù)爐拱的“再輻射”原理，設(shè)置拱形的前拱，在前拱的輻射作用下，使局部形成高溫區(qū)，以滿足新燃料起燃的條件。在第一燃燒室的中部，作為擴(kuò)散燃燒區(qū)，設(shè)有拱形的爐襯，保證燃料的充分燃燒，防止鍋筒過分吸收熱量，影響燃燒的穩(wěn)定；同時，采用推遲配風(fēng)法，送強風(fēng)，提高氣流的擴(kuò)散速度，形成一個強燃區(qū)，保證燃料的充分燃燼。在第一燃燒室的尾部，設(shè)有擋火4秸稈直燃熱水鍋爐結(jié)構(gòu)簡圖灰室；往復(fù)式爐排；進(jìn)料口；前拱；第一燃燒室；擋火拱；（前煙箱；）對流換熱面；鍋筒；煙氣出口；第二燃燒室；后煙箱拱，對高溫?zé)煔馄鸬揭欢ㄗ钃醯淖饔茫�使部分高溫�(zé)煔庑纬苫亓鳎瑢⒑蟛康母邷責(zé)煔饧捌渌鶖y帶的熾熱焦粒引導(dǎo)到前部，形成旋渦，提高前拱區(qū)域的溫度，從而強化輻射換熱，保證了在含水率較大的情況下燃料能順利起燃；同時，將后部的部分空氣引至前部，使其與前部的揮發(fā)分充分混合，以保證揮發(fā)分能夠燃燼。

　　當(dāng)高溫?zé)煔馔ㄟ^擋火拱進(jìn)入第二燃燒室時，由于空間突然增加，高溫?zé)煔獾牧魉偌眲∠陆担�由慣性原理可知，煙氣中攜帶的部分碳粒和灰分將落入下面的積灰室。第二燃燒室為筒狀結(jié)構(gòu)，為未燃燼的揮發(fā)分和碳粒提供一個充分燃燒的空間；同時，作為輻射換熱區(qū)，可與鍋筒的工質(zhì)進(jìn)行充分的換熱。

　　采用這種雙燃燒室及擋火拱的結(jié)構(gòu)，不僅保證了燃料的充分燃燒，清除了煙氣中攜帶的大部分碳粒和灰分，而且有效地改善了燃燒與換熱的關(guān)系。，整機的設(shè)計整體方案設(shè)計采用了煙、火管的形式，燃燒室作為火筒設(shè)置在鍋筒內(nèi)，且采用雙燃燒室及擋火拱的結(jié)構(gòu)。在采用了下飼式進(jìn)料方式的基礎(chǔ)上，為保證固定碳充分燃燒的時間，在第一燃燒室內(nèi)，設(shè)置了往復(fù)式爐排，將固相燃燒與氣相燃燒有機地結(jié)合在一起。同時，對流換熱面為兩行程的煙管，在設(shè)計過程中對輻射換熱面積與對流換熱面積進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆峙洌�以保證爐體結(jié)構(gòu)緊湊、簡單。鍋爐的結(jié)構(gòu)示意圖見圖。

　　配套系統(tǒng)的設(shè)計秸稈直燃熱水供熱系統(tǒng)的配套系統(tǒng)主要由秸稈的收集、前處理及灰處理三個部分所組成。配套系統(tǒng)為系統(tǒng)提供了必要的支持，對整個系統(tǒng)能否高效運行起到至關(guān)重要的作用。