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生物质成型燃料(BMF)链条锅炉设计与优化

彭育明  
【摘要】:我国农村生物质储蓄量十分丰富,但生物质有效利用率很低,大部分是直接焚烧、堆积腐蚀后做养料、甚至直接丢弃,造成环境污染和能源浪费。虽然越来越多的工业锅炉将生物质作为锅炉燃料,但我国使用的中小型工业用生物质锅炉大部分是由燃煤锅炉改造而来,只是将煤燃料改成生物质燃料。在锅炉整体设计中对锅炉结构布置及燃料适应性研究不够,导致锅炉热效率低下、炉内受热面积灰和腐蚀严重、排烟温度过高、烟气污染物排放超标等。针对现有锅炉存在的缺陷,结合生物质成型燃料燃烧特性,研究设计适合于生物质成型燃料的锅炉,对于生物质有效利用、减少环境污染、新型生物质锅炉的开发设计具有重要作用和意义。根据生物质原料与生物质成型燃料的物理特性、化学特性及燃烧特性,对影响生物质成型燃料燃烧的各因素进行了分析;基于生物质成型燃料、锅炉容量及设计蒸汽参数,在燃烧计算基础上,进行了锅炉选型、结构设计,确定了锅炉整体布置及受热面结构;通过对设计燃料、校核燃料热力特性的计算与分析,进一步优化锅炉结构,以此增强锅炉对燃料的适应性;对锅炉的烟、风道阻力进行了核算;在锅炉设计、加工、安装完成,并正常运行3个月后,在锅炉燃用设计燃料、带额定负荷条件下对锅炉的性能进行了试验验证,以确定和验证锅炉各项运行指标是否能达到设计要求。研究结果表明:(1)生物质成型燃料燃烧特性明显优于生物质散料,燃料及燃烧特性接近于褐煤,适合于在层燃燃烧设备中应用;(2)根据燃料燃烧特性,在炉膛设计中,前墙设计成直立墙,不设拱;为便于热量辐射和反射,后拱设计成阶梯形;在前墙增设适量的二次风,能改善炉内气流场,提高燃料的燃烧效率,燃料适应性好;锅炉设计中,在炉膛后进入对流管束前设有燃尽室,并布置成三室对流管束,能有效保证燃尽和提高换热能力,提高锅炉效率;(3)由锅炉校核燃料热力计算及优化与锅炉试验验证可知:对Car≥40%、Oar≥35%、Qnet.ar ≥15000kJ/kg类型生物质成型燃料适合在该型号锅炉中燃烧;满足锅炉出力15t/h压力为1.25MPa要求,而且锅炉燃烧效率达97.5%。


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