生物質(zhì)成型燃料鍋爐設計

第37卷第3期林業(yè)機械與木工設備Vol 37 No. 32009年3月FORESTRY MACHINERY WooDWoRKING EQUIPMENt Mar 2009設計計算生物質(zhì)成型燃料鍋爐設計李燕東,王述洋,汪莉萍,景果仙,李政(東北林業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院,黑龍江哈爾濱150040)摘要:介紹生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性,闡逑了生物質(zhì)成型燃料鍋爐各部件設計及參數的確定。關(guān)鍵詞:農村能源;生物質(zhì)成型燃料;鍋爐;設計中圖分類(lèi)號:TK22941文獻標識碼:A文章編號:1001-462(200030030-0Design of Biomass Briquette BoilersLI Yan-dong, WANG Shu-yang, WANG Li-ping, JING Guo-xian, LI ZhengCollege of Electromechanical Engineering, Northeast Forestry University, Harbin Heilongjiang 150040, China)Abstract: The combustion characteristics of biomass briquette are introduced, the design of each component of a biomassbriquette boiler and the determination of parameters are stated.Key words: rural energy; biomass briquette; boiler; design農村能源資源是指可在農村就地開(kāi)發(fā)和利用的能③生物質(zhì)成型燃料表面仍有較少的揮發(fā)分燃燒并源物質(zhì)如薪柴、農作物秸稈、人畜糞便等,農村能源基且逐漸向成型燃料更深層滲透。焦炭燃燒產(chǎn)生的CO2本上是可再生資源,而且具有較強的地域性分散性和CO及其它氣體向外擴散,CO0不斷與O2結合生成CO間歇性成型燃料表層生成薄灰殼包圍著(zhù)火焰;農村能源利用率低,其生物質(zhì)能源綜合利用效率④生物質(zhì)成型燃料進(jìn)一步向更深層燃燒且主要是僅為16%,薪柴超伐量達54%,秸稈直接燃燒用量占進(jìn)行碳燃燒(即C+O2→CO2),在其表面則進(jìn)行一氧化碳60%。生物質(zhì)能源的不合理消耗加劇了農業(yè)生態(tài)平衡的燃燒(即CO+O2→CO2),形成了較厚的灰殼,由于生的失調。物質(zhì)的燃盡和熱膨脹,灰層中呈現微孔組織或空隙通生物質(zhì)成型技術(shù)為高效利用農林廢棄物農作物秸道甚至裂縫,還有較少的短火焰包圍著(zhù)成型塊稈等提供了一條很好的途徑。為了更好地利用生物質(zhì)成⑤燃燼殼不斷加厚,可燃物基本燃盡,在沒(méi)有強烈型燃料,使農村和鄉鎮用上髙品位的能源,筆者設計了干擾的情況下,形成整體的灰球,灰球表面幾乎看不出一種用于取暖和炊事等用途的生物質(zhì)成型燃料鍋爐?；鹧?灰球變暗紅色,至此完成整個(gè)燃燒過(guò)程1生物質(zhì)成型燃料燃燒特性2生物質(zhì)成型燃料鍋爐設計生物質(zhì)成型燃料燃燒屬于靜態(tài)滲透式擴散燃燒。生物質(zhì)成型燃料鍋爐由灰室、妒排、爐膛、爐門(mén)、二該燃料在鍋爐中的燃燒可分為五個(gè)階段,總時(shí)間約為次配風(fēng)環(huán)煙筒水套等組成,其結構如圖1所示廾物話(huà)成刑戰虬錫爐主要是用于農村①生物質(zhì)成型燃料表面可燃揮發(fā)物燃燒進(jìn)行可燃取暖中國煤化工氣體和氧氣的放熱化學(xué)反應形成火焰;CNMHG②除生物質(zhì)成型燃料表面可燃揮發(fā)物燃燒外,成型1-木嘜貝何及杄η開(kāi)燃料表層部分的炭處于過(guò)渡燃燒區形成較長(cháng)火焰;采暖熱負荷計算公式為:收稿日期:2008-10-27(1)第3期李燕東,等:生物質(zhì)成型燃料鍋爐設計口小的圓臺狀,平直的爐壁有利于減小空氣進(jìn)入爐膛的阻力,促進(jìn)空氣與燃料充分混合,增加空氣與燃料接觸的比表面積,促進(jìn)燃燒;直徑較大的空氣進(jìn)口使進(jìn)入的空氣可均勻地分布在燃燒室下方,空氣在煙囪抽力作用下向上方移動(dòng),較均勻地供給燃料形成燃燒,而直徑較小的爐口可以起到聚集火焰、增加火力強度的作用。本次設計的生物質(zhì)成型燃料鍋爐上方較小的爐口直徑d為15cm。23吊火高度吊火高度是指鍋爐底與爐排之間的垂直距離。吊火高度的確定與所燒燃料種類(lèi)和鍋爐的大小有關(guān)。根圖1生物質(zhì)成型燃料鍋爐結構簡(jiǎn)圖據經(jīng)驗和本次設計的鍋爐結構確定吊火高度h為1灰室;2進(jìn)料管;3爐門(mén);4爐膛;5水套;6煙筒水套:7翻板31cm,比一般爐具的30cm吊火高度要高。本爐具專(zhuān)門(mén)8二次配風(fēng)環(huán);9配風(fēng)管;10.爐排設計了拔火筒(主要在炊事時(shí)使用),其有利于火焰聚式中:Q為采暖熱負荷(kW);A為釆暖建筑面積(m2);集,拔高火苗的高度,使鍋具能夠受到高溫火焰的沖g為采曖熱指標(Wm2)。刷,有利于提高上火速度和熱能利用率。民用住宅采暖熱指標推薦值為5864,取q60W/m224爐排總面積與爐算則采暖熱負荷為:Q4=60kW=21600kJ/h①爐排總面積:根據參考文獻[6],玉米秸稈成型燃料的低位發(fā)熱本文中爐排總面積指爐箅爐條總面積及爐條之間量Q=15658kg假設本次設計的鍋爐熱效率n09%,縫隙總面積之和。則每小時(shí)需要的燃料量為:根據以上分析和圖1可知爐膛為圓臺形,其體積表達式為(2)V=h(+rR+R2)/3經(jīng)計算得:B=197kgh式中:h為圓臺高即吊火高度(m);R、為圓臺大、小半22爐膛參數確定徑(m)將V=0.02857585m,h=0.31m,r=d2=0075m代人爐膛指爐算上部到爐口下部之間的部分,燃料在式(4)得這里充分燃燒。優(yōu)化爐膛的幾何形狀可提高熱氣流的R=0.252m,取R=0.25m對流和輻射作用,使之有利于爐膛溫度的升高,從而增則爐排總面積強水套和鍋與煙氣之間的傳熱;同時(shí)爐膛容積要適中A=丌·R2=0.19625m2既不浪費燃料又不影響通風(fēng),避免燃燒不充分。②爐排熱負荷決定爐膛容積大小的主要指標是爐膛容積熱負鍋爐爐排熱負荷公式為:荷,即每立方米爐膛容積中每小時(shí)燃料燃燒的發(fā)熱量B·Q·n大小。爐膛容積熱負荷過(guò)大,燃料在爐內停留的時(shí)間(5)短,不易完全燃燒;爐膛容積熱負荷過(guò)小,爐膛容積過(guò)將已知數值代入式(5),得大,則燃燒分散,火力不集中。q=29.25k W/m爐膛容積計算公式為該值可作為設計爐排面積的參考數據(3)25和通炕煙道式中q為爐膛體積熱負荷(kWm3);B為燃料消耗量中國煤化工煙道設計在水套后(kg/h);Q為燃料低位發(fā)熱量(kJkg)。面CNMH和通炕煙道內部設根據參考文獻6],取q=30Ww/m,經(jīng)計算得:計有翻板,可以任意調節其開(kāi)口的大小,用于控制煙氣V=0.02857585m3。的流量,進(jìn)而控制進(jìn)入爐具的空氣量和燃燒狀況。這種根據所用燃料特點(diǎn)將爐膛設計為空氣進(jìn)口大爐設計生產(chǎn)的產(chǎn)品不但可以燒炕而且還能做飯。2林業(yè)機械與木工設備第37卷26水套部分設計爐體外殼(在圖1中未畫(huà)出)的作用是使爐具美觀(guān),本設計的爐體外殼采用噴涂工藝,使其更加漂亮。鍋爐燃燒所產(chǎn)生的熱量,絕大多數都被水套吸收爐體壁和爐體外殼之間填充有巖棉,以免發(fā)生燙傷事水套吸收的熱量越多鍋爐的熱效率就越高。水套設計故,同時(shí)還可增加爐體外殼的剛度。的是否合理對鍋爐的熱效率影響很大,水套的設計要求煙氣能順利通過(guò),并且要盡可能長(cháng)時(shí)間地停留在水套里,以便吸收更多的煙氣熱量;同時(shí)要求焊縫嚴密不3結束語(yǔ)生物質(zhì)成型技術(shù)為高效利用農林廢棄物、農作物漏水、不漏氣。秸稈等提供了一條新途徑,該鍋爐的研制為生物質(zhì)成為24mn的環(huán)形水管根據實(shí)驗得知該環(huán)形水管的吸◆令提供了配套新型爐具,為農村取暖開(kāi)辟了結構簡(jiǎn)單。水套的夾層厚度為20mm,中央有一個(gè)直徑熱效果非常明顯。為了充分吸收煙氣的熱量,在水套后[]郝芳洲,賈振航,王明洲實(shí)用節能爐灶(M]北京化學(xué)廠(chǎng)業(yè)出版半部分縱向還設置了10根鋼管。社,2004爐體煙筒部分也設有水套,以便進(jìn)一步吸收煙氣[2】侯中蘭家用生物質(zhì)成型燃料爐具設計與研究[D鄭州:河南農余熱。煙筒水套的截面為圓環(huán)形,內徑146mm,夾層厚業(yè)大學(xué)碩士論文,2006度為23mm,也采用2mm厚的Q235鋼板焊接而成,用[3]王秀李應軍,王紅燃燒生物質(zhì)燃料鍋爐的設計節能技法蘭與水套相連接。這部分可以根據用戶(hù)的要求安裝4)越紅艷陳揚樂(lè )開(kāi)發(fā)我國泥燃料補充和發(fā)展農村能源門(mén)]中在水套上,不需要時(shí)可拆卸下來(lái)。27配風(fēng)系統設計5]劉小二,劉圣勇等生物質(zhì)成型燃料灶具的設計生物質(zhì)化學(xué)工程,2008,42(1)①進(jìn)風(fēng)口:進(jìn)風(fēng)口的作用是供給空氣,調節風(fēng)量,清6]趙迎芳新型生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐的設計與研究[D鄭州除灰渣。進(jìn)風(fēng)口的截面形狀為110mmx150mm的方形,河南農業(yè)大學(xué)碩士論文,2007采用2m厚的Q235鋼板焊接而成。[7]薛凡勤許瑞英我國爐貝的發(fā)展方向[農村能源199(6②配風(fēng)管:為了在炊事時(shí)提高上火速度本鍋爐【8]馬孝琴秸稈著(zhù)火及燃燒燃盡特性的試驗研究門(mén)河南職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報,2002,16(2):69-73.還配置了一個(gè)30W的鼓風(fēng)機。風(fēng)機安裝在爐體后側[9]王海濱.國外生物質(zhì)能轉換技術(shù)與應用[J].能源基地建設從風(fēng)機出來(lái)的風(fēng)(空氣)被分成上下兩部分,下面的2000,12(6):15-16風(fēng)被配風(fēng)管引導從爐箅子下面吹入爐膛,作為一次-風(fēng)供燃料燃燒使用;從上面吹入的風(fēng)被配風(fēng)管引導·信息短波·經(jīng)二次配風(fēng)環(huán)出來(lái),供沒(méi)有完全燃燒的揮發(fā)物燃燒,以提高燃料的利用率和減少有害物質(zhì)的排放。配風(fēng)管的截面形狀為方形,采用厚度為1mm的Q235鋼2009第十一屆中國國際地面材料板點(diǎn)焊而成。及鋪裝技術(shù)展覽會(huì )③二次配風(fēng)環(huán):二次配風(fēng)環(huán)的作用是把從配風(fēng)管出來(lái)的風(fēng)(空氣)均勻地分布在爐口,使其能夠與氣體作為亞洲第一、全球第二的地材行業(yè)貿易盛會(huì ),“第十揮發(fā)物混合均勻進(jìn)而充分燃燒。二次配風(fēng)環(huán)四周均勻屆中國國際地面材料及鋪裝技術(shù)展覽會(huì )”將于2009年3月分布有若干個(gè)螺旋配風(fēng)槽,使火焰呈螺旋狀,有聚集24-26日在上海新國際博覽中心再度隆重舉行!此次展會(huì )的火焰的作用,以提高火焰沖刷鍋底的時(shí)間和熱效率。規模將進(jìn)一步擴大,屆時(shí)共有85個(gè)館同時(shí)展出,展覽總面積預計達到97750m2,將吸引1100多家來(lái)自亞洲和世界各地的次配風(fēng)環(huán)為圓臺狀,其上開(kāi)有螺旋配風(fēng)槽的蓋可以地材生產(chǎn)企業(yè)前來(lái)展示公司的產(chǎn)品和形象,預計將有42000取下來(lái)。名專(zhuān)業(yè)買(mǎi)家和觀(guān)眾到場(chǎng)采購、參觀(guān)2.8爐體壁、保溫層和爐體外殼2009年展會(huì )面積的進(jìn)一步擴大,使得展品牧過(guò)去更進(jìn)一根據設計結構要求,妒體壁為圓柱形,尺寸為山m上六顆克口κ塊,分別為木地板展中國煤化工術(shù)展區。其中東二Φ304mmx263mm,采用2mm厚的鋼板焊接而成館為CNMH〔大組成部分,木地保溫層的材料為耐火水泥,其厚度是由上爐口和板展區將在東三到東六館整體亮相。爐箅子的尺寸決定的形狀為喇叭形。上爐口的保溫層觀(guān)眾免費預登記及更多展商信息請訪(fǎng)問(wèn)大會(huì )官方網(wǎng)站:厚度為75m,爐箅上部的保溫層厚度為20mmwww.domotexasiachinanloor.com