双层炉排生物质成型燃料锅炉设计与研究

【摘要】双层炉排生物质成型燃料锅炉在进行设计的过程中，主要是依据生物质的成型燃料中所具有的相关特性来进行设计的，在经过周密的热工计算、加工工艺研究之后才能够设计出适用于生物质成型燃料的锅炉。使用双层炉排的结构，不仅能够切实有效的消除烟尘含量，还能够提升燃烧率，同时其中所存在的二氧化硫、氮氧化物、烟尘等也远比其他类型的锅炉要低，完全符合当前国家的相关排放标准。本篇文章主要针对双层炉排生物质成型燃料锅炉的设计和研究进行了全面详细的探讨，以期为我国的锅炉设计发展提供参考。

【关键词】生物质成型燃料锅炉设计；双层炉排；动态评价；技术经济

锅炉设计是我国工业生产中所涉及到的一个重要方面，必须要采取切实有效的方式来进行设计，最大限度的避免锅炉的排放过大，容易对环境造成重大的污染的弊端。而双层炉排生物质成型燃料锅炉在进行设计的过程中，更是要注重这方面的问题。下文主要针对双层炉排生物质成型燃料锅炉设计与研究进行了全面详细的探讨。

1、双层炉排的设计依据

我国在生物质成型燃料燃烧上所进行的相关理论研究起步较晚，其中所涉及到的研究课题也没有发达国家深入，但是仍然能够明显的发现，这一方面是能够切实有效的解决生物质高效、干净利用的重要课题。就目前来说，如果没有彻底了解生物质成型燃烧理论，那么就必须要把以往传统的燃烧锅炉进行相应的改造，但即便是这样，其炉膛自身的容积、形状、过剩空气等各个方面在这一过程中所体现出来的成型燃烧都是完全不匹配的，在这种情况之下，直接导致了锅炉自身所具有的热效率、燃烧率无法充分的满足要求，并且锅炉所存在的污染排放超标等方面的问题也在这一过程中体现出了较为严重的状况。所以，必须要使用生物质成型燃烧理论来针对专用锅炉进行全面深入的研究，这是当前锅炉中所涉及到的一个重要问题。

1.1燃烧特性

以稻草，玉米秆，高粱秆，木屑为例子，对比它们的工业分析、元素分析、以及发热量的数值，我们可以得出结论：生物质成型燃料的挥发分远远高于煤，含碳量和灰分也比煤小很多，热值比煤要小。

（1）原生物质燃烧特性，原生物质尤其是秸秆类的生物质密度较小，体积大，挥发分在60%～70%之间，易燃。热分解时的温度低，一般来说，350C就能释放80%的挥发分，燃烧速度很快。需氧量也远大于外界扩散所提供的氧量，导致供养不足，从而形成CO等的有害物质。

（2）生物质成型燃料特性，生物质成型燃料自身所具有的密度要远远大于以往的原生物质，这主要是由于其自身是经过高压处理之后才彻底成型的，并且呈现出块状物体，其结构、组织所具有的各方面特性，直接使得挥发热量、传热的速度大幅度的降低，并且火温也在这一过程中持续不断的升高，性能较差，但是依然比煤的性能更加优秀。燃烧开始的时候挥发分是慢速分解的，在动力区燃烧，速度也中等，逐渐过度到扩散区和过渡区。

1.2设计生物质成型燃料锅炉的主要要求

结构布置，采用了双层炉排的设计结构，也就是手烧炉排，并且在一定高度加上一道水冷却的钢管式炉排。其组成包括了：上炉门、中炉门、下炉门、上炉排、下炉排、辐射受热面、风室、燃烬室、炉膛、炉墙、对流受热面、排气管、烟道和烟囱等。

上炉门是保持的常开设计，这一门的本身所起到的主要作用便是用作燃料的投放以及空气的进入。中炉门能够对下炉所排放上来的燃料进行燃烧，同时对于燃烧的残渣进行清理。通常情况下，都仅仅只是使用在清理以及点火操作砂锅。下炉门在实际操作的过程中，一般都是作为排灰操作，仅仅只对其供应少量的空气到其中，只需要在锅炉运行的过程中轻微打开即可，在进行检查的过程中，主要是依据下炉燃烧的具体状况来作为是否打开的一个依据。在上炉以上的位置，都是作为风室来进行使用，而上下炉排之间则是作为炉膛来进行使用。在锅炉的墙上必须要设置相应的排烟口，烟口位置不能够过高，否则极有可能会导致烟气出现短路的可能性。但是其烟口本身的位置也不能过低，否则在下炉排的灰渣厚度无法达到要求的情况下，就可能会导致锅炉燃烧出现一定程度的问题。在进行设计的过程中，务必遵循相应的原理来进行，也就是让一定粒径的生物质燃料能够进入到上炉门中进行燃烧，而上爐排在这一过程中所存在的生物质屑以及灰渣都能够下炉排继续进行燃烧。

2、对双层炉排生物质成型燃料锅炉的前景分析

生产、利用这两个方面从本质上来说，就是一个将生产目的、手段都投入大量的资金和人力进行深入研究的重要过程中，在这整个过程之中，所涉及到的不仅仅知识一个经济过程，同样也是经济和技术进行完美结合的一个过程。只有其中所涉及到的经济因素和技术因素能够在这一过程中进行切实有效的协调，才能够为该技术的发展和推广提供保障。

2.1技术分析

双层炉排生物质成型燃料锅炉设计的热负荷是87千瓦，热水温度95摄氏度，进水的温度是20摄氏度，热效率也能高达70%，其排烟温度200摄氏度。它在技术的性能上十分占优势，有很高的热效率和燃烧效率，也减少了有害气体和烟尘的排放量，符合我国的标准，对环境带来的损害小，所以可以考虑广泛应用于各种活动生产中来。

2.2经济分析

从经济效益方面来说，由于双层炉排生物质成型燃烧锅炉在实际使用过程中所展现出来的燃烧效率极高，这使得燃料能够在这其中最大限度的进行燃烧，其中所存在的热量损失也较小，减少了燃料费用的使用。和燃煤锅炉相比较而言，这一锅炉燃烧形式更加的经济、适用。除此之外，在成本费用中，还包括了固定资产的投入部分以及运行成本。而在固定资产投入的费用之中，则是直接包含了设备以及建设费这两项，例如锅炉成本为一万元，那么土建费以及安装费这两个部分就是五千元，并且在运行费用之中还会包含大量的人工费、原料费、电费、维修费，这其中所存在的主要优点就在于人工费的节省。如果说成型技术以及设备能够进行持续不断的深入研究，那么就还可以在以往的基础之上来进行成本降低，所以，该方式是完全可取的，能够良好的适应当前经济发展需求。

3、结语

综上所述，双层炉排锅炉是现代锅炉设计中一个极其重要的进步，这一类型的锅炉能够极大的提高生产效率，并且切实有效的减少了污染物的排放，锅炉的各个方面也充分的达到了工质参数所严格要求的指数，并且在当前燃料市场价格不断上扬的情况下，相关的研究人员还应当针对这一方面进行持续不断的研究，这能够促使双层炉排锅炉在现代工业中的占有率获得进一部的提升。

参考文献

[1]刘圣勇，赵迎芳，张百良.生物质成型燃料燃烧理论分析[J].能源研究与利用，2002（06）

[2]刘圣勇，陈开碇，张百良.国内外生物质成型燃料及燃烧设备研究与开发现状[J].可再生能源，2002（04）

[3]田宜水，张鉴铭，陈晓夫，姚向君，崔远勃.秸秆直燃热水锅炉供热系统的研究设计[J].农业工程学报，2002（02）

作者简介

姓名：刘行。性别：男。出生年月：1985.5.19。出生地：哈尔滨，毕业院校：佳木斯大学，研究方向：锅炉与压力容器设计

身份证号：230103198505194239