生物质颗粒水暖锅炉点火系统的研究

孟庆福 刘 伟 张立明

(黑龙江省农业机械工程科学研究院齐齐哈尔农业机械化研究所，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

1 点火装置的设计

1.1 点火方式的选择

就点火方式而言，能够依据点火元件以及颗粒燃料彼此之间的相对位置进行划分，主要有接触点火和非接触式点火。接触式点火主要以点火元件和燃料进行直接接触，它的能量借助传导的方式实现有效地传输从而达到被点燃料的效果，所以其具备相当多的优势。而非接触式点火主要为不会发生直接的接触，点火元件所带来的能量，主要为借助对流的办法实现燃料的传输，以这种方式而言，其主要的优势为控制简便等，其主要的点火实现方式为电阻丝，另外还有点火以及电子点火等。

a.电阻棒点火。以电主棒点火来看，其原理具体为：电阻棒在进行通电的时候会导致高温，一旦温度要比点火温度高的话，颗粒燃料会被点燃，在整个燃烧器里，电阻棒往往会相对较长，会直接进到燃烧室，处在燃料下或者是里面，所以其为接触式点火。在这项技术方面，主要的优势为能够很好地被控制，而且点火速度相对要快；缺陷在于耗电量大，并且在整个点火经过里出现一定程度的污染情况，对于那些存在结渣情况的颗粒燃料，如要点燃的话是存在困难的。

b.电阻丝点火。和电阻棒对比的话，电阻丝点火和它是非常类似的，亦借助电能转化实现给热能点火。这两者的主要不同是电阻丝通常不会进入燃烧室，主要设置于燃烧室与风机二者之间的位置，主要借助风机从而将热量吹到燃烧室里，因此也叫作热风点火，其为非接触式点火。主要的优势为能够实现较好的可控制性，能够点所有颗粒燃料，不足为在进行点火的时候，存在能量损失的情况，而且并不节能，存在污染的情况。

c.电子点火。这项技术主要借助电极放电的时候出现的电火花从而实现点燃，这种技术为非接触式点火。因为电极在放电时出现的能量相对有限，因此应该借助易燃物去进行辅助点火，主要的易燃物为酒精等。其主要的优势在于点火速度快，造成的污染相对要小，不足在于操作不方便，并且要消耗别的燃料，在自动化方面也相对较难实现。

本项目设计的点火方式为电阻丝热风点火，属于非接触式点火。其主要借助风机对点火丝实现通电，由此带来的热量会被吹到燃烧筒里，里面的生物质颗粒燃料会因此被加热，并会出现升温，一旦温度比点火温度高的话，那么燃料也就会被点燃。因为在操作上简单可靠，并且安全稳定，整个控制方式相对简捷，所以得到了广泛地应用。

1.2 机构的设计

燃烧器的点火试验装置主要包括点火丝、点火丝架和火焰判断装置。

由于热风点火的换热方式是热对流的方式，因此点火丝的换热效率越高则热风点火的效果越好，所以点火丝的设计遵从的原则就是最大程度地提高换热面积。

图2所示为点火丝的设计图，为了能实现既降低点火丝的安装体积又能尽最大程度地提高其换热面积，因此设计成如图所示的回形针形状。

图2 点火丝

图3 点火丝支架

点火丝支架是安装点火丝的部件，它的一端设计为斜面，主要是为了很好地燃烧内筒的风孔对准并和燃烧内筒的后壁严密贴合，这样才能最大程度地保证被点火丝加热的空气不会散失。支架的另一端是一个小平台，这个平台是用来定位和安装点火丝的。点火丝和支架实物如图4所示。

图4 点火丝及支架实物

点火实验装置的结构装配图。

2 试验设计

2.1 试验方法

以热风点火来看，其借助对流的方式对热量进行有效传输。在点火试验过程中，点火质量受到的影响因素较多，主要有功率大小等。所以，在此次试验里，选取点火丝功率、风速和进料量为主要控制因素。

在试验中，使用到的点火丝是电阻发热管，功率是固定值，设计了3个水平，分别是277W、352W和394W，单因素试验中风速分别设置为2.0m/s、2.5m/s、3.0m/s、3.5m/s、4.0m/s，共5个水平。进料量设置为200g、250g、300g、350g、400g共5个水平。而在试验点火时间方面，为点火丝实现通电的时间，主要实现表现点火经过的速度，能耗为点火丝功率和点火时间的乘积，表征点火过程所消耗的能量：污染物排放量是以烟气分析仪监测的二氧化硫、一氧化碳等浓度对时间的积分来计算的，主要用来表征点火过程对环境的污染程度。

2.2 试验流程

2.3 单因素试验设计

单因素试验设计的原则：每组试验选择一个主要研究因素，然后针对这个研究因素在一个合理的范围内设计若干个试验值。这个范围主要参考国外相关领域的研究经验设置，对于其它2个次要研究因素则设置一个合理的固定值。试验的目的是探索主要研究因素按一定原则进行变化时对整个点火效果的影响规律。

编号主要研究对象次要研究对象参数设置1点火丝功率P风速V初始进料量mP1=277W、P2=352W、P3=394W;V=3.0m/s;m=350g2风速V点火丝功率P初始进料量mV1=2.0m/s、V2=2.5m/s、V3=3.0m/s、V4=3.5m/s、V5=4.0m/s;m=350g;P=325W3初始进料量m点火丝功率P风速Vm1=200g、m2=250g、m3=300g、m4=350g、m5=400g;P=352W;V=3.0m/s

3 结语

此次研究，对影响热风点火的3个主要因素开展了单因素试验，单因素试验结果表明：点火丝功率对点火过程的影响呈抛物线型，当点火功率P=350W左右时综合效果最佳，风速对点火过程呈反比例型影响，即风速越大效果越差，但风速低时风机的稳定性能不是很好，综合效果为风速V=3.0m/s时最好，初始进料量对风速的影响也是呈抛物线型，综合效果在m=250～300g之间时最好。