0、引  言
    生物質壓縮成型技術是將秸稈、稻殼、鋸末和木屑等生物質廢棄物
，用機械加壓的方法，壓縮成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料。美國在20世紀30年代就開始研究壓縮成型燃料及燃燒技術，並研製了螺旋壓縮機及相應的燃燒設備
；日本在20世紀30年代開始研究機械活塞式成型技術處理木材廢棄物.1954年研製成棒狀燃料成型機及相關的燃燒設備；70年代後期
，西歐許多國家也開始重視壓縮成型技術及燃燒技術的研究，各國先後有了各類成型機及配套的燃燒設備；20世紀80年代亞洲除日本外
，泰國、印度、菲律賓、韓國、馬來西亞已建了不少固化、碳化專業生產廠
，並已研製出相關的燃燒設備。到20世紀90年代日本、美國及歐洲一些國家生物質顆粒燃料燃燒設備已經定型
，並形成了產業化，在加熱、供暖
、幹燥、發電等領域已普遍推廣應用
，富通新能源生茶銷售的秸稈顆粒機
、木屑顆粒機、秸稈壓塊機專業壓製生物質成型顆粒燃料。 機理，在I型生物質顆粒燃料鍋爐的基礎上設計出Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐

，為把生物質專用燃燒設備推向市場，實現其商品化生產找到了一條合理的途徑
，解決了I型生物質顆粒燃料鍋爐存在的爐膛溫度高、排煙溫度高、熱損失大等問題。
1
、Ⅰ型生物質顆粒燃料鍋爐存在的問題
1.1  I型生物質顆粒燃料鍋爐的結構布置
    Ixingshengwuzhikeliranliaoguolucaiyongshuangcenglupaidexiaxishiranshaojiegou
，jizaishoushaolupaiyidinggaodulingjiayidaoshuilengquedegangguanshilupai。shuangcenglupaideshanglumenchangkai
，zuoweitouranliaoyugongyingkongqizhiyong；中爐門用於調整下爐排上燃料的燃燒和清除灰渣，僅在點火及清渣時打開

；下爐門用於排灰及供給少量空氣，正常運行時微開，開度視下爐排上的燃燒情況而定。其結構布置如圖1所示。
1.2  I型生物質顆粒燃料鍋爐存在的問題
1.2.1  l型生物質顆粒燃料鍋爐爐膛溫度高、散熱損失大
    I型生物質顆粒燃料鍋爐的輻射受熱麵即是水冷排的表麵，其結構布置如圖1suoshi，gaifusheshouremianjipianxiao
，daozhifushehuanrebuchongfen，shidelutangwenduguogao，tebieshishanglutang，zhishishanglumenfujinluqiangqiangtiguore，zengjialeguoludesanresunshi。
1.2.2  I型生物質顆粒燃料鍋爐排煙溫度高、排煙熱損失大
    I型xing生sheng物wu質zhi顆ke粒li燃ran料liao鍋guo爐lu的de對dui流liu受shou熱re麵mian分fen為wei兩liang個ge部bu分fen，降jiang塵chen對dui流liu受shou熱re麵mian和he降jiang溫wen受shou熱re麵mian
，兩liang個ge對dui流liu受shou熱re麵mian均jun置zhi於yu水shui箱xiang內nei，水shui容rong量liang小xiao，當dang煙yan氣qi與yu水shui箱xiang中zhong的de水shui換huan熱re不bu均jun時shi，會hui出chu現xian熱re水shui部bu分fen沸fei騰teng現xian象xiang，增zeng加jia了le鍋guo爐lu運yun行xing的de不bu穩wen定ding因yin素su，其qi設she計ji布bu置zhi不bu夠gou合he理li，煙yan道dao長chang度du偏pian短duan
，煙yan氣qi與yu鍋guo爐lu水shui箱xiang裏li的de水shui換huan熱re不bu夠gou充chong分fen
，使shi得de排pai煙yan溫wen度du過guo高gao，增zeng加jia了le鍋guo爐lu的de排pai煙yan熱re損sun失shi。
2
、Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐的優點及設計依據
2.1  Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐的優點
    在I型生物質顆粒燃料鍋爐的基礎上，Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐通過對鍋爐的結構布置
、輻射受熱麵及對流受熱麵等方麵的改進設計，使鍋爐的設計更加合理，輻射換熱和對流換熱更加充分
，並由Ⅱ型與I型生物質顆粒燃料鍋爐對比試驗結果可以看出
，Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐熱效率更高
，同時較好的解決了I型生物質顆粒燃料鍋爐存在的爐膛溫度高

、排煙溫度高、熱損失大等問題。
2.2Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐的設計依據
2.2.1生物質顆粒燃料的燃燒過程
    生物質顆粒燃料燃燒屬於靜態滲透式擴散燃燒，從著火後開始其燃燒過程如下：1）生物質顆粒燃料表麵可燃揮發物燃燒

，進行可燃氣體和氧氣的放熱化學反應，形成火焰
；2）除生物質顆粒燃料表麵可燃揮發物燃燒外
，成型燃料表層部分的碳處於過渡燃燒區
，形成較長火焰；3）生物質顆粒燃料表麵仍有較少的揮發分燃燒，燃燒向成型燃料更深層滲透。焦碳的擴散燃燒，燃燒產物C02、CO及其他氣體向外擴散
，CO不斷與02結合成C02，成型燃料表層生成薄灰殼
，外層包圍著火焰；4)生物質顆粒燃料燃燒進一步向更深層發展，在層內主要進行碳燃燒（即C+02→CO），在其表麵進行一氧化碳的燃燒（即CO+O2→C02），形成比較厚的灰殼
，由於生物質的燃盡和熱膨脹，灰層中呈現微孔組織或空隙通道甚至裂縫，較少的短火焰包圍著成型塊；5）燃ran燼jin殼ke不bu斷duan加jia厚hou
，可ke燃ran物wu基ji本ben燃ran盡jin，在zai沒mei有you強qiang烈lie幹gan擾rao的de情qing況kuang下xia，形xing成cheng整zheng體ti的de灰hui球qiu，灰hui球qiu表biao麵mian幾ji乎hu看kan不bu出chu火huo焰yan，灰hui球qiu變bian暗an紅hong色se，至zhi此ci完wan成cheng整zheng個ge燃ran燒shao過guo程cheng。
2.2.2  Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐的設計參數
3、Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐的設計
3.1Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐的結構布置
    實踐證明I型xing生sheng物wu質zhi顆ke粒li燃ran料liao鍋guo爐lu所suo采cai用yong的de下xia吸xi式shi的de燃ran燒shao方fang式shi，實shi現xian了le秸jie稈gan成cheng型xing燃ran料liao的de分fen步bu燃ran燒shao，緩huan解jie秸jie稈gan燃ran燒shao速su度du，達da到dao燃ran燒shao需xu氧yang與yu供gong氧yang的de匹pi配pei
，使shi秸jie稈gan成cheng型xing燃ran料liao穩wen定ding持chi續xu完wan全quan燃ran燒shao，起qi到dao了le消xiao煙yan除chu塵chen作zuo用yong。因yin此ci，改gai進jin設she計ji的deⅡ型生物質顆粒燃料鍋爐同樣采取下吸式燃燒的形式。保留兩個爐門，上爐門仍常開，作為投燃料與供應空氣之用；把I型的中爐門與下爐門合二為一
，用於清除灰渣及供給少量空氣，正常運行時微開，在清渣時打開。這樣既保留了Ixingdequanbugongneng，youjianshaoleyouyulumenduoerzaochengdesanresunshi。shuilenglupaijianglutangkongjianfenweishanglutanghexialutangliangbufen，shanglutangyouxiangdangyufengshi，xialutanghouqiangshangsheyouyanqichukou
，yanqichukoubuyiguogao，yimianyanqiduanlu

，yingxiangkeranqitideranshaohehuoyanchongmanlutang
，danyebuyiguodi，yibaozhengxialupaiyoubiyaodehuizhacenghoudu(100～200mm)。
    Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐由上爐門、下爐門
、水冷爐排、輻射受熱麵、風室、下爐膛
、降塵室、對流受熱麵、排汽管
、煙道、引風機、煙囪等部分組成
，其結構布置如圖2所示。其工作過程為：yidinglijingjieganchengxingranliaojingshanglumenjiazailupaishangxiaxishiranshao
，shuilenglupailouxiadejieganxiehehuizhadaoxialutangdibujixuranshaobingranjin。jieganchengxingranliaozaishanglupaishangranshaohouxingchengdeyanqihebufenkeranqititouguoranliaoceng、灰渣層進入下爐膛進行燃燒，並與爐膛底部的燃料產生的煙氣一起

，經出煙口流向後麵的對流受熱麵。
3.2  Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐爐膛及爐排的設計
    在大量試驗的基礎上
，Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐的爐膛和爐排都采取了新的設計參數，由式(l)、(2)可計算出鍋爐爐膛及爐排尺寸。
    由於改進設計時，將I型生物質顆粒燃料鍋爐的中爐門與下爐門合二為一，因此Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐可省去I型鍋爐的下爐排
，讓未燃燼的燃料及灰渣落在下爐膛的底部，隻采用一個水冷爐排。由圖1、圖2可見，I型生物質顆粒燃料鍋爐由於水冷爐排與水箱相連，所以有兩個連箱；而改進後的Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐水冷排與上方鍋筒相連

，因此直接做成彎管插入鍋筒中。
3.3  Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐受熱麵的設計
3.3.1  Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐輻射受熱麵的設計
    針對I型生物質顆粒燃料鍋爐的輻射受熱麵設計的不足，在Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐設計時增加了輻射受熱麵的麵積，即除了以水冷爐排為輻射受熱麵外，還把I型xing鍋guo爐lu的de水shui箱xiang改gai為wei上shang下xia兩liang個ge鍋guo筒tong，上shang鍋guo筒tong部bu分fen置zhi於yu上shang爐lu膛tang上shang方fang，利li用yong鍋guo筒tong裏li的de水shui吸xi收shou燃ran料liao在zai上shang爐lu膛tang燃ran燒shao的de部bu分fen熱re量liang，從cong而er增zeng加jia輻fu射she受shou熱re麵mian積ji，起qi到dao降jiang低di上shang爐lu膛tang溫wen度du的de目mu的de，從cong而er減jian少shao鍋guo爐lu的de散san熱re損sun失shi。其qi受shou熱re麵mian大da小xiao由you一yi定ding熱re力li計ji算suan得de出chu。
3.3.2  Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐對流受熱麵的設計
    針對I型生物質顆粒燃料鍋爐的對流受熱麵設計的不足
，在Ⅱ型xing生sheng物wu質zhi顆ke粒li燃ran料liao鍋guo爐lu設she計ji時shi，降jiang溫wen對dui流liu受shou熱re麵mian置zhi於yu上shang鍋guo筒tong內nei，擴kuo大da了le水shui容rong量liang
，加jia長chang了le煙yan道dao長chang度du
，使shi煙yan氣qi與yu鍋guo筒tong的de水shui能neng充chong分fen換huan熱re，降jiang低di排pai煙yan溫wen度du，減jian少shao了le排pai煙yan熱re損sun失shi，同tong時shi利li用yong鍋guo爐lu後hou部bu的de下xia鍋guo筒tong及ji管guan路lu引yin起qi的de煙yan氣qi通tong道dao麵mian積ji的de變bian化hua起qi到dao降jiang塵chen作zuo用yong。其qi受shou熱re麵mian大da小xiao由you一yi定ding熱re力li計ji算suan得de出chu。結jie構gou如ru圖tu2所示。
3.4風機的選型
    引風機用於克服煙道與風道阻力，根據下吸式燃燒方式計算風量與風壓大小
，並考慮一定的儲備（用儲備係數修正）
，I型生物質顆粒燃料鍋爐選用引風機型號為：Y5-47
；規格：2.80；風量：1828 m3/h；風壓：887 Pa;轉速：2900 r/min。根據風機型號選用電機型號為：Y90. S-2；功率：1.5 kW;電流：3.4 A
；轉速：2840r/min。對於Ⅱ型(xing)生(sheng)物(wu)質(zhi)顆(ke)粒(li)燃(ran)料(liao)鍋(guo)爐(lu)來(lai)講(jiang)

，此(ci)種(zhong)風(feng)機(ji)的(de)風(feng)量(liang)和(he)風(feng)壓(ya)顯(xian)然(ran)偏(pian)大(da)，但(dan)經(jing)過(guo)市(shi)場(chang)考(kao)察(cha)
，此(ci)型(xing)號(hao)是(shi)最(zui)小(xiao)的(de)風(feng)機(ji)標(biao)準(zhun)件(jian)，若(ruo)要(yao)獲(huo)得(de)很(hen)小(xiao)的(de)風(feng)量(liang)及(ji)風(feng)壓(ya)需(xu)定(ding)製(zhi)非(fei)標(biao)引(yin)風(feng)機(ji)
，為(wei)節(jie)約(yue)費(fei)用(yong)，仍(reng)選(xuan)用(yong)同(tong)I型生物質顆粒燃料鍋爐一樣的風機，但電機選用0.5 kW的，並將電機皮帶輪直徑選成風機皮帶輪直徑的一半，選用較窄皮帶，從而起到降低風機轉速、減少風量及風壓的目的。
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、熱性能對比試驗
    根據GB10180 - 2003工業鍋爐熱工性能試驗規程、GB/T15137-1994工業鍋爐節能監測方法、GB5468-1991鍋爐煙塵測定方法及GB 13271- 2001鍋爐大氣汙染物排放標準，分別對研製的Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐和I型生物質顆粒燃料鍋爐進行熱性能及環保指標的試驗。
4.1試驗儀器
    1) KM9106綜合燃燒分析儀，其各指標的測量精度為：02濃度-0.1%和+0.2%、C0濃度±20 ppm、C02濃度±5%、效率土1%
、排煙溫度±0.3%；2）3012H型自動煙塵（氣）測試儀
，精度為±0.5%；3）大氣壓力計，精度為1．O級
；4）QF1901奧氏氣體分析儀；5）蠕動泵；6）磅稱，米尺，秒表，水銀溫度計，水表。
4.2對比試驗結果
    試驗燃料為液壓成型玉米秸稈，粒度為φ50 mm圓柱
，密度為1.2 t/m3，含水率為14%
，收到基淨發熱量為15474 kj/kg。
5、結論
    1)由玉米秸稈生物質顆粒燃料對鍋爐試驗得出，根據其燃燒特性設計出的Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐熱效率、熱水流量、熱水壓力與溫度等熱性能參數達到了設計要求；
    2)由試驗得出
，Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐散熱損失由I型鍋爐的5. 5%降至4.41%
，Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐排煙溫度由I型鍋爐的225℃降至196℃，Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐排煙熱損失由I型鍋爐的11. 5%降至9. 76%，Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐反平衡熱效率由I型鍋爐的81.2%提高至84.3%，說明Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐對I型生物質顆粒燃料鍋爐的改進設計是科學合理的；
    3)Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐排煙中的煙塵及有害氣體含量比I型鍋爐都有所降低
，且符合國家鍋爐的汙染物排放要求，具有較好的環保效益。
    Ⅱ型生物質顆粒燃料鍋爐的研製成功
，解決了I型生物質顆粒燃料鍋爐的散熱損失大、排pai煙yan溫wen度du高gao等deng缺que點dian，使shi高gao效xiao利li用yong生sheng物wu質zhi的de專zhuan用yong燃ran料liao設she備bei更geng加jia完wan善shan
，這zhe對dui於yu中zhong國guo以yi秸jie稈gan代dai替ti煤mei炭tan
，實shi現xian能neng源yuan的de可ke持chi續xu發fa展zhan具ju有you重zhong要yao的de現xian實shi意yi義yi。
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