第37卷第3期林業(yè)機械與木工設(shè)備Vol 37 No. 32009年3月FORESTRY MACHINERY WooDWoRKING EQUIPMENt Mar 2009設(shè)計計算生物質(zhì)成型燃料鍋爐設(shè)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(shè)計及參數(shù)的確定。關(guān)鍵詞:農(nóng)村能源;生物質(zhì)成型燃料;鍋爐;設(shè)計中圖分類號:TK22941文獻標(biāo)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(nóng)村能源資源是指可在農(nóng)村就地開發(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(nóng)作物秸稈、人畜糞便等,農(nóng)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(jié)合生成CO間歇性成型燃料表層生成薄灰殼包圍著火焰;農(nóng)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行碳燃燒(即C+O2→CO2),在其表面則進行一氧化碳60%。生物質(zhì)能源的不合理消耗加劇了農(nóng)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(diào)。物質(zhì)的燃盡和熱膨脹,灰層中呈現(xiàn)微孔組織或空隙通生物質(zhì)成型技術(shù)為高效利用農(nóng)林廢棄物農(nóng)作物秸道甚至裂縫,還有較少的短火焰包圍著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,在沒有強烈型燃料,使農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)用上髙品位的能源,筆者設(shè)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,至此完成整個燃燒過程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(shè)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、二該燃料在鍋爐中的燃燒可分為五個階段,總時間約為次配風(fēng)環(huán)煙筒水套等組成,其結(jié)構(gòu)如圖1所示廾物話成刑戰(zhàn)虬錫爐主要是用于農(nóng)村①生物質(zhì)成型燃料表面可燃揮發(fā)物燃燒進行可燃取暖中國煤化工氣體和氧氣的放熱化學(xué)反應(yīng)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開燃料表層部分的炭處于過渡燃燒區(qū)形成較長火焰;采暖熱負(fù)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(shè)計口小的圓臺狀,平直的爐壁有利于減小空氣進入爐膛的阻力,促進空氣與燃料充分混合,增加空氣與燃料接觸的比表面積,促進燃燒;直徑較大的空氣進口使進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,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(shè)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和鍋爐的大小有關(guān)。根圖1生物質(zhì)成型燃料鍋爐結(jié)構(gòu)簡圖據(jù)經(jīng)驗和本次設(shè)計的鍋爐結(jié)構(gòu)確定吊火高度h為1灰室;2進料管;3爐門;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。本爐具專門8二次配風(fēng)環(huán);9配風(fēng)管;10.爐排設(shè)計了拔火筒(主要在炊事時使用),其有利于火焰聚式中:Q為采暖熱負(fù)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(biāo)(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(biāo)推薦值為5864,取q60W/m224爐排總面積與爐算則采暖熱負(fù)荷為:Q4=60kW=21600kJ/h①爐排總面積:根據(jù)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(shè)本次設(shè)計的鍋爐熱效率n09%,縫隙總面積之和。則每小時需要的燃料量為:根據(jù)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(shù)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(fù)荷決定爐膛容積大小的主要指標(biāo)是爐膛容積熱負(fù)鍋爐爐排熱負(fù)荷公式為:荷,即每立方米爐膛容積中每小時燃料燃燒的發(fā)熱量B·Q·n大小。爐膛容積熱負(fù)荷過大,燃料在爐內(nèi)停留的時間(5)短,不易完全燃燒;爐膛容積熱負(fù)荷過小,爐膛容積過將已知數(shù)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(shè)計爐排面積的參考數(shù)據(jù)(3)25和通炕煙道式中q為爐膛體積熱負(fù)荷(kWm3);B為燃料消耗量中國煤化工煙道設(shè)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(nèi)部設(shè)根據(jù)參考文獻6],取q=30Ww/m,經(jīng)計算得:計有翻板,可以任意調(diào)節(jié)其開口的大小,用于控制煙氣V=0.02857585m3。的流量,進而控制進入爐具的空氣量和燃燒狀況。這種根據(jù)所用燃料特點將爐膛設(shè)計為空氣進口大爐設(shè)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(shè)備第37卷26水套部分設(shè)計爐體外殼(在圖1中未畫出)的作用是使?fàn)t具美觀,本設(shè)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(shù)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(shè)計故,同時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(shè)計要求煙氣能順利通過,并且要盡可能長時間地停留在水套里,以便吸收更多的煙氣熱量;同時要求焊縫嚴(yán)密不3結(jié)束語生物質(zhì)成型技術(shù)為高效利用農(nóng)林廢棄物、農(nóng)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(jù)實驗得知該環(huán)形水管的吸◆令提供了配套新型爐具,為農(nóng)村取暖開辟了結(jié)構(gòu)簡單。水套的夾層厚度為20mm,中央有一個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,王明洲實用節(jié)能爐灶(M]北京化學(xué)廠業(yè)出版半部分縱向還設(shè)置了10根鋼管。社,2004爐體煙筒部分也設(shè)有水套,以便進一步吸收煙氣[2】侯中蘭家用生物質(zhì)成型燃料爐具設(shè)計與研究[D鄭州:河南農(nóng)余熱。煙筒水套的截面為圓環(huán)形,內(nèi)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(yīng)軍,王紅燃燒生物質(zhì)燃料鍋爐的設(shè)計節(jié)能技法蘭與水套相連接。這部分可以根據(jù)用戶的要求安裝4)越紅艷陳揚樂開發(fā)我國泥燃料補充和發(fā)展農(nóng)村能源門]中在水套上,不需要時可拆卸下來。27配風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計5]劉小二,劉圣勇等生物質(zhì)成型燃料灶具的設(shè)計生物質(zhì)化學(xué)工程,2008,42(1)①進風(fēng)口:進風(fēng)口的作用是供給空氣,調(diào)節(jié)風(fēng)量,清6]趙迎芳新型生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐的設(shè)計與研究[D鄭州除灰渣。進風(fēng)口的截面形狀為110mmx150mm的方形,河南農(nóng)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(nóng)村能源199(6②配風(fēng)管:為了在炊事時提高上火速度本鍋爐【8]馬孝琴秸稈著火及燃燒燃盡特性的試驗研究門河南職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報,2002,16(2):69-73.還配置了一個30W的鼓風(fēng)機。風(fēng)機安裝在爐體后側(cè)[9]王海濱.國外生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)與應(yīng)用[J].能源基地建設(shè)從風(fēng)機出來的風(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(dǎo)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(dǎo)·信息短波·經(jīng)二次配風(fēng)環(huán)出來,供沒有完全燃燒的揮發(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焊而成。及鋪裝技術(shù)展覽會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(mào)易盛會,“第十揮發(fā)物混合均勻進而充分燃燒。二次配風(fēng)環(huán)四周均勻?qū)弥袊鴩H地面材料及鋪裝技術(shù)展覽會”將于2009年3月分布有若干個螺旋配風(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!此次展會的火焰的作用,以提高火焰沖刷鍋底的時間和熱效率。規(guī)模將進一步擴大,屆時共有85個館同時展出,展覽總面積預(yù)計達到97750m2,將吸引1100多家來自亞洲和世界各地的次配風(fēng)環(huán)為圓臺狀,其上開有螺旋配風(fēng)槽的蓋可以地材生產(chǎn)企業(yè)前來展示公司的產(chǎn)品和形象,預(yù)計將有42000取下來。名專業(yè)買家和觀眾到場采購、參觀2.8爐體壁、保溫層和爐體外殼2009年展會面積的進一步擴大,使得展品牧過去更進一根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)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(qū)。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(qū)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。上爐口的保溫層觀眾免費預(yù)登記及更多展商信息請訪問大會官方網(wǎng)站:厚度為75m,爐箅上部的保溫層厚度為20mmwww.domotexasiachinanloor.com