安徽環態生物能源科技開發有限公司
地址:安徽廣德經濟開發區
固話:0563-6015999
0563-6015227
銷售一部:13635636389
銷售二部:13856357012
銷售三部:15385337080
今天是2022年5月24日 星期二,歡迎光臨本站 安徽環態生物能源科技開發有限公司 網址: www.soluhq.com
安徽環態生物能源科技開發有限公司
地址:安徽廣德經濟開發區
固話:0563-6015999
0563-6015227
銷售一部:13635636389
銷售二部:13856357012
銷售三部:15385337080
生物質能具有環境友好和可再生的雙重屬性,其 中,生物質固體成型燃料取之于農林廢棄物,燃燒特 性明顯改善,成為生物質能的主要利用方向之一[1-5]。 生物質顆粒燃料作為一種典型的生物質固體 成型燃料,直徑小于 25 mm,體積只有壓縮前的 1/8~1/6,且體積和質量較為均勻,流動性較強。 燃燒使用過程中,點火容易,燃燒高效,易于自動 控制,且 CO2 零排放,SO2 低排放[6-10]。 生物質顆粒燃料燃燒器是一種典型的燃燒生 物質顆粒的設備,在日本及歐洲一些國家應用比較 成熟,已經實現產業化經營[11-14]。 國外的顆粒燃料以木質為主,種類單一[15]。但 是中國生物質顆粒燃料原料種類多樣化[16],理化特 性差異大,不同顆粒燃料的燃燒特性有所不同,使 得生物質顆粒燃料燃燒器的燃料適應性不佳,造成 生物質顆粒燃料燃燒器使用范圍不廣等問題。目前,國內生物質顆粒燃料燃燒方面的文獻多 為研究顆粒燃料本身的燃燒特性,王惺等[17]、王翠 蘋等[18]利用熱重分析技術研究了多種生物質顆粒 的點火及燃燼特性,蘇俊林等[19]重點研究了玉米秸 稈顆粒的熱工特性,羅娟等[20]研究了生物質顆粒燃 料的燃燒特性及污染物排放特性,侯中蘭等[21]、袁 海榮等[22]研究了點火的影響因素,徐飛等[23]研究了 生物質顆粒燃料的熱風點火性能,總結了最佳點火 控制條件。 由于農作物秸稈具有周期性,為保證周年生 產,一般采取原料來源多元化的方式,而同一地區 不同種類的秸稈其特性差異較大[24],造成同一燃燒 設備需要適應多種生物質燃料。但是,設備制造后, 一般難以調整。因此,需要針對生物質燃料燃燒設 備的燃料適應性方面開展研究,明確運行工況。 羅娟等[20]、姚宗路等[25]的文章中均指出顆粒燃 料的灰熔融點、灰分值對燃燒的結渣情況等有影 響,同時,實際燃燒中,發現不同灰含量的生物質 顆粒燃料的燃燒狀態有很大不同。因此,本文將灰 分值作為選擇燃料的主要依據,探討不同灰分的顆 粒燃料的適應性。 本文擬基于農業部規劃設計研究院研制的 PB-20 型生物質顆粒燃料燃燒器[26-28],使用多種不 同灰分的生物質顆粒燃料,選取不同進料量,不同 風機轉速,測試燃燒器的熱工性能,分析生物質顆粒燃料燃燒的效率變化以及其成因,得出適用于 15~25 kW 生物質顆粒燃料燃燒器的燃料最佳匹配 進料和進風,為今后生物質顆粒燃燒設備的推廣研 究提供數據支持。
3.1 不同顆粒的燃燒熱損失分析 3.1.1 顆粒 1 的燃燒性能指標分析 試驗發現,顆粒 1 不管進料量、進風機轉速, 清渣量如何改變,燃燒均不能持續到 1 h 以上,燃 燒狀態變化較大,不能穩定測量熱損失,初步測定 效率在 60%甚至少于 50%,甚至在進料 5 kg/h 的情 況下,燃燒約 15 min 即熄滅,沒有試驗數據。原因 是顆粒 1 屬于高灰燃料(24.41%),發熱量低,燃 燒時熱量傳導差,結渣嚴重,使得火焰不能持續,如表 4 所示。這說明此類燃燒器并不適用于燃用高 灰分燃料,需要優化調整燃燒器結構。 3.1.2 顆粒 2 的燃燒性能指標分析 顆粒 2 燃燒時的清渣電機均為 3 r/min,啟停間 斷時間分別為:進料量 3 kg/h,轉 5 s/停 40 s;進料 量 4 kg/h,轉 5 s/停 35 s;進料量 5 kg/h,轉 5 s/ 停 30 s。顆粒 2 的 9 種工況結果如表 4 所示。 試驗結果顯示,顆粒 2 在進料 3 和 4 kg/h 時的 燃燒效率 η 均在 90%以上,且不同風機轉速時相差 不大;進料 5 kg/h 的 η 下降到 70%左右,且隨風機 轉速增加而增加。 進料 3 和 4 kg/h 的氣體未完全燃燒熱損失 q3 在 0.10%~0.27%之間,其過量空氣系數 α 在 1.48 以上,與進料量匹配較好,熱損失較小。進料 5 kg/h 的 q3,高至 18%以上,主要原因在于其進料量較高, α 在 0.92~1.13 之間,空氣量明顯偏小,與顆粒燃 料之間燃燒不充分,造成煙氣中 CO 含量偏高,進 而造成其燃燒效率 η 較低。 進料 3 kg/h 在轉速 2 800 r/min 時,固體未完全 燃燒熱損失 q4 有所增長,可能原因是進料量少,轉 速大,將部分燃料或燃燒中的顆粒物吹出燃燒筒, 造成飛灰中未燃盡的碳增加。此外,進料 5 kg/h 的 q4 在轉速 2 600 r/min 時,高于其他 2 種進料 4%以 上,且隨轉速增多而減小。主要是因為進料量增大, 且顆粒燃料含灰量比較高,空氣與固定碳混合不均 勻,燃燒不完全,產生較多的灰渣;轉速增加,則 空氣和固定碳混合的越好,使得 q4下降。 顆粒 2 的灰渣物理熱損失 q6整體較高,進料 3 和 4 kg/h 均在 0.05%~0.08%之間,進料 5 kg/h 在 0.08%~0.10%之間,主要是因為灰含量較大。 顆粒 2 在進料 3 kg/h 時煙塵排放量很高,轉速 2800 r/min 時,高達 393 mg/m3 。顆粒 2 灰分大,同 時進料 3 kg/h 時燃燒較為完全,灰分結成渣塊較小, 飛灰較多,由煙氣夾帶飛灰排出,造成煙塵量大, 轉速大夾帶飛灰更多,建議在煙道添加排煙過濾裝 置。進料 4 和 5 kg/h 的煙塵排放和煙氣黑度在國家 排放標準之內。 3.1.3 顆粒 3 的燃燒性能指標分析 顆粒 3 燃燒時的清渣電機均為 3 r/min,啟停間 斷時間分別為:進料量 3 kg/h,轉 5 s/停 60 s;進料 量 4 kg/h,轉 5 s/停 55 s;進料量 5 kg/h,轉 5 s/停 50 s。顆粒 3 的 9 種工況結果如表 4 所示。 試驗結果顯示,針對 η 而言,有隨著進料量增 大而減小的趨勢,進料 3 和 4 kg/h 的 η 均在 90%以 上,轉速對其影響較小,進料 5 kg/h 的 η 隨轉速增 大而提高,在 85.01%~87.76%之間。 顆粒 3 的 α 值均在 1.45 以上,相較于同等工況的其他顆粒是最大的,主要原因在于顆粒 3 通過 化學元素組成計算出的理論空氣量是最小的。進料 量 3 和 4 kg/h 的 α 均大于 2,其 q3在 1%以下,說 明空氣量與進料量比較匹配。進料 5 kg/h 的 α 則在 1.5 左右,相對空氣量較少,q3在 3%左右,比進料 3 和 4 kg/h 稍高,但不是影響 η 的主要因素。