生物质成型燃料双层炉排锅炉温度场试验研究.pdfVIP

能源研究与信息 第 22 卷 第 2 期 Energy Research and Information Vol. 22 No. 2 2006 文章编号: 1008-8857 (2006)02-0069-06 生物质成型燃料双层炉排锅炉温度场试验研究 侯中兰 1, 2, 郭前辉 1, 贾孟立 1, 陈夫进 1 (1. 河南农业大学 农业部可再生能源重点实验室, 郑州 450002; 2. 黄河科技大学 工学院, 郑州 450005) 摘 要: 生物质能是极具开发潜力的可再生能源。生物质直接燃烧技术的深入研究及锅炉技 术的成熟和锅炉类型的多样化为更好开发生物质能源创造了条件。生物质成型燃料与原生物 质及煤相比燃烧性质有较大差别，依据该燃料的特点采用双层炉排层燃锅炉。根据有限元分 割成型原理布置测点，用热电偶温度计和红外测温仪测出各点温度，得出各个方向温度分布 图，并对其进行分析比较，为水冷壁的合理布置、进风量选择及锅炉稳定燃烧、经济燃烧提 供理论依据。 关键词: 生物质成型燃料; 双层炉排锅炉; 温度场 中图分类号: X705 文献标识码: A 在众多的可再生能源中，生物质能以其资源储量丰富、清洁方便和可再生的特点，具有 极大的开发潜力。美国、日本、巴西及印度都相继制定了各自的生物质能源研究开发计划[1~2] . 就我国的基本国情和生物质利用开发水平而言，生物质直接燃烧技术无疑是最简便可行的高效 利用生物质资源的方式之一[3] 。生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应速度以及燃烧产物 [4] [5~7] 的成分与化石燃料相比存在较大差别 。目前，根据所采用生物质燃料种类及特性的不同 ， 甘蔗渣锅炉、生物质废料流化床锅炉、垃圾焚烧炉、稻壳流化床锅炉及燃木屑、木粉等新型锅 炉应运而生[8~11] 。锅炉技术的成熟及锅炉类型的多样化为生物质燃料代替煤作燃料创造了条件。 生物质成型燃料是经过高压而形成的密度为块状燃料，其结构与组织特征决定了它的燃 烧性质优于原生物质，同时也不尽同于煤[12~13] 。为了较好反映该燃料的燃烧特性并使排烟符 合环保要求，提高锅炉效率，本试验采取双层炉排锅炉[14~16] 。其中炉膛温度直接影响炉膛均 匀燃烧程度及经济燃烧性，同时也是锅炉布置受热面的重要依据。通过对温度场的试验可以找 出温度分布规律，确定最佳燃烧状态，同时也可以找出燃烧设备存在问题，为炉膛优化及燃烧 [17] 设备改进提供依据 。 1 试验内容 1.1 试验设计 该锅炉为双层炉排，上炉膛放料上炉门打开，安装在下炉门后墙的风机把空气从上炉门 收稿日期：2005-10-22 作者简介：侯中兰(1980-)，女(汉)，讲师，hzlan626@163.com 。 70 能源研究与信息 2006 年 第 22 卷 口吸入上炉膛并由上至下经过燃料层，与燃料发生燃烧反应后，烟气被风机抽走。所用的生物 质块直径约为 120 mm。 以炉膛为研究对象，适当选取炉排一端为原点，分别以炉膛的深度方向、高度方向及宽 度方向为 X 、Y、Z 轴。根据有限元分割方法将炉膛分为若干截面，每个方格的对角线交叉点 即为某个截面内某个测点的位置。本试验装置考虑到实际加工情况，在炉膛右侧对称线上留下 35 个孔，主要研究炉膛对称线上温度场情况。 燃烧设备分别在四种工况下燃烧[18] ：工况 1 apy=1.6 ，工况2 apy=2.2 ，工况 3 apy=3.2 ，工 况 4 apy=4.4 ，其中apy 为排烟处过量空气系数。 1.2 试验设备[19] (1) 铂铑-铂铠装热电偶，测温范围 0℃~ 1 200℃，分辨率 1℃，稳定度±2 ℃，响应时间 10 s，环境温度-10~50℃，湿度 ≤ 85%。