生物质秸秆燃料热风炉发展与设计

生物质是一种宝贵的可再生资源,最常见的使用方式是直接燃烧产生热量。因此,设计一种生物质秸秆燃烧设备对于实现生物质能的高效利用,实现资源循环、绿色利用具有重要意义。通过对现有生物质秸秆燃烧热风炉基本结构与工作原理进行论述,并以列管式热风炉为例,基于反平衡法开展设计研究。研究结果对于实现生物质资源的高效利用提供一种新的发展思路。     

生物质热风炉技术研究

我国热风炉应用起源于20世纪70年代末,是利用燃料燃烧生成的热和空气进行热交换,从而产生热风,主要应用于采暖、炼钢、生产水泥、农畜牧业种植、食品烘干等领域.实际生产中,常见热风炉的燃料主要有燃气、燃油、燃煤、生物质、粉体混合几种,其中生物质由于其取材容易、资源丰富、含碳量低等优点,在我国能源结构中具有举足轻重的地位.对...     

生物质燃料脉动燃烧器的设计

将自激脉动燃烧技术应用于生物质燃烧,既能够提高生物质的燃烧效率,又能减少烟气污染物的排放量.针对生物质燃料与脉动燃烧设计中的问题,进行了有关生物质燃料脉动燃烧器设计的理论研究,分别对外形尺寸、炉膛结构、进料装置、炉箅子、清灰以及除渣装置等进行分析与设计.实验证明,所设计的燃烧器能够稳定与持续燃烧,炉膛温度保持在800～1 000℃之间,避免了高温结团和结渣的产生.     

压缩生物质颗粒旋流燃烧炉结构设计与数值模拟

针对目前生物质燃烧炉燃烧效果和设备成本的之间的矛盾,在压缩生物质颗粒燃烧炉的设计中引入旋流燃烧技术,设计了一种压缩生物质颗粒旋流燃烧炉,并采用Fluent软件对设计的压缩生物质颗粒旋流燃烧炉的性能进行了数值模拟。研究结果表明:设计的压缩生物质颗粒旋流燃烧炉的性能能够满足小型工业企业和家庭用户的需求,同时能够有效降低烟气中CO的含量,烟气中CO含量远远低于国家标准要求。研究结果对改进生物质燃烧炉结构、提高生物质燃烧炉性能等方面具有一定的意义。     

生物质热风炉换热器结构优化与分析研究

在对生物质热风炉进行大量实验研究的基础上,为了提高设备的工作性能,在原换热器模型进行了增设折流板的优化设计。利用FLUENT软件建立了优化后换热器的三维模型,模拟了其管壳程流体的流动传热过程,得到了不同工况下的换热器温度场、流场分布图以及传热量、总传热系数等相关数据。将上述数据与原换热器模型的实验结果进行了对比分析,结果表明优化后换热器传热效果明显增强,验证了换热器结构优化的合理性和必要性,为相关产品的设计、模拟、优化及应用提供了有价值的参考数据。     

生物质热风炉的设计与试验

为解决传统燃煤热风炉浪费能源、污染环境以及热效率偏低等问题,研制了一种生物质热风炉。采用螺旋翅片管换热器对流换热与炉膛辐射换热技术,对生物质热风炉的炉膛、炉排及热效率等分别进行了参数设计计算,并以生物质颗粒为原料,在样机上进行了各项实验。试验结果表明,该生物质热风炉能够充分燃烧生物质颗粒,换热量为588888kJ/h,换热效率为72%,具有环保、节能、节省成本的优势,符合国家关于热风炉标准要求,适合蔬菜、粮食等农产品的烘干。     

生物质热风炉风量控制探究

我国每年生物质资源总量折合成标准煤约4.6亿t。生物质作为清洁能源可以满足国家环保技术指标的要求,同时还可以带动生物质产业的发展。针对1 t型生物质热风炉做风量控制研究,为今后研制专用的生物质热风炉炉具提供技术支持。     

梯度链条式生物质气化炉数值模拟

梯度链条式生物质气化炉按照气化规律从空间上将生物质气化过程分为4个阶段,可实现对各气化阶段气化条件进行控制。为此,对梯度链条式生物质气化炉进行数值模拟,通过改变ER,计算出不同ER下床层顶部各组分的温度和浓度分布及炉膛气相的气化特性。模拟结果显示:气化合成气出口温度622.24℃;气化合成气中CO为13.81%、CH4为3.26%、C2H4为0.601%、C2H6为0.002%、CnHm为10.936%、H2为3.82%;碳转化效率为75.1%,低位热值为5 501k J/Nm3,气化效率为57.56%。该气化效果比下吸式固定床气化炉、固定床气化炉及鼓泡床气化炉空气气化效果好。     

节能环保型生物质热风炉结构设计

针对现有热风炉存在热效率低、燃烧不充分和污染环境等问题,设计了一种节能环保型生物质热风炉,主要包括给料系统、燃烧系统、换热系统、除尘系统、箱体及控制部分。该节能型生物质热风炉能连续提供恒温、恒压和无尘的热空气,废热烟气排放无污染,可用于干燥和采暖,应用前景广泛。      

生物质流化床气化反应过程数值模拟

建立了二维生物质流化床气化炉模型,模型包括气相质量、动量和能量守恒,热解过程动力学采用一步反应模型,气固均相与非均相反应采用物质输送模型,重点考察了颗粒在炉内的运动和热解气化过程,分析了温度和当量比对燃气组分的影响,并对模拟结果与实验结果进行对比验证.结果表明:颗粒在炉内的运行时间约为2.15s,0.8s左右时颗粒进入稳定的流化环境;CO2和CH4摩尔分数沿y轴方向逐渐将低,而CO和H2摩尔分数沿y轴方向不断增加.在不同温度和当量比条件下,模拟所获得的H2、CO、CH4和CO2摩尔分数与实验结果具有良好的一致性.     

生物质成型燃料热风炉燃烧室的设计与研究

针对国内外现有的生物质成型燃料燃烧设备,存在燃烧效率低、炉膛温度过高、积灰和结渣严重、不适合块状和棒状成型燃料的燃烧等问题,通过对国内外生物质成型燃料热风炉燃烧室的研究和借鉴,设计了新型生物质成型燃料热风炉的燃烧室。该新型生物质热风炉的燃烧室只是热风炉的燃烧部分,需要和独立的换热器配合使用。在我国可用于生产颗粒状成型燃料的木屑很少,但拥有大量的可生产块状和棒状成型燃料的作物秸秆。该新型生物质成型燃料热风炉的燃烧室主要是为了适应块状和棒状成型燃料的燃烧而设计,也可用于部分颗粒状成型燃料的燃烧,主要由进料机构、燃烧室部分和炉灰清除机构组成,实现了块状和棒状成型燃料的自动进料及炉灰的自动清除。该生物质成型燃料热风炉的燃烧室可有效减少固体燃料和挥发分气体的不充分燃烧,可将炉膛的温度控制在一定的范围内,减少了积灰和结渣的产生,并能有效地去除积灰和结渣。     

木质成型燃料取暖炉燃烧数值模拟与优化

为了强化木质成型燃料取暖炉燃烧效果,减少污染排放,提高采暖炉热效率,引入旋流燃烧技术,提出新型木质成型燃料旋流炉排燃烧器。数值模拟取暖炉在不同过量空气系数和不同炉排二次风入口角度条件下,炉内速度场、温度场、浓度场的变化。结果表明:通过旋流二次风产生高温回流区,有效强化了燃烧,提高了炉膛有效利用面积;过量空气系数为1.5、二次风入口倾角为30°时,燃尽率高,烟气温度分布均匀,污染少。     

生物质颗粒热风炉及粮食烘干的设计与应用

机械化粮食烘干中采用生物质燃料以替代常规能源,对节能减排、降低成本、提高粮食品质具有重要意义。设计了一套生物质颗粒热风炉并与谷物烘干机耦合,通过自动控温系统调节热风温度,以获得高品质谷物。生物质颗粒在时间继电器控制下自动进料,在炉膛内部设计一次进风和二次进风口,颗粒燃料的挥发分充分燃烧,提高了热风炉的输出热功率。设置了故障报警、远程监控系统,提高了设备的智能化程度。在谷物烘干厂进行性能试验,结果表明该成套设备运行稳定,性能指标优良,验证了设计的合理性;经济效益分析表明,利用生物质颗粒热风炉烘干谷物成本较低,具有明显的经济效益和推广应用前景。     

炉灶一体式生物质气化炉灶头的结构设计及燃烧热性能测试

针对炉灶一体式生物质气化炉燃气压力小、低位热值偏低的特点,设计了与气化反应器配套使用的灶头装置,并对该灶头进行了燃烧热性能测试。试验结果表明:该灶头可保证生物质燃气稳定燃烧,二次风流量为0.0128m3/min时,热效率高达36.58%,火力强度高达2.85kW,且无回火和黄烟现象产生。     

生物质热解气燃烧装置设计与燃烧特性试验

针对目前生物质热解气中焦油去除困难、焦油能量难以利用等问题,结合现有燃气燃烧器相关技术,开展了生物质热解气直接燃烧技术研究与试验。燃烧器理论耗气量为2~5 m~3/h,通过理论计算确定了燃烧器参数,设计了卧式燃烧室并安装烟气催化裂解装置及烟气检测装置,搭建了热解气燃烧试验平台,并对热解气的燃烧特性进行了试验研究。以花生壳为原料,在碳化温度500℃、滞留时间30 min的条件下进行连续热解碳化,产生的高温热解气直接通入燃烧设备。结果表明,燃烧设备性能较好,热解气燃烧过程稳定,燃烧效率达到98.5%,在催化剂的作用下,燃烧效率提高到98.9%,满足设计要求。     

小型生物质直燃炉结构设计

基于目前现有生物质燃烧炉的燃烧效率低,且燃烧过程中焦油生成过多等问题。以高效率燃烧方式的薄层燃烧为该小型生物质直燃炉的主要燃烧方式,大大提高燃烧效率的同时,有效较低焦油与烟尘的产生,并且采用螺杆输送装置对炉膛进行持续供料,实现稳定的不间断燃烧,为成功解决农村生物质燃料浪费及环境污染起到积极作用,为新形势下的能源可持续发展提供思路。     

生物质颗粒直燃炉灶设计与试验

针对当前生物质燃烧炉灶热效率低、火力强度达不到要求、供风不充足燃烧不完全、功能单一等问题,依据集中供餐炊事对清洁生物质颗粒燃料炉灶的需求,研制了一种以层燃为燃烧方式,集炒菜、蒸饭、烧水、供热等功能于一体的生物质颗粒直燃炉灶。运行性能试验结果表明:该炉灶的炊事热效率为42.9%,综合热效率达70.7%,炊事强度为14.1 k W,烟气排放指标低于国家标准,生物质颗粒燃烧较为充分,可为以生物质颗粒为燃料的集中供餐炊事炉灶的设计与应用提供科学参考。