工业用秸秆生物质颗粒燃烧机设计

农作物秸秆和林业废弃物经气化炉产生可燃性气体，再通过净化、储存稳压和管道输送可为用户提供气体燃料。对于我国这样一个农业大国，农作物秸秆是当前生物质资源的主要原料，所以生物质气化技术应主要研究秸秆气化技术。目前生物质气化技术的应用主药液加2%蔗糖液浸泡效果，插条的成活率高达92 0%，而对照组的插条成活率只右40 0%，见表Z

①搭建遮阳网进行祁连圆柏嫩枝扦插育苗，设备简

单，操作方便，生产周期短，单位面积产苗量高。

②ABT2号生根粉是一种生根促进剂，能促进插条切口愈合，缩短生根时间。尤其是浓度为lOCknL/L要集中在农村炊事用能和生物质发电，直接用于工业供热在我国还处于起步阶段，河南农业大学可再生能源开发试验室（农业部重点试验室）研制的BCT-1型生物质生物质燃烧器供热负荷为lOOkW，至今已连续3年为烤烟房供热，可完全满足供热要求田。生物质生物质供热利用的关键技术是生物质燃烧装置的开发。由于生物质加既蔗糖液浸泡2h后，扦插的苗木成活率高达9T/6苗木生长的平均高度增加Q 1n,平均增高率力22铫。

③不同浓度药液加20/6蔗糖液在相同浸泡时间处理对插条生长高度的影响。调查结果表明，经药液处理的苗木比未处理的苗木长得高。其中也是以1 0 Ck-nL/L加20/6蔗糖液处理的苗木平均生长高度，比对照组的苗木平均增高Q 13m，平均增高率为22 4%

气化技术的使用范围远远小于其它气体燃料，使得生物质生物质燃烧器的开发也相对落后。开发大负荷生物质生物质燃烧装置是生物质气化技术由农村简单炊事向大规模工业化应用的前提。

1秸秆生物质基本特性

秸秆生物质是一种特殊的生物质，其特点是热值较低而比重较大，流量特性及燃烧特性都有其自身的规律性，不同于其它城市用生物质。因此必须根据秸秆生物质固有的特性进行设计计算来确定秸秆生物质燃烧器的各部分尺寸。

秸秆生物质主要由CO、C02. H2. N2和CH4等成分构成，其中可燃成分为CO、CH4和H。。由于秸秆气化过程中一般是以空气作为气化介质，造成其生物质成分中C02、Nz含量偏高致使生物质热值下降，固定床秸秆生物质的低位热值为4000-、5200kjff13。“贝龙”牌BLJQ-X型系列秸秆气化机组产出的秸秆气化生物质主要成分见表1。生物质中主要气体成分组成及其燃烧特性是决定燃烧器结构形式和基本尺寸的主要因素，生物质中可燃成分的变化直接影响燃烧器的燃烧效果。

L3秸秆生物质火焰特性

由于秸秆生物质的可燃成分中碳含量很低，燃烧火焰多为淡蓝色，燃烧火焰的辐射强度低于燃煤和燃油团，使传统燃烧器的光敏传感器不能正常响应，所以传统燃烧器的控制单元无法应用于秸秆生物质。

L4秸秆生物质着火浓度极限及燃烧理论空气量

根据秸秆生物质的可燃组分并参照各单组分可生物质体的着火浓度极限，由式（勿和式（9囡可计算秸秆生物质的着火浓度极限L%）和燃烧理论空气量V(m3 M3)。

将各单一可生物质体的着火浓度极限代入式（勿得秸秆生物质着火浓度的极限分别为L下限=15 30和L上限=8Cl69%。

根据表1所列酌数据进行计算，可得出以下几种秸秆生物质的物理和燃烧性能参数：

Ll秸秆生物质着火温度

秸秆生物质中主要可燃成分CO在H。和CH。存在的条件下燃烧属于分支链式反应，大量C0。N2等气体存时燃烧反应链中的活性粒子失活，引起燃烧速率降低甚至终止囡。由此导致秸秆生物质的点火温度升高，同时由于秸秆生物质成分的不稳定也造成了生物质点火温度的多变性。相关文献研究表明，秸秆生物质的点火温度在70 0^-80fC之间图。

1.2秸秆生物质火焰传播速度

2 1主要技术参数

本研究设计主要是为了设计秸秆气化生物质设备以替代原有的其它燃料燃烧加热设备，为年产2万tt物质燃油的生物质热裂解液化装置提供所需热源。若年产2万tt物燃油，每年技300天（每天24墒计算，再考虑原料的转化率（按6 0%计算）、损失率（可按5%计算）和含水率（按1铫计算）因素，则通过计算可获得生产过程各主要参数为：干秸秆原料117t热载体原料（沙子）4& 75t热载体由448C加热到60fC所需热量9336 6kj,燃烧机功率2 593avIW。

2 2燃烧机供气方式

由于秸秆气化生物质燃烧性能较差，燃烧机功率较大，所需生物质流量很大，故对空气流量和其混合方式要求较高。本燃烧机采用蜗壳式旋流提供空气，即生物质燃烧所需要的空气全部由鼓风机一次供给，这样既可以控制空气与生物质的流量，又可以增大燃烧机热负荷调节的范围。

秸秆气化生物质的供给采用周边和中心混合供气的形式，生物质由周边供气管和中心供气管上的四排生物质喷子L垂直喷入旋转的空气流中，两者强制混合后进入火道燃烧。生物质射流的流量和与其接触的空气流量之间应按一定的比例控制，对于单向流动的空气流，容易实现生物质流在空气流中的均匀分配。当空气流旋转时，空气的主要质量集中在空气通道的周边上，因此生物质的主要质量也应分配在周边上，以保证生物质在小的过剩空气条件下完全燃烧。空气旋转时，空气通道中间存在回流区，燃烧产生的高温烟气在回流区还能够预热混合气体，起到稳定点火源的作用，保证燃烧机燃烧时不发生脱火现象。

该燃烧机设计的喷头热强度为40X103kW加2，喷头直径29Qnm。按照旋转空气流向，先后采用周边和中心供气，两次生物质供气相互叠加。燃烧机主要结构如图1所示。

2 3点火方式选择

由于秸秆生物质着火点高且着火浓度下限( 15. 3%)远远高于煤气(5-3%)、天然气(4 5%)和液化气(9.0%)气体的着火浓度下限，使得依靠普通高压点火或借助其它生物质燃烧器的点火装置很难保证其正常点火。所以该秸秆生物质燃烧器采用柴油辅助点火，利用燃油燃烧器的燃油雾化和高压点火装置，以及柴油的燃烧火焰来点燃生物质，保证了秸秆生物质正常点燃和燃烧。

3小 结

通过计算分析可基本确定秸秆生物质燃烧机各部分结构及尺寸。该燃烧机燃烧充分，系统燃烧效率达98%以上，符合生物质燃烧器的基本要求，热负荷达到2_ EMW，点火稳定、节能、低污染。该燃烧器功率大，可直接用于工业供热，是一种工业用大功率秸秆生物质专用燃烧器。

生物质燃烧机，

生物质气化站，