摘 要：為治理城市環(huán)境污染，國家禁止城市的小型鍋爐燃燒原煤，但取而代之的燃油、燃氣鍋爐其使用成本卻相對較高。隨著生物質(zhì)顆粒能源的發(fā)展，產(chǎn)能的迅速提升，用于小型鍋爐的木質(zhì)顆粒燃燒器的研究受到重視。木質(zhì)顆粒燃燒器的使用既能減少污染，又能降低成本。本文針對小型鍋爐用木質(zhì)顆粒燃燒器的結(jié)構(gòu)進行研究和設(shè)計。實踐證明，該結(jié)構(gòu)能有效防止燃燒器燃燒過程中易結(jié)渣和燃燒效率低的弊病，
木屑顆粒機壓制的木質(zhì)顆粒燃料如下所示：
1、引言
鍋爐容量越小，熱效率越低，燃燒越不完全，生成的煙塵量也越多，大氣污染就越嚴重。因此，為減少排放，城市小型鍋爐禁止燃燒原煤，以提高空氣的質(zhì)量。取而代之的燃油、燃氣鍋爐，雖然使用方便，燃燒充分，排放較少，對環(huán)境的污染較小，但使用成本過高。
近年來，隨著新能源的開發(fā)與利用，生物質(zhì)燃料的利用量逐步擴大。木屑顆粒機壓制的木質(zhì)顆粒燃料作為典型的生物質(zhì)固體成型燃料之一，具有容易點火、能源密度高、高效、潔凈、二氧化碳近零排放等優(yōu)點，可替代煤炭等化石燃料應(yīng)用于炊事、供暖等民用領(lǐng)域以及鍋爐、發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域2。另外，木質(zhì)顆粒燃燒器可通過實現(xiàn)自動控制以及連續(xù)自動燃燒，更能廣泛應(yīng)用于小型生物質(zhì)鍋爐、熱風(fēng)爐、采暖爐等小型設(shè)備中。木質(zhì)顆粒燃燒器在國外有些發(fā)達國家（如瑞典等）的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。我國的生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也很迅速，成型燃料技術(shù)已相對成熟，但相關(guān)的燃燒設(shè)備尚處于研究開發(fā)階段。特別是木質(zhì)顆粒燃燒器，存在自動化程度低、生產(chǎn)過程中污染氣體排放高、積灰結(jié)渣嚴重和生產(chǎn)過程環(huán)境惡劣等問題。因此本文針對木質(zhì)顆粒燃料的特性，采用多級配風(fēng)和旋轉(zhuǎn)燃燒室等措施，設(shè)計出一種能夠用于小型鍋爐的木質(zhì)顆粒燃燒器。
2、整機結(jié)構(gòu)與工作原理
為了提高木質(zhì)顆粒燃燒器的熱效率，使燃燒更為充分，減少煙塵量的生成，本木質(zhì)顆粒燃燒器采用回轉(zhuǎn)燃燒室和二次配風(fēng)。此外，還采用螺旋進料裝置控制進料量，以保證顆粒燃料的充分燃燒，控制結(jié)渣嚴重現(xiàn)象。
工作時，木質(zhì)顆粒從進料口8進入到進料螺旋管中，在進料螺旋機構(gòu)的作用下，快速、平穩(wěn)、均勻地推進到回轉(zhuǎn)燃燒室。在回轉(zhuǎn)燃燒室內(nèi)，燃料被干燥，然后進入燃燒區(qū)域，木質(zhì)顆粒完成一次燃燒所需要的空氣通過鼓風(fēng)機將源源不斷的氣流從回轉(zhuǎn)燃燒室的下部和環(huán)繞在燃燒床內(nèi)的燃燒盤上的小孔進入，并提供適宜的燃料／空氣比，營造理想的燃燒氛圍。在木質(zhì)顆粒的一次燃燒區(qū)域之后，在環(huán)繞整個燃燒室外的二次風(fēng)口處吹入二次風(fēng)。這些二次空氣使燃燒繼續(xù)進行，使燃燒更加充分，氣化的所有燃料在后燃燒室完全燃燒。
3、主要部件的設(shè)計
3.1回轉(zhuǎn)燃燒機構(gòu)
小型燃燒器容量小，燃料就不容易充分燃燒，燃燒不充分，生成的煙塵量就較多，燃燒效率也低。為了使燃燒器燃燒更加充分，燃燒器在燃燒室結(jié)構(gòu)和配風(fēng)上采取了一定措施，燃燒室采取回轉(zhuǎn)的形式，回轉(zhuǎn)燃燒機構(gòu)由驅(qū)動電機6通過鏈條傳動機構(gòu)7驅(qū)動回轉(zhuǎn)燃燒室2旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的速度不能太慢，太慢燃料停留在圓筒底部．不能起到翻轉(zhuǎn)的作用；旋轉(zhuǎn)的速度也不能太快，太快燃料會因離心力作用而貼緊燃燒室內(nèi)壁，正確的速度應(yīng)該使燃料在即將到達頂部時下落，使燃料在燃燒室內(nèi)不斷翻動。燃燒器內(nèi)壁上焊接一些傾斜的攪動筋板，隨著燃燒室的旋轉(zhuǎn)，攪動筋板確保燃燒床也在同時被攪動，增強翻動的效果，同時延緩燃料溢出的時間。回轉(zhuǎn)燃燒室能產(chǎn)生氣流紊亂，使燃料得到更加成分的燃燒，既提高了燃燒效率，也降低了廢氣的排放。燃料由螺旋進料機構(gòu)帶動，進入回轉(zhuǎn)燃燒室的底面小燃燒室（也是燃燒床）而不會離開燃燒室，直到燃料完全燃燒。
另外，回轉(zhuǎn)燃燒室的旋轉(zhuǎn)意味著燃燒床也是旋轉(zhuǎn)的，燃燒床帶動燃料旋轉(zhuǎn)，從而防止燃料在燃燒室底部產(chǎn)生結(jié)渣現(xiàn)象。同時，回轉(zhuǎn)燃燒室的回轉(zhuǎn)速度與進料速度可調(diào)節(jié)，回轉(zhuǎn)速度和進料速度合適的匹配可以使燃料得到理想的燃燒效率。燃燒器以一個恰當(dāng)角度安裝在鍋爐內(nèi)，這樣燃料能長時間的充分燃燒，所有的能量被釋放出來。
充足的空氣是燃料充分燃燒的必備條件之一，助燃的空氣是由安裝在燃燒器頂部的風(fēng)機5提供的，燃燒需要的空氣從燃燒筒的后部小孔吹入，提供自動點火時所需要的熱空氣，同時也提供一次進風(fēng)，與揮發(fā)份發(fā)生反應(yīng)。在一次燃燒區(qū)域之后，在環(huán)繞整個燃燒室外的個孔吹人二次風(fēng)，提供適宜的燃料／空氣比，這些二次空氣可能使燃燒繼續(xù)進行，使燃料的燃燒更加充分。
3.2進料機構(gòu)和點火裝置
燃燒室的供料要求平穩(wěn)、均勻、可調(diào)，這樣才能保證燃燒器的火力均勻。進料機構(gòu)由進料電機通過蝸輪蝸桿減速機構(gòu)驅(qū)動進料螺旋實現(xiàn)對燃燒室的平穩(wěn)均勻進料，進料量由進料螺旋的轉(zhuǎn)速和進料螺旋的結(jié)構(gòu)確定，改變電動機轉(zhuǎn)速就可以改變進料量。
燃燒器在開始啟動燃燒時，需要采用自動點火裝置。燃燒器啟動前燃料首先進入小燃燒室內(nèi)，熱風(fēng)槍通過焊接在進料螺旋底部的小鋼管將熱風(fēng)吹到燃料上，使燃料迅速點燃。燃料點燃后燃燒室旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機啟動，燃燒器工作，同時關(guān)閉熱風(fēng)槍。
4、結(jié)論
1)小型木質(zhì)顆粒燃燒器是燃油、燃氣燃燒器的理想替代品，采用這種小型木質(zhì)顆粒燃燒器既能減少有害氣體的排放，節(jié)約有限的煤炭資源，又能降低鍋爐的使用成本。
2)由于木質(zhì)材料的灰含量高，灰熔點低，燃燒過程中容易結(jié)渣，且燃燒效率低，小型燃燒器采用旋轉(zhuǎn)燃燒室和二次配風(fēng)機構(gòu)可以提高燃燒效率，減少煙氣的排放，并且能減少結(jié)渣現(xiàn)象的產(chǎn)生。
3)采用可變速電機控制進料量，可以調(diào)節(jié)火力的大小和燃料的燃盡程度；新型的熱風(fēng)槍點火機構(gòu)使燃燒器的使用更加實用、方便。
4)小型鍋爐用木質(zhì)顆粒燃燒器的研制，將更好地促進我國生物質(zhì)固體成型燃料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
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