秸秆成型燃料炉具设计与试验

以作物秸秆为原料制成的生物质颗粒燃料具有便于储存运输,燃烧热效率高等优点,可以用来替代煤炭作为农村家庭生活炊事与冬季取暖的主要能源。但生物质颗粒燃烧会排放较多的氮氧化物,目前生物质脱氮一般应用于大型工业炉内,农村家用的生物质锅炉基本没有氮氧化物处理装置。根据生物质燃料的燃烧特性,本文首先阐述了所设计秸秆成型燃料专用炉具的结构和关键燃烧技术,对玉米秸秆成型燃料进行燃烧试验研究。采用KM9106型烟气分析仪测量燃烧时烟气中NO、NO2和烟气氧含量。结果表明通过改变二次风的风量比例、进气位置、充气角度,在炉具内形成不同的风压射流,以强化热质传递,确保燃尽效果,有效控制氮氧化物的生成与排放。试验结果表明,当一、二次风量比例为3∶1、扰流形成的风压射流配送二次风时,秸秆成型燃料烧温度最高,燃烧充分,满足高效清洁燃烧要求。

焦粉与秸秆混合成型燃料等温燃烧特性研究

利用自制的恒温热重实验装置对焦粉与秸秆混合成型燃料进行等温燃烧试验,分别研究了焦粉与秸秆掺混比为90∶10、85∶15、80∶20、75∶25、70∶30时,在800℃、900℃、1000℃下的燃烧特性,并根据等温燃烧法得到成型燃料的反应动力学参数。结果表明:温度上升和秸秆比例增加都会使燃料的燃烧速度加快,燃尽时间显著减少;5种混合成型燃料等温燃烧的反应级数在0.9~2.0;反应活化能和指前因子都随着秸秆掺混比例的增加而降低,从25%增加到30%时两者会有一个大幅度降低的突变。

商业生物质成型燃料燃烧颗粒物排放特性分析

为探究商业成型燃料燃烧颗粒物排放特性,采用立式固定床反应器进行砂光粉、棉秆、竹屑的燃烧试验,分析燃烧颗粒物粒径分布规律和主要元素组成,并探讨各元素含量对颗粒物排放的影响。结果表明:PM 10的排放量从高到低依次为棉秆、砂光粉和竹屑,排放量分别为27.76,20.83和9.65 mg/m^(3)。3种成型燃料产生的颗粒物均以亚微米颗粒物PM 1为主,PM 1在PM 10中占比均超过90%。其中,PM 1主要以碱金属氯化物和硫化物为主,PM 1-10主要以Ca、Mg硅酸盐为主。相关性分析表明生物质灰含量与PM 1排放量正相关,而Mg+Ca的质量分数、(Mg+Ca)与Si物质的量之比与PM 1-10排放量正相关。

向日葵秸秆固体燃料成型工艺及储运条件优化

向日葵在北方被广泛种植,其秸秆纤维强度高、油性好,适于制作固体燃料。为提高燃料成型效果,降低储运过程中燃料损耗率,采用田口法优化成型工艺参数,提高燃料品质。试验模拟储藏环境研究储藏湿度对燃料表面形貌、密度、全水分及磨损率的影响,确定储藏条件。以LBT-5024型振动台模拟运输振动状况,研究燃料包装材料和运输振动频率对向日葵秸秆固体燃料振动后质量缺损的影响,确定最佳包装材料及合理的振动频率。结果表明,向日葵秸秆固体燃料成型工艺参数对密度的贡献率分别为含水率59.26%、温度1.59%、压力32.96%及粒径0.59%,最佳工艺组合是含水率9%、温度110°C、压力120 MPa、粒径0.16~0.63 mm,为保证固体燃料的物理品质符合使用要求,储藏湿度<60%RH,包装材料的选择顺序为铁箱>木箱>蛇皮袋>纸箱,运输过程中应将振动频率控制在2 Hz左右。

玉米秸秆氨化预处理制备成型燃料试验

农作物秸秆是一种丰富的可再生资源。但由于其组分的差异,利用传统成型方式制取成型燃料时普遍需要高温高压条件,存在能耗高、模具磨损严重的问题,而常温成型的燃料品质又较低。为降低能耗和磨损且获得高品质的成型燃料,并探索对玉米秸秆进行氨化预处理制备成型燃料的可行性,采用单因素试验设计,分别研究氨化加水量、尿素添加量、废弃大豆粉添加量、氨化温度、氨化时间对成型燃料密度和抗破碎性的影响。试验结果表明:尿素添加量和氨化温度对成型燃料的密度和抗破碎性影响较大,氨化加水量对成型燃料的密度有一定影响,废弃大豆粉添加量对成型燃料的抗破碎性影响较大,氨化时间对成型燃料的密度和抗破碎性影响较小。

秸秆成型燃料生产应用的关键问题探讨

秸秆成型燃料(strawdensificationbriquettingfuel,SDBF)的研究在中国已有二十多年的历史,但中国SDBF现有的年产量仅有十多万吨,是中国原料年产量的万分之一,是世界年产量的2.5%,形成这种局面的主要原因是生产中的几个关键问题一直没有受到重视。通过十余年的潜心研究,作者认为:要在中国实现SDBF规模化生产,必须认真解决好四个问题:一是资源收集和储运的高成本问题;二是成型机快速磨损问题;三是燃烧设备中受热面飞灰沉积和腐蚀问题;四是原材料脱水问题。该文在分析SDBF成型机理和实际应用案例的基础上,对四个问题的影响因素和成因进行了探讨,提出了解决这些技术难题的办法和中国生物质成型燃料规模化发展的模式和建议。

玉米秸秆成型燃料生命周期评价

为了定量解释以秸秆为原料的成型燃料的节能和温室气体减排潜力,从能源消耗和环境排放出发,分析了玉米秸秆的生长、运输、压缩成型,成型燃料运输、燃烧利用等单元过程,建立了秸秆成型燃料的生命周期能源消耗、环境排放分析模型。以5000t/a的秸秆成型燃料生产厂为例,评价了其生命周期能耗和环境排放。结果表明:秸秆运输、压缩成型、成型燃料运输等环节都需要消耗能源,其中,压缩成型的能耗最大;秸秆固定的二氧化碳量为生命周期排放出二氧化碳的96.6%,在很大程度上减少了温室气体的排放。利用生命周期分析秸秆成型燃料,得出其相比化石燃料具有较大的减排优势,为秸秆成型燃料利用提供了基础性数据。

300MW燃煤机组混燃秸秆成型燃料的试验研究

该文利用已有制粉系统对成型生物质进行磨制并送入炉内燃烧,在300MW煤粉炉内实现了生物质的规模化利用。试验对生物质可磨性及磨煤机安全性进行分析;研究生物质混燃对火焰、温度、锅炉效率及污染物排放的影响。研究表明:辊式磨煤机和直吹式制粉系统,可用于成型生物质的磨制输送;生物质燃烧器喷口火焰稳定;生物质混燃工况下的炉膛上部温度分布和排烟温度,均比纯烧煤粉时更低;煤粉炉在混燃生物质的工况下运行时,锅炉效率略有下降;生物质混燃相对于纯烧煤粉,NOx和SO2均有所降低。该文研究对生物质在我国现有大容量煤粉炉上的直接混燃具有指导意义。

秸秆成型燃料锅炉的研制

根据秸秆成型燃料特性,通过设计和试验研制出适合于秸秆成型燃料燃烧的专用锅炉.锅炉采用双层炉排结构,具有消烟除尘作用,燃烧效率高,气体及固体不完全燃烧损失小,排烟中的烟尘含量,氮氧化物及SO2含量低,符合国家锅炉的污染物排放标准要求.

秸秆成型燃料锅炉燃烧机设计及试验研究

为解决目前生物质成型燃料燃烧机燃烧效率不高、尾气烟尘大、炉排易结渣且难以清除等问题,设计了处理量为500 kg/h,并采用分段燃烧方式的新型成型燃料燃烧机,进行了蒸汽锅炉供热试验。结果表明,锅炉功率5 300 MJ,燃烧效率99.36%。尾气中CO 0.001 45%,SO2、NOX等酸性气体为0.01%和0.06%。自动破渣除渣器可以将秸秆灰渣连续破除,有效防止了炉排结渣。

秸秆成型燃料锅炉炉膛气体浓度分布规律的试验与分析

为了评价秸秆成型燃料锅炉设计与运行水平,实现锅炉优化设计与安全、稳定、经济运行。采用直接测量方法,在锅炉正常燃烧情况下(排烟处过剩空气系数pαy为2.2),对该文作者设计的双层炉排秸秆成型燃料锅炉炉膛气体浓度分布进行试验,试验得出锅炉炉膛内CO2,O2,CO气体浓度在炉膛高度方向及深度方向的变化规律,并以此分析燃料层内干燥、干馏、氧化、还原、灰渣层厚度。在pαy为2.2时双层炉排秸秆成型燃料锅炉炉膛气体的浓度分布较合理,实现了锅炉安全、稳定、经济运行,锅炉的燃烧效率可达98.20%,热效率可达74.39%;同时该锅炉具有消烟除尘作用,为秸秆成型燃料锅炉燃烧设备进一步的优化设计及运行调整提供依据。

秸秆固体成型燃料与颗粒饲料的对比

中国农作物秸秆资源丰富,为研究剩余秸秆的能源和饲料2种转化利用途径,对秸秆固体成型燃料和颗粒饲料性能和用途、加工原料和工艺过程等进行对比研究。结果表明,秸秆固体成型燃料和颗粒饲料的原料成分、工艺路线和工况均不同,对成型设备的磨损不同,秸秆固体成型燃料的生产工艺路线较短,工况较复杂,关键部件达不到设计使用寿命,增加了维修成本。为缩短秸秆固体燃料成型机设计周期,可借鉴颗粒饲料使用的环模式成型机的成型原理进行结构和部件的优化。因此,颗粒饲料成型机不能直接生产秸秆固体成型燃料,需对关键部件加以改进,并建议秸秆分级利用以适应饲料和燃料的不同用途。

玉米秸秆成型燃料单锅灶的设计与试验

为了解决农村日益紧张的能源问题和秸秆焚烧问题,根据目前农村的主要生活炊事习惯和玉米秸秆成型燃料的燃烧特性,研制了玉米秸秆成型燃料单锅灶。试验结果表明:该灶达到了国家的相关标准,燃烧比较稳定,利用清洁,有效的利用了玉米秸秆,对于解决玉米秸秆焚烧的问题和改善居民炊事条件具有重要的意义。

玉米秸秆成型燃料的微观结构观察与分析

玉米秸秆成型燃料是生物质能利用的主要方式,选取具有代表性的玉米秸秆成型燃料作为试验对象,运用场发射投射电子显微镜(JEM-2100F)对其微观结构进行观察,通过对图像进行分析,压缩后的成型燃料致密程度显著增加,减少的是原生物质的孔隙率,其组织结构变得纵横叠加,且层与层之间的空隙较小,连接物无明显界线,结合紧密,断面的形成有相互牵拉的迹象;通过计算分析,玉米秸秆致密成型燃料的相对孔隙率为22.8%,因此,在燃烧过程中应增加氧气的供应量与燃料强制混合。研究为成型燃料燃烧机理的研究提供实验依据,是成型燃料燃烧设备和加工设备设计的重要理论基础和设计依据。

玉米秸秆成型燃料结渣特性试验与分析

根据燃料结渣特性测定方法和燃料灰渣分析方法及有关判别法则,对玉米秸秆成型燃料燃烧的结渣特性进行了试验与分析.结果表明,玉米秸秆成型燃料具有中等结渣与沾污倾向,为玉米秸秆成型燃料燃烧设备的设计提供了理论依据.

秸秆成型燃料双胆反烧炉的设计

根据秸秆成型燃料的单颗粒燃烧试验,分析了秸秆成型燃料的燃烧速度、燃烧机理和燃烧动力学特性,总结了秸秆成型燃料的燃烧规律,并根据秸秆成型燃料燃烧特性,研制出适合于生物质秸秆成型燃料燃烧的双胆反烧锅炉.该锅炉采用双层炉排反烧结构,可使成型燃料连续稳定燃烧,同时基本上解决了秸秆燃烧的结渣、飘尘问题.试验结果表明:该锅炉燃烧效率高达99.23%～91.75%,而且烟气中的烟尘含量,氮氧化物及二氧化硫含量远低于国家锅炉的污染物排放标准要求.

玉米秸秆成型燃料孔隙率对燃烧效果的影响

采用自制的孔隙率测定装置对玉米秸秆成型燃料的孔隙率进行测定，并进行了燃烧性能试验．结果表明，不同相对孔隙率的玉米秸秆成型燃料本身的孔隙中含有的空气对燃烧产生一定的影响，在10～20MPa压力下，玉米秸秆成型燃料具有较好的压缩成型性能和燃烧性能，符合生物质成型燃料的使用条件．

秸秆成型燃料锅炉的热损失试验及分析

根据GB/T15137-1994工业锅炉节能监测方法,在不同风门开度(最小风门、较小风门、较大风门、最大风门)4种工况下,分别对作者设计的双层炉排秸秆成型燃料锅炉的热性能进行试验.结果表明,在较好工况下,双层炉排秸秆成型燃料锅炉的燃烧效率可达97.81%～98.20%,热效率可达64.78%～74.39%;与单层炉排相比,燃烧效率提高4.49%～5.15%,热效率提高10.72%～11.60%.同时该锅炉具有消烟除尘作用.

秸秆厌氧发酵改性制备成型燃料试验

针对秸秆压缩成型存在设备磨损严重和厌氧发酵面临的抗生物降解屏障,提出了一种秸秆厌氧发酵改性制备成型燃料的思路并进行了试验研究。以玉米秸秆为原料,在总固体质量分数12%和中温38℃下对原料分别进行为期10和20d的厌氧发酵,发酵后的沼渣经粉碎和干燥后于100℃、6MPa条件下压缩成直径10mm的颗粒燃料。试验结果表明:经过10和20d的发酵,玉米秸秆所含能量仅有14.49%和32.01%转移到沼气中;沼渣弹筒发热量分别达到18.01和18.05MJ/kg,高于原料的17.02MJ/kg;沼渣挥发物质质量分数为74.08%和72.63%,比原料的81.02%分别下降了8.6%和10.4%;沼渣木质素质量分数为16.98%和17.92%,比原料的13.65%分别增加了24.4%和31.3%;沼渣苯醇抽提物质量分数为5.66%和4.86%,比原料的7.52%分别降低了24.7%和35.4%。成型试验结果表明:沼渣制成的成型燃料松弛密度分别为1.041g/cm3和1.150g/cm3,比未发酵秸秆的1.019g/cm3分别提高了2.2%和12.86%。厌氧发酵改性有助于提高秸秆成型性能、制粒达到相同松弛密度所需的压力较小,有助于降低成型过程设备磨损,且基于上述思路形成的气固二元燃料生产工艺,使秸秆的转化利用不再受制于抗降解屏障,值得深入研究。

玉米秸秆成型燃料锅炉的设计与试验研究

根据玉米秸秆成型燃料特性 ,通过详细的热工计算及一定加工工艺研制出适合于玉米秸秆成型燃料燃烧的专用锅炉 ,这种锅炉采用双层炉排结构 ,具有消烟除尘作用。不但燃烧效率高 ,气体及固体不完全燃烧损失小 ,而且排烟中的烟尘质量浓度 ,氮氧化物及二氧化硫体积分数低 ,符合国家锅炉的污染物排放标准要求。