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行业新闻

木材废料的燃烧技术及燃烧设备

木材废料的燃烧技术及燃烧设备

    七十年代以来,由于能源的紧张短缺,世界各国十分重视木材废料燃烧技术的开发和研究,美国、日本等一些发达国家,已广泛运用了燃烧木材废料的各种新型蒸汽锅炉和其他燃烧装置。近几年来,我国也越来越重视木材废料的开发利用,引进了一些将木材废料加工成燃烧料捧的技术设备以及燃烧木材废料的燃烧设备。南京林业大学研制成功的以木屑、刨花等木材废料为燃料的旋风燃烧炉,巳广泛应用于干燥木材。

    木材废料大致可分为森林采伐剩余物和木材加工剩余物。木材废料含有的主要元素是碳、氢、氧。与其他固体燃料比较,木材废料碳含量较低,仅为50%左右(干基);挥发物含量较高,可高达80%以上(干基)灰含量少,通常为1~5%;发热量比较低,低发热量一般在18840KJ] Kg左右(干基)。

    木材废料的燃烧是其可燃成分在高温下通过剧烈的氧化作用,放出大量的热量和光的过程。燃烧过程可分为三个前后相连的阶段:水份的蒸发;挥发物逸出并燃烧;固定碳的燃烧。木材废料进入炉膛,由于吸收热量而温度升高,首先水份蒸发;当温度开高到150~180℃时,大量挥发物进行热解释放;当温度升高到225℃时,挥发物开始着火并放热;当温度达270℃时,放热量迅速增加;当温度达400℃时,挥发物基本燃烬,这时剩余物有中间产物焦油和碳;当温度达500~580℃时,碳和焦油着火并燃烬;当温度高达780~850℃时,重碳氢化合物燃烧并燃烬,燃烧结束。

    为了使木材废料的燃烧过程顺利进行,并尽可能充分燃烧,提高燃烧效率,必须具备以下几个条件:

    1.降低木材废料的含水量。含水量高,不仅降低废材的发热量,而且阻碍废材本身温度的上升,致使着火速度和燃烧速度降低。当废材的含水量超过60%时,就不能维持稳定的燃烧。因此,60%的含水量是木材废料作燃料的极限含水量。

    2.木材废料的尺寸大小尽可能均匀。应把废材按尺寸大小分类,大块的废材应破碎,使其最大尺寸不超过50~70mm。

    3。供给充足而适量的空气。废材完全燃烧所必需的理论空气量,由废材的元素成分确定。但是,实际燃烧时,所供给的空气量不可能全部参加燃烧,所以实际供给的空气量比理论空气量多。实际供给的空气量与废材的种类、燃烧方式和燃烧设备结构的完善程度有关。对燃烧木材废料的锅炉来说,过剩空气量一般为25N50%,即过剩空气系数为1.25~1.5。

    4.保持足够高的炉膛温度。为了使废材能产生急剧的燃烧反应,保证一定的燃烧速度,炉膛温度一般不小于8 00℃。

    5.保证木材废料燃烧所必需的时间和空间,并使空气与木材废料能很好接触、混合。

    6.及时排出木材废料燃烧后所产生的烟气和灰渣。

    木材废料的燃烧设备按燃烧方式的不同,可分为层燃炉、悬浮燃烧炉和沸腾燃烧炉三大类。

一、层燃炉

    图1是最早用来燃烧木材废料的一种简单可靠的燃烧炉。它的炉排是水平固定式炉排。进料口设在炉室的侧面或顶部。燃烧所需要的空气,一次风从炉排下送入,二次风从燃料堆上部送入。这种燃烧炉的特点:结构简单,操作容易;对废料的尺寸大小要求不高;热惯量大,允许间断加料和燃烧的含水量在一定范围内变化。其缺点:适应负荷变化的能力差;燃烧效率比较低;人工除灰。

    燃烧木材废料的炉排有多种型式,经过多年的发展,目前国外采用比较多的炉排有两种:倾斜固定式光管炉排和倾斜固定式光管炉排加往复式尾部炉排。

   为倾斜固定式炉排燃烧炉的示意图。这种炉排是由一个倾斜度大的主炉排和一个可翻转的燃烬炉排组成。木材废料经给料机送至炉排上部,并在此处进行干燥。随着燃料逐渐干燥,燃料有规律地自动沿着炉排向下移动,并进行燃烧,燃烧生成的灰渣由翻转炉排自动除灰。燃烧所需要的空气,一‘。次风从炉排下沿长度方向分几个风室进入炉膛,各风室可单独调节;二次风在炉排上送,八炉内,起着加强燃烧的作用。

    倾斜固定式炉排加往复式尾部炉排燃烧炉如图3所示。倾斜固定炉排有三种不同的坡度,以适应燃料沿炉排向下移动时,经干燥、燃烧后自然安息角的改变。往复炉排是由固定和活动炉排片互相交替排列组成。活动炉排片在驱动装置带动下,以很低的速度间歇运动,使灰在进入翻转炉排前,燃料能够充分燃烧。燃烧所需要的空气,大约占总空气量的35%从倾斜固定炉排下送入;另外35%经往复炉排送入;其余的燃烧空气以二次风和三次风的形式进入炉膛。

    二、悬浮燃烧炉

    悬浮燃烧炉有半悬浮燃烧和悬浮燃烧两种形式。半悬浮燃烧炉底部设有炉排。用于烧木材废料的炉排,国外通常采用平板空冷炉排、水冷密孔板炉排、链条炉排和水冷振动炉排。木材废料经气力或机械式给料机送入燃烧室,小颗粒燃烧在炉内作悬浮燃烧,大块燃料则在炉排上燃烧。

    悬浮燃烧炉不设炉排,燃料和空气按正确比例在燃烧室内相混合,呈悬浮状态燃烧。整个炉子是一个卧式的圆柱形燃烧室。木粉从燃烧室前端进入,与从两侧切线方向喷入的空气相混合,并形成旋流,木粉在旋转和浮动的状态下进行燃烧,热烟气从燃烧室末端排出。根据燃烧炉输出的热量,可以控制、调节燃料量和空气量。这种燃烧炉在不结焦的情况下,运行是令人满意的。但是,在某些情况下,由于燃料中污物的成分和含量的变化,以及燃料浓度的不同,就破坏了燃料与空气的比率,使火焰温度波动,从而给正常运行带来了困难。此外,在产生熔焦时,耐火材料在较短时间内就被侵蚀而损坏,给维修也带来了麻烦。

    悬浮燃烧炉的优点:炉子结构简单;对负荷的变化反应快;燃烧效率离。缺点是对燃料的要求比较高,一般适用于燃烧含水量较低的废材细料,如砂光粉等。

    三、沸腾燃烧炉

碎木料经给料机由卸料管送入炉内,燃烧所需的空气由高压风机送入阀风室,并通过布风板进入燃烧室,将料层吹起,碎木料在科层中作上下翻腾运动而燃烧。料层中有一定数量的惰性材料,如砂子等,其作用:将送入燃烧室的燃料分布至整个料层,并迅速地将其加热至着火温度;使燃料在燃烧室内有足够长的停留时间,从而保证完全燃烧;惰性材料层犹如一个大的“蓄热池”,能储存大量的热能,对燃烧过程有利。

    沸腾燃烧炉的最大优点是它能够烧一般燃烧设备难以燃烧的燃料,如高灰分的、不易着火的废材。此外,它还具有燃烧强度高、结构简单等优点。沸腾燃烧炉的主要缺点:飞灰污染比较严重;耗电量大;运行操作比较复杂;沸腾区内炉墙磨损严重。因此,对于用传统的燃烧设备就能燃烧的木材废料来说,一般就不采用沸腾燃烧。

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点击次数:  更新时间:2018-02-01 20:30:16  【打印此页】  【关闭