達冠生物質(zhì)燃氣燃燒器的研制
0剖 言
生物質(zhì)氣化是以農(nóng)作物秸稈、林業(yè)廢棄物等為原料,在缺氧或無氧環(huán)境中通過熱化學反應(yīng)制取可燃性氣體的技術(shù)生物質(zhì)氣化技術(shù)自推廣以來在短短幾年內(nèi)獲得了突飛猛進的發(fā)展¨!生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用不僅解決了農(nóng)村秸稈資源浪費和生活用能短缺的問題,在禁止秸稈荒燒和環(huán)境保護方面也發(fā)揮了積極作用,同時生物質(zhì)氣化技術(shù)也促進了我國農(nóng)村燃氣化進程
農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物經(jīng)氣化爐產(chǎn)生的可燃性氣體通過凈化、儲存穩(wěn)壓和管道輸送為用戶提供氣體燃料。目前生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要在農(nóng)村炊事用能和燃氣發(fā)電”。41對于直接供熱利用雖有文字報道具備可行性但尚未見有具體技術(shù)設(shè)備方面的報道¨_5 1生物質(zhì)燃氣供熱利用的關(guān)鍵技術(shù)在于燃氣燃燒裝置的開發(fā),由于生物質(zhì)氣化技術(shù)的使用范圍遠遠小于其它氣體燃料使得該類氣體燃燒器的開發(fā)也相對落后開發(fā)大負荷生物質(zhì)燃氣燃燒裝置成為生物質(zhì)氣化技術(shù)由農(nóng)村簡單炊事應(yīng)用推向大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的基本前提
1主物質(zhì)燃氣基本特性
生物質(zhì)燃氣是主要有CO COz}k Nz C H等成分構(gòu)成。其中可燃成分為CO C}k噸由于生物質(zhì)氣化過程中一般以空氣作為氣化介質(zhì)造成其燃氣成分中C0aN z含量偏高致使燃氣熱值下降,固定床生物質(zhì)燃氣的位熱值為4000- 5200kj/m3'6]生物質(zhì)氣化燃氣中主要成分構(gòu)成如表1∞!燃氣中主要氣體成分組成及其燃燒特性是決定燃燒器結(jié)構(gòu)形式和基本尺寸的主要影響因素。燃氣中可燃成分的變化直接影響燃燒器燃燒效果。
1.2生物質(zhì)燃氣的著火溫度
生物質(zhì)燃氣中主要可燃成分CO在玨和玨0存在的條件下的燃燒屬于分支鏈式反應(yīng),大量C02. Nz等氣體存在時燃燒反應(yīng)鏈中的活性粒子失活,引起燃燒速率降低甚至終止降!由此導(dǎo)致了生物質(zhì)燃氣的點火溫度增高,同時由于生物質(zhì)燃氣成分的不穩(wěn)定也造成了燃氣點火溫度的多變性相關(guān)文獻研究表明生物質(zhì)燃氣的點燃溫度在700- 800C左右"1
1.3生物質(zhì)燃氣燃燒的火焰特性
由于生物質(zhì)燃氣的可燃成分中碳含量很低。燃燒火焰多為淡藍色,燃燒火焰的輻射強度低于燃煤、燃油一1,傳統(tǒng)燃燒器的光敏傳感器不能正常響應(yīng),致使傳統(tǒng)燃燒器的控制單位無法應(yīng)用于生物質(zhì)燃氣
1.4生物質(zhì)燃氣的著火濃度極限及燃燒理論空氣量
2 BC T-l型生物質(zhì)燃氣燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和
工作原理010-121
2.1點火方式的選擇
由于生物質(zhì)燃氣著火點高且著火濃度下限f 15.370)遠遠高于煤氣f 5.揚)、天然氣(4.5)、液化氣(9.cv_/o)等氣體的著火濃度下限,使得依靠普通高壓點火或借助其它燃氣燃燒器的點火裝置難以保證正常點火B(yǎng)C T-l型生物質(zhì)燃氣燃燒器采用柴油輔助點火。點火裝置采用百得BTL3燃油燃燒器的燃油霧化和高壓點火裝置,利用柴油的燃燒火焰點燃燃氣。保證生物質(zhì)燃氣正常點燃和燃燒燃燒器糸統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖11.燃氣總閥 2燃氣過濾器 3.電磁閥l 4燃氣管路5.電磁閥2 6燃氣布氣器 7.光敏傳感探頭 &熱敏傳感探頭 9火焰穩(wěn)定格網(wǎng) 10高溫煙氣區(qū) ll燃燒區(qū) 12高壓點火器
13柴油霧化噴嘴 14.供風通道15.油泵、風機、控制單元
圖1 BC T-l型生物質(zhì)燃氣燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖
Fi昏1 Structure of the BCT-1 biomass gas burner
2.2燃氣供氣速度的確定
燃氣供氣速度是影響燃氣燃燒過程中脫火和回火的主要原因,鑒于生物質(zhì)燃氣供氣壓力的波動性,為保證能連續(xù)燃燒和設(shè)備安全,取其供氣速度略大于燃氣燃燒時火焰?zhèn)鞑ニ俣萓d。,取Q 9 m/s
2.3燃氣布氣器
生物質(zhì)燃氣中的主要可燃成分C0氣體如不能完全燃燒,一方面降低了系統(tǒng)燃燒效率,同時煙氣中CO氣體直接影響煙葉烘烤過程中的正常生化反應(yīng)。造成成品煙葉品質(zhì)下降并帶來一定的環(huán)境危害。 BCT-1型燃燒器采用燃氣與空氣垂直交叉混合燃燒,并在燃燒段設(shè)置火焰穩(wěn)定格網(wǎng),未燃燒的CO氣體在通過高溫的穩(wěn)焰格網(wǎng)進一步反應(yīng) BCT-1型燃燒器設(shè)計火孔熱強度為1Ⅸ103 kW /mm2;鹂卓偯娣e為5550 mm2,火孔個數(shù)為71個,其中前置5個,其余沿圓周均布,其結(jié)構(gòu)和基本只寸如圖2
圖2燃氣布氣器結(jié)構(gòu)簡圖
Fig.2 Structure of the atmolysis
2.4燃燒器工作原理
啟動:開啟燃氣總閥f圖31接通主機電源時電磁閥1開啟,風機啟動,吹排燃燒室內(nèi)殘余可燃氣體;iss后油泵啟動。高壓點火同時點燃霧化柴油,光敏傳感器探測到燃燒火焰時通過控制器開啟電磁閥2:生物質(zhì)燃氣通過布氣器與風機供給的空氣完全混合后被柴油火焰點燃,此時位于燃燒室頂部的熱敏探頭在探測到燃燒火焰后通過控制器將電磁閥2鎖死,使其處于開啟狀態(tài):燃氣燃燒5s后油泵和高壓點火裝置停止工作。風機自動調(diào)整風門使系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)
圖3燃燒器工作流程
Fig.3 Working flowchart of the burner
熄火保護和重啟:當燃燒器受外界影響意外熄火時,熱敏傳感器將低電平信號傳給控制器,同時閉合電磁閥2在調(diào)整風機風量后,重新執(zhí)行點火程序(圖3虛線1所示);當連續(xù)3次點火失敗,關(guān)閉電磁閥1,啟動報警裝置f圖3虛線2所示、
3 BC T-l型生物質(zhì)燃氣燃燒器的測試與運行
3.1燃燒器的燃氣適應(yīng)性測試
在生物質(zhì)氣化過程中,不同氣化原料常引起氣化燃氣中主要可燃成分的變化,甚至同種原料在不同的氣化工藝條件下也會影響然氣主要氣體成分的組成。由此要第1期求生物質(zhì)燃氣燃燒器具有較高的燃氣適應(yīng)范匭BC T-1型生物質(zhì)燃氣燃燒器分別對以玉米秸稈、玉米棒芯花生殼、花生秸稈、大豆秸稈麥秸鋸末及木材廢料(楊木、桐木)作為氣化原料的氣化燃氣進行點火和燃燒測試。試驗表明以上述物質(zhì)為原料的燃氣均能在BCT-1型燃燒器上正常點火和燃燒,其中以玉米棒花生殼和鋸末為原料的燃氣點火和燃燒效果最好-。
3.2燃燒器的運行測試
BC T-l型生物質(zhì)燃氣燃燒器是生物質(zhì)氣化烤煙房的供熱設(shè)備,燃燒器設(shè)計供熱負荷為100 kW該燃燒器在河南省新鄭市高班莊氣化站經(jīng)2年烤煙季節(jié)的連續(xù)運行。滿足供熱負荷要求2001年河南省節(jié)能檢測中心依據(jù)G B15 316對燃燒器性能進行了技術(shù)測試,測試表明在正常燃燒情況下燃燒效率達到9鼢,點火油耗小于Q 005 L肷,但其排煙氧氣含量較高。系統(tǒng)熱損失偏贏燃燒器基本性能測試結(jié)果如表2表2 BCT-l型生物質(zhì)燃氣燃燒器基本性能指標4Table 2 Basic characteristics of th e BC T-l Burner注:e測試結(jié)果為不同氣化原料燃氣的平均值,其中點火油耗=點火
累計耗油量/火次數(shù),
4結(jié)論與問題
1)詼燃燒器燃燒充分,系統(tǒng)燃燒效率達到9 8Vc,符合燃氣燃燒器的基本要求,滿足設(shè)計負荷;
2) BCT-1型燃燒器適用于多種生物質(zhì)為原料的下吸式固定床氣化燃氣:
31由于生物質(zhì)燃氣成分變化較大,為保證完全燃燒,供風量設(shè)計較大,造成系統(tǒng)熱損失偏高;
41由于生物質(zhì)燃氣中焦油含量較高,系統(tǒng)長期運行過程中易出現(xiàn)焦油粘附電磁閥現(xiàn)象,停機啟動過程中出現(xiàn)電磁閥無法正常打開,其燃氣過慮片需經(jīng)常更換、清洗.
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