一種新型生物質(zhì)水冷爐排

李旭東 錢一程 張偉剛

摘 要：目前國(guó)內(nèi)的水冷爐排大多為水冷振動(dòng)爐排，因其突出的防結(jié)焦性能被廣泛運(yùn)用于生物質(zhì)鍋爐中，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連接件和軸容易受沖擊損壞等特點(diǎn)也令人煩惱。本文介紹的則是一款?yuàn)A套型的水冷爐排，將水冷夾套與常規(guī)鏈條爐排結(jié)合起來，來實(shí)現(xiàn)水冷，從而降低爐溫控制生物質(zhì)氣化氣體的熱值，以及焦油的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：水冷爐排；生物質(zhì)氣化；夾套型；鏈條爐排；焦油

1 概述

我國(guó)是能源大國(guó)，目前主要的能源燃料為煤炭和石油。由于近年來能源形勢(shì)越來越危急，環(huán)境污染也越來越重，國(guó)家對(duì)新能源的使用也越來越重視。生物質(zhì)成型燃料作為高效清潔能源，逐漸被市場(chǎng)所認(rèn)可，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)與生活中。[1]生物質(zhì)氣化屬于生物質(zhì)燃料的二次開發(fā)，在缺氧的燃燒環(huán)境中，使得生物質(zhì)燃料氣化形成可燃燒的可燃?xì)怏w。在氣化過程中，氣體熱值偏低，焦油的產(chǎn)生等問題一直困擾著生物質(zhì)氣化的推廣。本文中介紹的夾套型水冷爐排在減少焦油和提高熱值方面有所成果。

2 水冷夾套爐排的設(shè)計(jì)背景

根據(jù)安徽安糧明太新能源科技股份有限公司需求，經(jīng)商量決定設(shè)計(jì)并生產(chǎn)一臺(tái)全夾套水冷式爐排作為生物質(zhì)汽化爐使用。

3 水冷夾套爐排的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

爐排結(jié)構(gòu)詳見圖1、圖2。

（1）爐排采用鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)爐排，由減速機(jī)帶動(dòng)鏈條勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，爐排片采用耐高溫材料。爐排風(fēng)室進(jìn)口設(shè)有可調(diào)節(jié)擋板用以調(diào)節(jié)風(fēng)量控制燃燒情況和爐溫。

（2）爐排前后設(shè)有兩個(gè)落渣回收裝置，后落渣設(shè)有水冷夾套用以回收余熱。

（3）爐排的水冷夾套主要分為6個(gè)循環(huán)。進(jìn)料口，前水冷夾套和前上水冷夾套為一個(gè)循環(huán)。左側(cè)水冷夾套為一個(gè)循環(huán)。右側(cè)水冷夾套為一個(gè)循環(huán)。后部水冷夾套和后上部水冷夾套為一個(gè)循環(huán)。爐排底部水冷夾套為一個(gè)循環(huán)。后落渣水冷夾套為一個(gè)循環(huán)。水冷夾套由鋼板與槽鋼焊接而成，中間均勻分布圓鋼用以加強(qiáng)夾套。暴露在爐膛內(nèi)的水冷夾套表面均勻布置Y型抓釘，澆筑耐火混凝土避免鋼板與火焰直接接觸。兩側(cè)及上部水冷夾套部有適量的觀察孔，測(cè)溫測(cè)壓孔以及爐門，用以觀測(cè)和調(diào)節(jié)爐內(nèi)燃燒。兩側(cè)及上部水冷夾套以槽鋼加以固定支撐。

（4）燃?xì)獬隹诩胺辣T設(shè)置在爐膛中上部。

4 生物質(zhì)汽化的過程

生物質(zhì)汽化過程是成型生物質(zhì)燃料經(jīng)過干燥，預(yù)碳化，熱解，燃燒等階段將固體燃料變?yōu)榭扇細(xì)怏w的過程。

成型生物質(zhì)燃料從進(jìn)料口進(jìn)入高溫爐膛內(nèi)，由于爐排轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢，在爐排前端進(jìn)行進(jìn)一步干燥將水分蒸干，之后燃料中的半纖維素等不穩(wěn)定成分開始分解進(jìn)入預(yù)碳化階段。隨著生物質(zhì)燃料逐漸靠近主燃區(qū)溫度升高，燃料逐步分解為甲烷、乙烷、醋酸、焦油等物質(zhì)。當(dāng)溫度超過450°繼續(xù)升高達(dá)到600～700°時(shí)，則進(jìn)入燃燒階段，此階段產(chǎn)生的燃?xì)鉄嶂递^高，焦油能夠通過燃燒進(jìn)行消耗，從而達(dá)到凈化燃?xì)獾哪康模岣咂?，避免損害燃燒設(shè)備，保障燃燒器的使用壽命，安全運(yùn)行。[2]

5 水冷夾套爐排的優(yōu)勢(shì)

（1）此水冷夾套爐排集成度較高，占地面積小。目前市面上的汽化爐結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，配套的凈化系統(tǒng)主要有水洗系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、催化裂解系統(tǒng)。占地面積大耗費(fèi)資源多。

（2）燃?xì)鈨艋瘍?yōu)勢(shì)。水洗過濾法，會(huì)導(dǎo)致一定的環(huán)境污染，污水需要經(jīng)過處理才能排放耗費(fèi)資金。裂解需要高溫，提高反應(yīng)溫度，會(huì)對(duì)燃?xì)鉄嶂涤幸欢ㄓ绊?。此水冷夾套爐排是通過6個(gè)水循環(huán)改變水的流速以及對(duì)風(fēng)門的調(diào)控，來精確控制爐溫，使得爐溫就控制在一定的溫度，讓焦油充分燃燒來達(dá)到凈化效果。[3]

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)資源豐富，大力發(fā)展生物質(zhì)氣化技術(shù)對(duì)于改善農(nóng)民生活環(huán)境，增加農(nóng)民收入以及治理環(huán)境污染等方面具有積極的作用，生物質(zhì)汽化技術(shù)也為能源的可持續(xù)利用給出了一個(gè)方案。目前生物質(zhì)氣化應(yīng)用最多的領(lǐng)域是集中供氣以及中小型氣化發(fā)電，部分用于工業(yè)鍋爐供熱。本文介紹的水冷夾套爐排亦可看做為一臺(tái)小型汽化爐，在實(shí)際運(yùn)行中效果滿足運(yùn)行要求，后續(xù)會(huì)根據(jù)運(yùn)行狀況和技術(shù)條件進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]林維紀(jì)，張大雷.生物質(zhì)固化成型技術(shù)及其展望[J].新能源，1999，21（4）：16-17.

[2]賴艷華，等.生物質(zhì)熱解汽化中焦油生成機(jī)理及其脫除研究[J].農(nóng)村能源，2001（4）：16-19.

[3]劉國(guó)喜，等.生物質(zhì)可燃?xì)獾膬艋痆J].農(nóng)村能源，2000（1）：18-21.