生物質(zhì)能主要通過(guò)直接燃燒、氣化、液化和厭氧發(fā)酵方式被加以利用。因其具有揮發(fā)分高、炭活性高、排放污染小等特點(diǎn),特別適合燃燒轉(zhuǎn)化利用,是一種優(yōu)質(zhì)燃料。與較為成熟的壓制成型的生物質(zhì)燃料相比,生物質(zhì)粉體燃料的制作過(guò)程簡(jiǎn)單、加工能耗較低、燃燒效率高,在生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用中具有很大潛力。
中國(guó)在生物質(zhì)懸浮燃燒的利用方面起步較晚,關(guān)于生物質(zhì)懸浮燃燒的理論研究與應(yīng)用研究還處在起步階段。肖波等提出生物質(zhì)粉體三段式燃燒模型,據(jù)此模型設(shè)計(jì)了專(zhuān)用燃燒爐,并將農(nóng)業(yè)廢棄物破碎成粉體后,直接噴入研制的燃燒實(shí)驗(yàn)爐內(nèi)燃燒,研究生物質(zhì)粉體燃燒特性。針對(duì)常見(jiàn)的農(nóng)作物秸稈粉,在研制出的新型生物質(zhì)粉體燃燒器上,開(kāi)展生物質(zhì)懸浮燃燒特性實(shí)驗(yàn)研究,研究預(yù)燃室燃燒器內(nèi)溫度分布,燃料進(jìn)料量,一、二次風(fēng)配比和粒徑對(duì)爐膛溫度和煙氣排放等的影響。
燃料進(jìn)料量的影響
粉體燃料進(jìn)料量通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)進(jìn)料螺旋的速度來(lái)進(jìn)行控制,進(jìn)料螺旋的旋轉(zhuǎn)速度越大進(jìn)料量多。生物質(zhì)粉體燃料的揮發(fā)分含量較高,在預(yù)燃室內(nèi)進(jìn)行熱解析出,在鍋爐內(nèi)的燃燒類(lèi)似于氣體的燃燒,因此進(jìn)料量的控制非常重要。由于粉體燃料在預(yù)燃室內(nèi)揮發(fā)分析出量增大,燃燒加劇,預(yù)燃室溫度迅速升高,預(yù)燃室內(nèi)的高溫又加快了燃料揮發(fā)分的析出和燃燒速度,使燃料主要在預(yù)燃室燃燒而不是在爐膛,從而降低了熱效率。
一二次風(fēng)配比的影響
二次風(fēng)不僅能對(duì)一次風(fēng)進(jìn)行補(bǔ)充,還可對(duì)預(yù)燃室氣流進(jìn)行調(diào)節(jié),二次風(fēng)通過(guò)導(dǎo)流葉片旋流進(jìn)入預(yù)燃室,使空氣與粉體燃料的混合物在預(yù)燃室內(nèi)螺旋前進(jìn),在噴口處形成燃燒火炬,增加粉體燃料在預(yù)燃室揮發(fā)分析出的路程,使得燃燒更加充分。一、二次風(fēng)配比較大時(shí),二次風(fēng)量較小,爐膛中空氣與粉體燃料的混合不充分,燃燒不完全,CO含量較高。
粒徑的影響
小粒徑的燃料能被快速加熱,比大粒徑燃料更早地釋放出揮發(fā)分,減小生物質(zhì)粉粒徑可有效改善生物質(zhì)粉燃料的燃燒性能,但生物質(zhì)粉粒徑并非越小越好。生物質(zhì)粉粒徑過(guò)小,易導(dǎo)致燃料未進(jìn)入爐膛就燃燒完全;生物質(zhì)粉粒徑過(guò)大會(huì)延遲燃料的揮發(fā)和燃燒,使燃燒反應(yīng)移向爐膛出口位置,導(dǎo)致?lián)]發(fā)分及碳粒未來(lái)得及完全燃燒就被排出,增加煙氣中未燃燒的揮發(fā)分和CO 含量。預(yù)燃室的旋流設(shè)計(jì),增加了燃料燃燒路程,可適當(dāng)放寬粒徑要求,一方面降低磨粉成本,另一方面可改善磨制過(guò)程中存在的安全問(wèn)題。