一種新型生物質水冷爐排

李旭東 錢一程 張偉剛

摘 要：目前國內的水冷爐排大多為水冷振動爐排，因其突出的防結焦性能被廣泛運用于生物質鍋爐中，但是其結構復雜，連接件和軸容易受沖擊損壞等特點也令人煩惱。本文介紹的則是一款夾套型的水冷爐排，將水冷夾套與常規鏈條爐排結合起來，來實現水冷，從而降低爐溫控制生物質氣化氣體的熱值，以及焦油的產生。

關鍵詞：水冷爐排；生物質氣化；夾套型；鏈條爐排；焦油

1 概述

我國是能源大國，目前主要的能源燃料為煤炭和石油。由于近年來能源形勢越來越危急，環境污染也越來越重，國家對新能源的使用也越來越重視。生物質成型燃料作為高效清潔能源，逐漸被市場所認可，被廣泛應用于生產與生活中。[1]生物質氣化屬于生物質燃料的二次開發，在缺氧的燃燒環境中，使得生物質燃料氣化形成可燃燒的可燃氣體。在氣化過程中，氣體熱值偏低，焦油的產生等問題一直困擾著生物質氣化的推廣。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 水冷夾套爐排的設計背景

根據安徽安糧明太新能源科技股份有限公司需求，經商量決定設計并生產一臺全夾套水冷式爐排作為生物質汽化爐使用。

3 水冷夾套爐排的結構設計

爐排結構詳見圖1、圖2。

（1）爐排采用鏈條轉動爐排，由減速機帶動鏈條勻速轉動，爐排片采用耐高溫材料。爐排風室進口設有可調節擋板用以調節風量控制燃燒情況和爐溫。

（2）爐排前后設有兩個落渣回收裝置，后落渣設有水冷夾套用以回收余熱。

（3）爐排的水冷夾套主要分為6個循環。進料口，前水冷夾套和前上水冷夾套為一個循環。左側水冷夾套為一個循環。右側水冷夾套為一個循環。后部水冷夾套和后上部水冷夾套為一個循環。爐排底部水冷夾套為一個循環。后落渣水冷夾套為一個循環。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夾套。暴露在爐膛內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。兩側及上部水冷夾套部有適量的觀察孔，測溫測壓孔以及爐門，用以觀測和調節爐內燃燒。兩側及上部水冷夾套以槽鋼加以固定支撐。

（4）燃氣出口及防爆門設置在爐膛中上部。

4 生物質汽化的過程

生物質汽化過程是成型生物質燃料經過干燥，預碳化，熱解，燃燒等階段將固體燃料變為可燃氣體的過程。

成型生物質燃料從進料口進入高溫爐膛內，由于爐排轉動緩慢，在爐排前端進行進一步干燥將水分蒸干，之后燃料中的半纖維素等不穩定成分開始分解進入預碳化階段。隨著生物質燃料逐漸靠近主燃區溫度升高，燃料逐步分解為甲烷、乙烷、醋酸、焦油等物質。當溫度超過450°繼續升高達到600～700°時，則進入燃燒階段，此階段產生的燃氣熱值較高，焦油能夠通過燃燒進行消耗，從而達到凈化燃氣的目的，提高汽化效率，避免損害燃燒設備，保障燃燒器的使用壽命，安全運行。[2]

5 水冷夾套爐排的優勢

（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構形式復雜，配套的凈化系統主要有水洗系統、過濾系統、催化裂解系統。占地面積大耗費資源多。

（2）燃氣凈化優勢。水洗過濾法，會導致一定的環境污染，污水需要經過處理才能排放耗費資金。裂解需要高溫，提高反應溫度，會對燃氣熱值有一定影響。此水冷夾套爐排是通過6個水循環改變水的流速以及對風門的調控，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到凈化效果。[3]

6 結語

我國作為一個農業大國，農作物秸稈等生物質資源豐富，大力發展生物質氣化技術對于改善農民生活環境，增加農民收入以及治理環境污染等方面具有積極的作用，生物質汽化技術也為能源的可持續利用給出了一個方案。目前生物質氣化應用最多的領域是集中供氣以及中小型氣化發電，部分用于工業鍋爐供熱。本文介紹的水冷夾套爐排亦可看做為一臺小型汽化爐，在實際運行中效果滿足運行要求，后續會根據運行狀況和技術條件進一步優化改進。

參考文獻：

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

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

[3]劉國喜，等.生物質可燃氣的凈化[J].農村能源，2000（1）：18-21.