生物質(zhì)顆粒燃燒器污染物排放與工況參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、生物質(zhì)顆粒燃燒器是顆粒燃料燃燒所需的主要設備，其工況參數(shù)合理與否直接關(guān)系到生物質(zhì)顆粒能否高效、清潔燃燒。目前市場上銷售的國產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃燒器，因進料裝置結(jié)構(gòu)設計不合理，常發(fā)生回火反燒料倉的安全事故，而且工況參數(shù)的選擇大多缺乏科學依據(jù)，常造成煙氣成分中CO和NOx含量偏高，不同程度污染周邊大氣環(huán)境。本文在分析現(xiàn)有燃燒器進料機構(gòu)存在問題的基礎(chǔ)上，研制了一種軸線平行的雙螺桿進料機構(gòu)，進料量方便可調(diào)、防回火效果好;以5G-20/85-0.23型

2、生物質(zhì)顆粒燃燒器為研究對象，試驗研究了燃燒器進料速率、二次風量與總風量比例（簡稱二次風比例）、過量空氣系數(shù)等工況參數(shù)與煙氣中CO、 NOx含量及爐膛不同部位溫度之間的關(guān)系，運用通用旋轉(zhuǎn)組合試驗設計對上述3個工況參數(shù)進行優(yōu)化。主要研究內(nèi)容和成果如下。
　　(1)顆粒燃燒器進料機構(gòu)的研制。分析了現(xiàn)有生物質(zhì)顆粒燃燒器進料方式及各自的特點，在歸納各種進料機構(gòu)優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，依據(jù)進料量調(diào)節(jié)方便性、防回火效果、結(jié)構(gòu)緊湊性等進料機構(gòu)設計原則，研

3、制了一種軸線平行的雙螺桿進料機構(gòu)。
　　(2)進料速率對生物質(zhì)顆粒燃燒煙氣成分的影響。主要研究了進料速率對爐膛不同部位溫度、煙氣成分及CO和NOx等污染物含量的影響。結(jié)果表明，平均進料速率從6.9 kg/h降低到5.0 kg/h時，煙氣中CO含量逐漸減小，在5.0 kg/h時達到最小值66 mg/Nm3;NOx含量變化與CO相似，在進料速率為5.0 kg/h時達到最小值8.8 mg/Nm3;隨著進料速率的降低，爐膛上部溫度變化較小

4、，中部次之，下部最大，下部爐膛溫度同樣在進料速率為5.0kg/h時達到最高757℃。選用進2s停19s的進料方式（平均進料速率為5.0 kg/h）能夠降低污染物排放。
　　(3)二次風比例對生物質(zhì)顆粒燃燒煙氣成分的影響。研究了二次風比例分別為0.3、0.4、0.5、0.6和0.7時煙氣中CO和NOx含量及爐膛溫度的變化。結(jié)果表明，在二次風比例為0.4時煙氣中CO含量波動最小并達到最小值65 mg/Nm3，二次風比例為0.3時出現(xiàn)最

5、大值193 mg/Nm3，波動幅度也最大;NOx含量在二次風比例為0.4時達到最小值9.2 mg/Nm3，在0.7時達到最大值71.8 mg/Nm3，但其波動幅度和含量并不存在正相關(guān);隨著二次風比例的增加，爐膛下部溫度先增加后減小，最后基本不變，在二次風比例為0.4時達到最大值758℃，上部和中部溫度受二次風比例的影響較小。
　　(4)過量空氣系數(shù)對生物質(zhì)顆粒燃燒煙氣成分的影響。主要研究了過量空氣系數(shù)與煙氣中CO、O2和NOx含量

6、及爐膛不同部位溫度之間的關(guān)系。結(jié)果表明，當過量空氣系數(shù)為2.6時CO含量達到最小值107 mg/Nm3，2.7時出現(xiàn)最大值235 mg/Nm3，CO含量隨運行時間波動幅度和其在煙氣中含量的高低呈正相關(guān)關(guān)系;過量空氣系數(shù)對煙氣中NOx含量的變化影響較小，在過量空氣系數(shù)為2.6時NOx含量達到最小值53 mg/Nm3，在2.5時出現(xiàn)最大值70 mg/Nm3;在過量空氣系數(shù)為2.3時NOx含量隨運行時間變化最大，在其他過量空氣系數(shù)下，煙氣中N

7、Ox含量波動均較小;煙氣中CO含量的最大值出現(xiàn)在過量空氣系數(shù)為2.7時，而NOx含量最大值出現(xiàn)在過量空氣系數(shù)為2.5時，過量空氣系數(shù)對煙氣中CO含量的影響大于NOx;在過量空氣系數(shù)為2.6時，爐膛下部溫度達到最大值764℃。
　　(5)基于通用旋轉(zhuǎn)組合試驗設計的生物質(zhì)顆粒燃燒器工況參數(shù)優(yōu)化。以煙氣中CO含量為目標函數(shù)，燃燒器進料速率、二次風比例和過量空氣系數(shù)為影響因子，構(gòu)建三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗設計，研究各工況參數(shù)對煙氣中CO含