生物质颗粒燃烧器是颗粒燃料燃烧所需的主要设备,其工况参数合理与否直接关系到生物质颗粒能否高效、清洁燃烧。目前市场上销售的国产生物质颗粒燃烧器,因进料装置结构设计不合理,常发生回火反烧料仓的安全事故,而且工况参数的选择大多缺乏科学依据,常造成烟气成分中CO和NOx含量偏高,不同程度污染周边大气环境。本文在分析现有燃烧器进料机构存在问题的基础上,研制了一种轴线平行的双螺杆进料机构,进料量方便可调、防回火效果好；以5G-20/85-0.23型生物质颗粒燃烧器为研究对象,试验研究了燃烧器进料速率、二次风量与总风量比例(简称二次风比例)、过量空气系数等工况参数与烟气中CO、NOx含量及炉膛不同部位温度之间的关系,运用通用旋转组合试验设计对上述3个工况参数进行优化。主要研究内容和成果如下。(1)颗粒燃烧器进料机构的研制。分析了现有生物质颗粒燃烧器进料方式及各自的特点,在归纳各种进料机构优缺点的基础上,依据进料量调节方便性、防回火效果、结构紧凑性等进料机构设计原则,研制了一种轴线平行的双螺杆进料机构。(2)进料速率对生物质颗粒燃烧烟气成分的影响。主要研究了进料速率对炉膛不同部位温度、烟气成分及CO和NOx等污染物含量的影响。结果表明,平均进料速率从6.9 kg/h降低到5.0 kg/h时,烟气中CO含量逐渐减小,在5.0 kg/h时达到最小值66 mg/Nm3; NOx含量变化与CO相似,在进料速率为5.0 kg/h时达到最小值8.8 mg/Nm3;随着进料速率的降低,炉膛上部温度变化较小,中部次之,下部最大,下部炉膛温度同样在进料速率为5.0kg/h时达到最高757℃。选用进2s停19s的进料方式(平均进料速率为5.0 kg/h)能够降低污染物排放。(3)二次风比例对生物质颗粒燃烧烟气成分的影响。研究了二次风比例分别为0.3、0.4、0.5、0.6和0.7时烟气中CO和NOx含量及炉膛温度的变化。结果表明,在二次风比例为0.4时烟气中CO含量波动最小并达到最小值65 mg/Nm3,二次风比例为0.3时出现最大值193 mg/Nm3,波动幅度也最大；NOx含量在二次风比例为0.4时达到最小值9.2 mg/Nm3,在0.7时达到最大值71.8 mg/Nm3,但其波动幅度和含量并不存在正相关；随着二次风比例的增加,炉膛下部温度先增加后减小,最后基本不变,在二次风比例为0.4时达到最大值758℃,上部和中部温度受二次风比例的影响较小(4)过量空气系数对生物质颗粒燃烧烟气成分的影响。主要研究了过量空气系数与烟气中CO、02和NOx含量及炉膛不同部位温度之间的关系。结果表明,当过量空气系数为2.6时CO含量达到最小值107 mg/Nm3,2.7时出现最大值235 mg/Nm3, CO含量随运行时间波动幅度和其在烟气中含量的高低呈正相关关系；过量空气系数对烟气中NOx含量的变化影响较小,在过量空气系数为2.6时NOx含量达到最小值53 mg/Nm3,在2.5时出现最大值70 mg/Nm3;在过量空气系数为2.3时NOx含量随运行时间变化最大,在其他过量空气系数下,烟气中NOx含量波动均较小；烟气中CO含量的最大值出现在过量空气系数为2.7时,而NOx含量最大值出现在过量空气系数为2.5时,过量空气系数对烟气中CO含量的影响大于NOx；在过量空气系数为2.6时,炉膛下部温度达到最大值764℃。(5)基于通用旋转组合试验设计的生物质颗粒燃烧器工况参数优化。以烟气中CO含量为目标函数,燃烧器进料速率、二次风比例和过量空气系数为影响因子,构建三元二次通用旋转组合试验设计,研究各工况参数对烟气中CO含量的影响。结果显示,进料速率对CO含量影响最大,二次风比例次之,过量空气系数影响最小,进料速率和二次风比例的交互作用对CO含量影响显著。确定了燃烧器最优工况参数组合,即进料速率6 kg/h(进2s停16s),二次风比例为0.4,过量空气系数为2.6。