在我国面临着能源与环境双重危机日益加重的背景下,生物质能的开发利用对节能减排、改善空气质量、提高资源利用率以及缓解能源危机都有着重大意义。秸秆、木屑等农林废弃物加工成型后,替代煤炭作为中小型工业锅炉的燃料,是我国现阶段生物质资源利用的重要途径之一。我国目前生产应用的大部分生物质锅炉,都是在原有燃煤锅炉基础上直接改燃用生物质燃料,炉膛结构没有经过合理的设计,导致炉内积灰结渣问题严重、热效率低。本文针对传统生物质锅炉炉膛的缺陷,结合生物质层燃理论研究基础,提出一种生物质链条锅炉新型炉膛结构。以额定蒸发量1t/h、额定蒸汽压力0.7MPa的链条蒸汽锅炉为例,介绍炉膛新型结构的设计与试验研究,主要内容与结论如下:1)设计的新型炉膛结构其技术创新主要体现在炉拱结构、二次风系统与防积灰装置的设计上。采用多拱结构,将炉膛分为3个燃烧室,延长烟气行程;二次风在燃料层上方形成近似圆形气流扰动,提高燃尽程度;布置声波吹灰装置,有效减轻受热面与烟管的积灰结渣。2)该炉膛结构应用在1t/h的链条蒸汽锅炉上,经过对炉膛的设计计算,炉膛容积为4.5m³,炉膛周界面积为10.06m²,总有效辐射受热面积为7.48 m²,炉膛系统黑度为0.50,火焰黑度为0.275。3)在设计的新型炉膛内燃用玉米杆、甘蔗渣、杂木末三种生物质成型燃料,进行热性能参数试验,工况条件为100%额定负荷,其燃烧效率分别为97.57%、96.67%和97.91%;炉膛出口烟温分别为817℃、799℃和835℃;污染物生成、结渣倾向等热性能明显优于现有的传统“L”型生物质锅炉。4)选取玉米杆成型燃料,80%额定负荷,燃料层厚度30cm,进行对比试验。8个试验工况中,新型炉膛的最佳工况在αpy=1.50时,此时炉膛燃烧效率为97.04%,炉膛出口烟气温度为809℃,炉膛出口烟气含氧量为5.2%。5)在设计的新型炉膛内进行了温度分布规律试验研究。结果表明:温度分布沿高度方向上,第一、二燃烧室均呈现先增大后减小的趋势,0.4m高度处达到峰值;第一燃烧室在0.6⁰.8m高度范围内出现回升;温度分布沿炉膛横向截面方向上,第一燃烧室在0.4m、1.2m和1.6m高度处分布均匀。6)在设计的新型炉膛内进行了气体浓度分布规律试验研究。结果表明:气体浓度分布沿高度方向上,O2浓度先减小后增大,0.4m高度时最低,1.2m高度后稳定在9.00%左右;CO₂浓度先升高后降低,0.4m高度时最高,1.2m高度后稳定在8.20%左右;CO浓度呈现先增加后减小再趋于恒定的趋势,在0.4m到0.8m高度范围内向CO₂转化,浓度下降;沿炉膛深度方向上,壁面处气体浓度低;炉膛中心区域CO₂与CO浓度高,O₂浓度低。