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【摘 要】集中供热式生物质气化锅炉的出现具有重要意义，进一步提高了锅炉的安全性，有效缓解了我国的能源压力，对我国实现社会可持续发展目标具有促进作用。集中供热式生成质气化锅炉可以有效提高气化燃烧程度，实现洁净化燃烧的重要目的，提高锅炉的燃烧率，从而提高锅炉的热效率，完成锅炉工作要求。本文主要从生物质气化锅炉的现状出发，对集中供热式生物质锅炉的设计及其相关理论进行研究。
【关键词】集中供热式；生物质；气化锅炉；现状；设计；理论研究
随着国家综合经济的发展和综合水平的提高，全世界的能源短缺问题引起广泛的关注，能源对一个国家的生产发展具有重要作用，我国社会发展的过程中也遇到了一系列的能源短缺与环境污染问题，为了实现社会可持续发展目标，净化环境，为人们生活营造良好的环境，寻找清洁能源且可再生能源就非常有必要。我国的生物质资源相对来说比较丰富，实现生物质的转化和应用对我国的社会可持续发展具有重要作用，有效降低能源损耗，最大限度减小对环境的污染。现阶段，我们要对集中供热式生物质气化锅炉的设计进行优化，推广并广泛应用，为解决能源问题做出贡献。
一、生物质成型燃料设备存在的问题及其技术现状
生物质能源是清洁型能源，它具有可持续性，在能源短缺的背景下，生物质能源的出现具有重要作用，生物质能源的开发已经成为全世界关注的热点问题，许多国家为解决能源短缺问题，实现可持续发展，都对生物质能源的开发做出了相关的研究。生物质能源转换技术可以分为热化学转化技术和生物转化技术，这两种技术在生物质开发中具有重要作用，热化学转化技术又包括：直接燃烧、热解和气化；而生物转化技术则是根据微生物发酵的方法对生物质进行制取，得到可以利用的液体燃料和气体燃料。生物质气化锅炉是一种比较先进的燃烧设备，在气化锅炉中使用生物质能源，可以有效提高生物质的利用效率，最大限度的对生物质资源进行利用，避免资源的浪费。
但是，由于生物质特有的性质，使得生物质在应用过程中出现了很多问题，生物质能源包括农业废弃物，这种物质都含有较高程度的滤和碱金属，生物质气化锅炉长期燃烧使用中，就会出现玷污、腐蚀和结块的现象，随着气化锅炉蒸汽温度不断上升，锅炉的腐蚀度也会不断增加，就会降低锅炉的传热效率，此外，燃烧过程中产生的一些气体与生物质的化学反应，会对大气造成严重的环境污染。
二、集中供热式生物质气化锅炉的设计
生物质成型燃料的直径为6-10毫米，长度低于50毫米，针对生物质燃料的特性，本文主要对生物质气化锅炉的层燃烧方式进行分析。
（一）生物质气化锅炉的层燃炉
层燃炉是锅炉的重要组成部分，它主要包括：固定床、往复炉排、链条以及旋转炉排，每一种层燃炉都具有自身的优势和不足，生物质气化锅炉的层燃炉在设计中要根据实际情况，谨慎选择，保证气化锅炉的质量和运行安全。生物质含水率高、燃料尺寸不固定且灰分含量高适用于层燃炉，层燃炉还可以燃烧混合燃料。良好的炉排可以提高锅炉的燃烧率，所以，层燃炉在设计过程中，必须保证燃料能够在锅炉内均匀分布，灰层可以完全覆盖在炉排的表面，避免不均匀燃烧对炉排造成损害，保证空气在锅炉内的供给保持均匀，使得锅炉内的燃料可以充分燃烧，避免在锅炉工作过程中出现火口或燃料未燃尽的现象。为避免气化锅炉出现结渣的现象，可以使用冷水炉进行降温。
生物质气化锅炉的层燃系统按照烟气与燃料的流动方向，又可以分为顺流、叉流和逆流三种方式，顺流中燃料的燃烧火焰和进料方向相同，叉流中，烟气从燃烧室的中间流出；而逆流中，燃料在锅炉中的燃烧火焰刚好与顺流相反。水量低的燃料可以在顺流系统中得到更好的利用，燃值低的燃料在逆流系统中可以得到更好的利用，叉流系统结合了顺流燃烧系统和逆流燃烧系统的优点，能够得到更好地应用。
（二）层燃炉中的链条炉排
链条炉排的工作原理是：炉排片形成环形链条并在气化锅炉的燃烧室作连续运动，如下图所示。链条炉排中，燃料层固定不动，炉排产生移动并将燃料运输到燃烧室的尾端，炉排在转向的过程中可以清除掉燃料燃烧产生的灰渣，避免锅炉内灰渣积累过多，造成锅炉运行障碍。炉排转动的过程中，一端的炉排片可以在空气中冷却，避免炉排片过热出现炉排片受损的情况出现，，保证炉排片的质量，为生物质锅炉的安全运行提供保障，最重要的是，可以通过链条炉排的运行速度使燃料全部燃尽，避免燃料浪费，链条炉排可以保证生物质气化锅炉均衡的燃烧条件，最大限度降低锅炉燃烧的含尘浓度，减小对大气的污染程度。
（三）层燃炉的振动炉排
层燃炉中的振动炉排是将倾斜翅片管放置在弹簧上所形成的，燃料通过液压给料机直接进入到生物质气化锅炉中，振动炉排的工作时间比较迅速，利用振动炉排，可以最大限度的减少燃烧过程中炉渣的形成。但是，在生物质气化锅炉中利用振动炉排作为层燃炉，燃烧过程中飞灰量比较大，含尘浓度比较高，难以对染料和灰分进行控制，使得底灰中会出现较多的未燃燃料，会造成燃料浪费，不具科学性。
三、集中供热式生物质锅炉的工作原理
生物质燃料经过1号炉门传入到2号往复炉排上，经过炉排作用，生物质燃料向前移动，油锅炉的气化作用进行燃烧，送风口13则穿过炉排和燃料层进入到气化锅炉的炉膛，为燃料燃烧提供充足的氧气，保证气化锅炉可以正常工作，燃烧燃烧形成的可燃气体经过风管4，与二次风进行充分的融合，再次燃烧并形成高温烟气，气化锅炉两侧的辐射受热面主要用来吸收锅炉燃烧產生的大量辐射热，后供3对高温烟气进行阻挡，使高温烟气折返到气化锅炉中，并形成两股烟气，这两股烟气5烟道进入到对流烟道6中，与其中的工质进行热交换，烟气经过对流烟道6出来，并进入到外烟道7，通过外烟道7流入到埋在生物质气化锅炉烟管8中，最后再通过烟管8进入到烟口9中，在烟口9中的净化装置中对烟气进行净化并排到大气中，这一过程可以降低大气中的含尘浓度，避免对大气环境造成污染，最后，在燃料燃尽后，将灰渣通过渣口14排放到锅炉的底部，为保证锅炉运行安全，还应该在生物质气化锅炉上安装安全阀10、入孔11以及主蒸汽口12，使锅炉运行中产生的蒸汽可以全部排出，为生物质气化锅炉安全运行提供保障。
结束语
综上所述，集中供热式生成质气化锅炉的出现具有重要作用，它可以有效缓解我国能源紧张问题，节约能源，对我国实现社会可持续发展具有重要意义，可以最大限度的保护环境，为人类生活营造良好的环境。集中式锅炉在设计过程中，必须采用科学、合理的技术，根据实际需要选择炉排，保证炉排运行安全，生成质气化锅炉的设计应该根据其工作原理，只有这样才能保证设计出的锅炉可以安全运行。
参考文献：
[1] 邬士军.携带床气化条件下灰渣熔融特性实验研究[D].哈尔滨工业大学，2013.
[2] 王振兴，徐莹，周兴，等. 多种清洁能源结合实现集中供热的系统[P]. 2013-12-18.
[3] 陈冠益，夏宗鹏，颜蓓蓓，等. 农村生物质气化供热技术经济性分析[J]. 可再生能源. 2014（09）： 1395-1399.
[4] 王建安，刘国顺. 生物质燃烧锅炉热水集中供热烤烟设备的研制及效果分析[J]. 中国烟草学报. 2012（06）： 32-37.
[5] 刘建文，陈楠，黄敦辉. 生物质水煤浆制浆、燃烧方法及集成系统[P]. 2010-02-03.
[6] 陈义龙，杨清萍，张岩丰，等. 太阳能与生物质能互补的热能动力系统[P]. 2013-03-13.
【关键词】集中供热式；生物质；气化锅炉；现状；设计；理论研究
随着国家综合经济的发展和综合水平的提高，全世界的能源短缺问题引起广泛的关注，能源对一个国家的生产发展具有重要作用，我国社会发展的过程中也遇到了一系列的能源短缺与环境污染问题，为了实现社会可持续发展目标，净化环境，为人们生活营造良好的环境，寻找清洁能源且可再生能源就非常有必要。我国的生物质资源相对来说比较丰富，实现生物质的转化和应用对我国的社会可持续发展具有重要作用，有效降低能源损耗，最大限度减小对环境的污染。现阶段，我们要对集中供热式生物质气化锅炉的设计进行优化，推广并广泛应用，为解决能源问题做出贡献。
一、生物质成型燃料设备存在的问题及其技术现状
生物质能源是清洁型能源，它具有可持续性，在能源短缺的背景下，生物质能源的出现具有重要作用，生物质能源的开发已经成为全世界关注的热点问题，许多国家为解决能源短缺问题，实现可持续发展，都对生物质能源的开发做出了相关的研究。生物质能源转换技术可以分为热化学转化技术和生物转化技术，这两种技术在生物质开发中具有重要作用，热化学转化技术又包括：直接燃烧、热解和气化；而生物转化技术则是根据微生物发酵的方法对生物质进行制取，得到可以利用的液体燃料和气体燃料。生物质气化锅炉是一种比较先进的燃烧设备，在气化锅炉中使用生物质能源，可以有效提高生物质的利用效率，最大限度的对生物质资源进行利用，避免资源的浪费。
但是，由于生物质特有的性质，使得生物质在应用过程中出现了很多问题，生物质能源包括农业废弃物，这种物质都含有较高程度的滤和碱金属，生物质气化锅炉长期燃烧使用中，就会出现玷污、腐蚀和结块的现象，随着气化锅炉蒸汽温度不断上升，锅炉的腐蚀度也会不断增加，就会降低锅炉的传热效率，此外，燃烧过程中产生的一些气体与生物质的化学反应，会对大气造成严重的环境污染。
二、集中供热式生物质气化锅炉的设计
生物质成型燃料的直径为6-10毫米，长度低于50毫米，针对生物质燃料的特性，本文主要对生物质气化锅炉的层燃烧方式进行分析。
（一）生物质气化锅炉的层燃炉
层燃炉是锅炉的重要组成部分，它主要包括：固定床、往复炉排、链条以及旋转炉排，每一种层燃炉都具有自身的优势和不足，生物质气化锅炉的层燃炉在设计中要根据实际情况，谨慎选择，保证气化锅炉的质量和运行安全。生物质含水率高、燃料尺寸不固定且灰分含量高适用于层燃炉，层燃炉还可以燃烧混合燃料。良好的炉排可以提高锅炉的燃烧率，所以，层燃炉在设计过程中，必须保证燃料能够在锅炉内均匀分布，灰层可以完全覆盖在炉排的表面，避免不均匀燃烧对炉排造成损害，保证空气在锅炉内的供给保持均匀，使得锅炉内的燃料可以充分燃烧，避免在锅炉工作过程中出现火口或燃料未燃尽的现象。为避免气化锅炉出现结渣的现象，可以使用冷水炉进行降温。
生物质气化锅炉的层燃系统按照烟气与燃料的流动方向，又可以分为顺流、叉流和逆流三种方式，顺流中燃料的燃烧火焰和进料方向相同，叉流中，烟气从燃烧室的中间流出；而逆流中，燃料在锅炉中的燃烧火焰刚好与顺流相反。水量低的燃料可以在顺流系统中得到更好的利用，燃值低的燃料在逆流系统中可以得到更好的利用，叉流系统结合了顺流燃烧系统和逆流燃烧系统的优点，能够得到更好地应用。
（二）层燃炉中的链条炉排
链条炉排的工作原理是：炉排片形成环形链条并在气化锅炉的燃烧室作连续运动，如下图所示。链条炉排中，燃料层固定不动，炉排产生移动并将燃料运输到燃烧室的尾端，炉排在转向的过程中可以清除掉燃料燃烧产生的灰渣，避免锅炉内灰渣积累过多，造成锅炉运行障碍。炉排转动的过程中，一端的炉排片可以在空气中冷却，避免炉排片过热出现炉排片受损的情况出现，，保证炉排片的质量，为生物质锅炉的安全运行提供保障，最重要的是，可以通过链条炉排的运行速度使燃料全部燃尽，避免燃料浪费，链条炉排可以保证生物质气化锅炉均衡的燃烧条件，最大限度降低锅炉燃烧的含尘浓度，减小对大气的污染程度。
（三）层燃炉的振动炉排
层燃炉中的振动炉排是将倾斜翅片管放置在弹簧上所形成的，燃料通过液压给料机直接进入到生物质气化锅炉中，振动炉排的工作时间比较迅速，利用振动炉排，可以最大限度的减少燃烧过程中炉渣的形成。但是，在生物质气化锅炉中利用振动炉排作为层燃炉，燃烧过程中飞灰量比较大，含尘浓度比较高，难以对染料和灰分进行控制，使得底灰中会出现较多的未燃燃料，会造成燃料浪费，不具科学性。
三、集中供热式生物质锅炉的工作原理
生物质燃料经过1号炉门传入到2号往复炉排上，经过炉排作用，生物质燃料向前移动，油锅炉的气化作用进行燃烧，送风口13则穿过炉排和燃料层进入到气化锅炉的炉膛，为燃料燃烧提供充足的氧气，保证气化锅炉可以正常工作，燃烧燃烧形成的可燃气体经过风管4，与二次风进行充分的融合，再次燃烧并形成高温烟气，气化锅炉两侧的辐射受热面主要用来吸收锅炉燃烧產生的大量辐射热，后供3对高温烟气进行阻挡，使高温烟气折返到气化锅炉中，并形成两股烟气，这两股烟气5烟道进入到对流烟道6中，与其中的工质进行热交换，烟气经过对流烟道6出来，并进入到外烟道7，通过外烟道7流入到埋在生物质气化锅炉烟管8中，最后再通过烟管8进入到烟口9中，在烟口9中的净化装置中对烟气进行净化并排到大气中，这一过程可以降低大气中的含尘浓度，避免对大气环境造成污染，最后，在燃料燃尽后，将灰渣通过渣口14排放到锅炉的底部，为保证锅炉运行安全，还应该在生物质气化锅炉上安装安全阀10、入孔11以及主蒸汽口12，使锅炉运行中产生的蒸汽可以全部排出，为生物质气化锅炉安全运行提供保障。
结束语
综上所述，集中供热式生成质气化锅炉的出现具有重要作用，它可以有效缓解我国能源紧张问题，节约能源，对我国实现社会可持续发展具有重要意义，可以最大限度的保护环境，为人类生活营造良好的环境。集中式锅炉在设计过程中，必须采用科学、合理的技术，根据实际需要选择炉排，保证炉排运行安全，生成质气化锅炉的设计应该根据其工作原理，只有这样才能保证设计出的锅炉可以安全运行。
参考文献：
[1] 邬士军.携带床气化条件下灰渣熔融特性实验研究[D].哈尔滨工业大学，2013.
[2] 王振兴，徐莹，周兴，等. 多种清洁能源结合实现集中供热的系统[P]. 2013-12-18.
[3] 陈冠益，夏宗鹏，颜蓓蓓，等. 农村生物质气化供热技术经济性分析[J]. 可再生能源. 2014（09）： 1395-1399.
[4] 王建安，刘国顺. 生物质燃烧锅炉热水集中供热烤烟设备的研制及效果分析[J]. 中国烟草学报. 2012（06）： 32-37.
[5] 刘建文，陈楠，黄敦辉. 生物质水煤浆制浆、燃烧方法及集成系统[P]. 2010-02-03.
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