談生物質(zhì)顆粒殺青熱風(fēng)爐優(yōu)化設(shè)計(jì)

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摘要：針對(duì)殺青機(jī)用熱風(fēng)爐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)生物質(zhì)顆粒燃燒特點(diǎn)和熱風(fēng)需求量和溫度設(shè)計(jì)熱風(fēng)爐，為殺青機(jī)提供持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的熱風(fēng)。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)熱換熱效率提高的同時(shí)降低成本和實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；熱風(fēng)爐；換熱裝置

1研究現(xiàn)狀

生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源，并且生物質(zhì)能源來源于光合作用是一種綠色、清潔、取之不盡的能源。目前傳統(tǒng)滾筒殺青機(jī)采用燃柴、燃煤、電熱管等方式加熱，燃柴和燃煤加熱方式落后，溫度難以控制，加熱不均勻，污染環(huán)境，浪費(fèi)資源；電熱管加熱存在熱損失大、效率低、設(shè)備使用壽命短、熱慣性大等問題。本文研究了一種生物質(zhì)顆粒新型熱風(fēng)爐，并進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)

2.1燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型生物質(zhì)顆粒熱風(fēng)爐由燃燒室和換熱裝置兩部分組成，為提高生物質(zhì)顆粒燃燒產(chǎn)熱效率和換熱裝置換熱效率，燃燒室和換熱裝置均采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)。圖1為燃燒室三維結(jié)構(gòu)示意圖，在一次燃燒管右側(cè)設(shè)置有進(jìn)料口，燃燒管貫穿整個(gè)燃燒室，是生物質(zhì)顆粒進(jìn)行一次低氧燃燒產(chǎn)生可燃性氣體的主要場(chǎng)所。通風(fēng)口可以精確定量的調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒管的空氣的量，確保一次燃燒管內(nèi)生物質(zhì)顆粒能夠進(jìn)行低氧燃燒產(chǎn)生可燃性氣體。出料口設(shè)置在左側(cè)空腔底部，這樣既可以確保生物質(zhì)顆粒燃燒效率的提高又可以將其順利及時(shí)的排出。當(dāng)生物質(zhì)顆粒在一次燃燒管內(nèi)低氧產(chǎn)生的可燃性氣體與空氣的混合氣體到達(dá)最左端的空腔后經(jīng)過分布在一次燒管周圍的折流圓管到達(dá)二次燃燒室內(nèi)，在二次配風(fēng)和折流板的共同作用下使得燃?xì)庠诙稳紵覂?nèi)與氧氣充分混合燃燒產(chǎn)生熱量。圖2為燃燒室剖面圖，圖中尺寸即為燃燒室真實(shí)尺寸。左圖為燃燒室縱向剖面圖中心為一個(gè)直徑200mm的圓管，其周圍對(duì)稱分布有直徑70mm的折流圓管。右圖為燃燒室橫向剖面圖，整個(gè)燃燒室長1300mm，寬600mm，高600mm。其中折流圓管長600mm安裝在左端空腔與二次燃燒室之間，二次燃燒室內(nèi)折流板與豎直方向夾角30°，其豎直高度為500mm，在燃燒室右下角設(shè)置一個(gè)二次進(jìn)風(fēng)口，為燃?xì)獬浞秩紵峁┳銐虻难鯕猓瑫r(shí)可以將燃燒后產(chǎn)生的高溫燃?xì)饧皶r(shí)鼓入換熱裝置內(nèi)。

2.2換熱裝置選擇與設(shè)計(jì)

對(duì)于換熱裝置采用兩級(jí)換熱的方式將換熱效率進(jìn)一步提升。一級(jí)換熱裝置采用成本低，便于維護(hù)的圓管換熱器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3。圓管換熱器由頂蓋、上下蓋板、換熱圓管和密封墊片構(gòu)成，通過螺栓連接將頂蓋、上下蓋板、和燃燒室連接成一個(gè)整體，同時(shí)由于螺栓的擰緊作用將密封墊片壓緊提高整體的密封性能。二次燃燒室產(chǎn)生的高溫廢氣經(jīng)過圓管內(nèi)部由換熱管道進(jìn)入二級(jí)換熱裝置中。圓管壁為金屬材料制成具有較好的導(dǎo)熱性，高溫廢氣中的熱量經(jīng)管壁將熱量輻射到清潔冷空氣當(dāng)中，在換熱過程中為了使清潔空氣在圓管換熱腔內(nèi)部流程增大，在換熱腔內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)金屬擋板同上下蓋板共同構(gòu)成密封的S型流動(dòng)空腔。二級(jí)換熱裝置采用對(duì)流循環(huán)換熱的方式進(jìn)行熱量交換，原理圖如圖4，廢氣從右端向左端流動(dòng)，清潔空氣從右端向左端流動(dòng)。加上金屬擋板構(gòu)成的循環(huán)空腔使氣流在二級(jí)換熱裝置內(nèi)部的相對(duì)流程增大，熱量交換更加充分。經(jīng)過一次換熱之后的剩余熱量最終將再次被利用，進(jìn)一步降低了出口廢氣溫度最大限度的提高了換熱效率。

3結(jié)論

生物質(zhì)顆粒熱風(fēng)爐具有綠色環(huán)保、產(chǎn)熱穩(wěn)定效率高的特點(diǎn)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu)，設(shè)置一次低氧燃燒、二次配風(fēng)和二次燃燒的整體結(jié)構(gòu)，使生物質(zhì)顆粒在燃燒室內(nèi)部能夠充分燃燒產(chǎn)熱。換熱器的第一級(jí)采用結(jié)構(gòu)簡單的圓管換熱裝置，將部分熱量轉(zhuǎn)移至清潔冷空氣當(dāng)中，在經(jīng)過二級(jí)對(duì)流循環(huán)換熱裝置將剩余熱量盡可能的轉(zhuǎn)移至清潔空氣中，為后續(xù)的殺青工作產(chǎn)生足夠熱風(fēng)。

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作者：張成茂 左家樂 邢明明 顧宗磊 單位：臨沂大學(xué)