劉宇航

（徐州市農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站，江蘇 徐州 221006）

JKRF-800間接加熱式生物質(zhì)秸稈捆燒熱風(fēng)爐使用的燃燒原料主要以秸稈捆為主。秸稈(主要是稻麥、玉米秸稈)是一種很好的清潔可再生能源，我國(guó)的秸稈產(chǎn)出量已超過7億t，折合成標(biāo)煤約為3.5億t，全部利用可以減排8.5億t 二氧化碳,作為燃料使用，是最具開發(fā)利用潛力的新能源之一，殘余的草木灰還可以還田，提高土壤的鉀含量。該熱風(fēng)爐使用的燃料是秸稈捆，不用壓塊、消耗電能，運(yùn)輸方便，大大的降低了農(nóng)戶的使用成本。該設(shè)備產(chǎn)生的煙氣和熱空氣（熱風(fēng)）是分開的，對(duì)谷物干燥不產(chǎn)生污染。使用成本低，無污染，具有較好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理及技術(shù)參數(shù)

JKRF-800間接加熱式生物質(zhì)秸稈捆燒熱風(fēng)爐總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)吸取沸騰爐、生物質(zhì)熱風(fēng)爐的優(yōu)點(diǎn)，引入秸稈捆燒技術(shù)，設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作。主要由爐體、螺旋散熱片管式換熱器裝置、風(fēng)帽、自動(dòng)鏈排裝置、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、煙道風(fēng)機(jī)組成（如圖1所示）。

工作原理：秸稈捆用運(yùn)輸裝置放入料倉(cāng)，經(jīng)鏈條爐排在調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)下，不斷自前向后移動(dòng)。秸稈捆進(jìn)入燃燒室，并接受爐膛內(nèi)點(diǎn)火裝置，依次進(jìn)行干燥著火階段，直至燃盡。同時(shí)，空氣由高壓鼓風(fēng)機(jī)爐底鼓風(fēng)通過調(diào)風(fēng)接管穿過風(fēng)帽進(jìn)入爐膛，燃燒后產(chǎn)生700～800℃的高溫爐氣，由引風(fēng)機(jī)引入塵降室，灰塵沉降后，經(jīng)煙道進(jìn)入熱交換器，將管子加熱，靠管子再把管外冷空氣加熱成35～60℃熱空氣送入干燥機(jī)，達(dá)到間接干燥的目的，從而避免了對(duì)谷物干燥的污染。

采用PLC 控制熱風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)的停開及爐排停轉(zhuǎn),調(diào)節(jié)其風(fēng)機(jī)風(fēng)量的大小,調(diào)控?zé)犸L(fēng)管道冷風(fēng)門開關(guān)、安全報(bào)警器、熱動(dòng)電驛等一系列的裝置來實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)溫度的控制，風(fēng)量的補(bǔ)償。

主要技術(shù)指標(biāo)：外形尺寸4500mm×2000mm×2200mm；電動(dòng)機(jī)功率110/75kW；發(fā)熱量2400MJ/h；秸稈消耗量230kg/h；溫升35～60℃；熱效率＞66%；電壓380/220V；送風(fēng)量6800m3/h。

2 主要工作部件的選型和設(shè)計(jì)

2.1 秸稈捆燒熱風(fēng)爐燃燒室的研究設(shè)計(jì)

間接加熱式生物質(zhì)秸稈捆燒熱風(fēng)爐總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是吸取沸騰爐、生物質(zhì)熱風(fēng)爐的優(yōu)點(diǎn)，引入秸稈捆燒技術(shù)，設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作。

2.2 熱風(fēng)爐煙道氣除塵的研究設(shè)計(jì)

熱風(fēng)爐煙道氣除塵的研究設(shè)計(jì)采用3步除塵，先采用重力式沉降室降塵，煙道氣經(jīng)過熱交換管后再用旋風(fēng)分離器除塵，然后在出風(fēng)口安裝一個(gè)布袋除塵器，以便收集煙氣中的殘余的灰塵。

2.3 熱風(fēng)爐自動(dòng)控制和安全裝置的研究設(shè)計(jì)

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及《烘干機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)程》要求,熱風(fēng)溫度波動(dòng)范圍為±5℃。人工控制不容易達(dá)到這樣的效果，烘干溫度波動(dòng)大。采用PLC 控制熱風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)的停開及爐排停轉(zhuǎn), 調(diào)節(jié)其風(fēng)機(jī)風(fēng)量的大小, 調(diào)控?zé)犸L(fēng)管道冷風(fēng)門開等一系列的裝置來實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)溫度的控制，風(fēng)量的補(bǔ)償。自動(dòng)控制管道上的傳感器、熱動(dòng)電驛等電子儀表，嚴(yán)格控制干燥熱風(fēng)的溫度以及冷卻時(shí)間。

3 設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)鍵

3.1 秸稈捆燃技術(shù)

秸稈捆是秸稈經(jīng)秸稈打捆機(jī)撿拾鎮(zhèn)壓打捆而成，密度比較大，如果要燃燒穩(wěn)定，必須提高爐溫，升溫速率越高，揮發(fā)分更易析出，燃燒性能越好，燃燒越穩(wěn)定。載氣中氧濃度的增加也會(huì)造成燃料燃燒性能的改善，氧濃度增加，燃料燃盡所需要的時(shí)間縮短，燃盡溫度降低，最大燃燒速率增加。燃燒穩(wěn)定性、揮發(fā)分析出、燃燒特性指標(biāo)，都隨著氧濃度的增加而增加，即氧濃度增加有利于揮發(fā)分析出，根據(jù)以上理論基礎(chǔ)，熱風(fēng)爐燃燒室底部采用沸騰爐模式，空氣由高壓鼓風(fēng)機(jī)通過調(diào)風(fēng)管穿過爐床底部風(fēng)帽進(jìn)入爐膛，提供大量的氧氣和壓力，有利于提高燃料燃燒性能和燃燒的穩(wěn)定性。

燃燒室采用圓形結(jié)構(gòu)，采用耐火磚蓄熱，上下磚層間限位交錯(cuò)咬砌，加大隔墻厚度，爐體使用耐高溫涂層。這樣燃燒室結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，氣流分布較為均勻。

3.2 煙道氣的除塵技術(shù)

燃燒后產(chǎn)生的高溫爐氣經(jīng)過調(diào)節(jié)至500～700℃后，由引風(fēng)機(jī)引入塵降室，灰塵沉降后，又經(jīng)煙道進(jìn)入熱交換器內(nèi)，將管子加熱，靠管子再把管外冷空氣加熱成熱空氣送入干燥機(jī)，達(dá)到間接干燥的目的，從而避免了對(duì)谷物干燥的污染。煙道氣經(jīng)過降塵后經(jīng)過旋風(fēng)分離器二次降塵之后，在出風(fēng)口安裝一個(gè)布袋除塵器，以便收集煙氣中的殘余的灰塵。布袋除塵器的排放低于25mg/Nm3。布袋除塵器為脈動(dòng)噴射式，容器由壓縮空氣脈沖清潔。然后通過引風(fēng)機(jī)排出。

3.3 提高熱風(fēng)供給溫度、風(fēng)量的可靠性

采用PLC 集中控制熱風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)的停開、爐排停轉(zhuǎn)、風(fēng)機(jī)風(fēng)量的大小、熱風(fēng)管道冷風(fēng)門開啟等，來實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)溫度的控制?？刂品奖?，性價(jià)比高。

熱風(fēng)自動(dòng)控制過程如下：由傳感器采集溫控區(qū)域的溫度然后通過PLC 控制電路或控制模塊調(diào)整風(fēng)力電機(jī)轉(zhuǎn)速，冷風(fēng)、出風(fēng)等閥門的開啟，熱風(fēng)管道上的傳感器回控影響溫度變化的主要工件或設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的,傳感器反饋的信號(hào)不應(yīng)只顯示熱風(fēng)溫度。在主體的左右和上下部安放超聲波傳感器，以進(jìn)行邊緣識(shí)別。采用嚴(yán)格控制干燥熱風(fēng)的溫度以及冷卻時(shí)間使出糧溫度降到一定的范圍。

4 結(jié) 語(yǔ)

本項(xiàng)目實(shí)施后，研究開發(fā)的間接加熱式生物質(zhì)秸稈捆燒熱風(fēng)爐，以秸稈作為清潔可再生能源，使用秸稈捆的直燃技術(shù)，減少秸稈壓塊、粉碎等中間環(huán)節(jié)，解決糧食烘干成本過高，烘干過程中能耗過大，對(duì)環(huán)境污染較為嚴(yán)重的問題，提高糧食烘干設(shè)備使用經(jīng)濟(jì)性。燃燒后的草木灰含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分如鉀、鎂、磷和鈣，可加工成高效農(nóng)業(yè)肥料進(jìn)行銷售。秸稈捆作為燃料，每2t 秸稈的熱值就相當(dāng)于1t 標(biāo)準(zhǔn)煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量達(dá)1%。在生物質(zhì)的再生利用過程中，排放的CO2與生物質(zhì)再生時(shí)吸收的CO2達(dá)到碳平衡，具有CO2零排放的作用；合理的使用秸稈可以避免秸稈焚燒所帶來的環(huán)境污染問題。該成果不僅能給用戶帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)效益和生態(tài)效益。