談生物質顆粒殺青熱風爐優化設計

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摘要：針對殺青機用熱風爐進行優化設計，根據生物質顆粒燃燒特點和熱風需求量和溫度設計熱風爐，為殺青機提供持續、優質的熱風。實現產熱換熱效率提高的同時降低成本和實現綠色發展。

關鍵詞：生物質；熱風爐；換熱裝置

1研究現狀

生物質能是僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源，并且生物質能源來源于光合作用是一種綠色、清潔、取之不盡的能源。目前傳統滾筒殺青機采用燃柴、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，污染環境，浪費資源；電熱管加熱存在熱損失大、效率低、設備使用壽命短、熱慣性大等問題。本文研究了一種生物質顆粒新型熱風爐，并進行了優化設計。

2熱風爐設計

2.1燃燒室結構設計

新型生物質顆粒熱風爐由燃燒室和換熱裝置兩部分組成，為提高生物質顆粒燃燒產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結構。圖1為燃燒室三維結構示意圖，在一次燃燒管右側設置有進料口，燃燒管貫穿整個燃燒室，是生物質顆粒進行一次低氧燃燒產生可燃性氣體的主要場所。通風口可以精確定量的調節進入燃燒管的空氣的量，確保一次燃燒管內生物質顆粒能夠進行低氧燃燒產生可燃性氣體。出料口設置在左側空腔底部，這樣既可以確保生物質顆粒燃燒效率的提高又可以將其順利及時的排出。當生物質顆粒在一次燃燒管內低氧產生的可燃性氣體與空氣的混合氣體到達最左端的空腔后經過分布在一次燒管周圍的折流圓管到達二次燃燒室內，在二次配風和折流板的共同作用下使得燃氣在二次燃燒室內與氧氣充分混合燃燒產生熱量。圖2為燃燒室剖面圖，圖中尺寸即為燃燒室真實尺寸。左圖為燃燒室縱向剖面圖中心為一個直徑200mm的圓管，其周圍對稱分布有直徑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，在燃燒室右下角設置一個二次進風口，為燃氣充分燃燒提供足夠的氧氣，同時可以將燃燒后產生的高溫燃氣及時鼓入換熱裝置內。

2.2換熱裝置選擇與設計

對于換熱裝置采用兩級換熱的方式將換熱效率進一步提升。一級換熱裝置采用成本低，便于維護的圓管換熱器，內部結構如圖3。圓管換熱器由頂蓋、上下蓋板、換熱圓管和密封墊片構成，通過螺栓連接將頂蓋、上下蓋板、和燃燒室連接成一個整體，同時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。二次燃燒室產生的高溫廢氣經過圓管內部由換熱管道進入二級換熱裝置中。圓管壁為金屬材料制成具有較好的導熱性，高溫廢氣中的熱量經管壁將熱量輻射到清潔冷空氣當中，在換熱過程中為了使清潔空氣在圓管換熱腔內部流程增大，在換熱腔內部設置兩個金屬擋板同上下蓋板共同構成密封的S型流動空腔。二級換熱裝置采用對流循環換熱的方式進行熱量交換，原理圖如圖4，廢氣從右端向左端流動，清潔空氣從右端向左端流動。加上金屬擋板構成的循環空腔使氣流在二級換熱裝置內部的相對流程增大，熱量交換更加充分。經過一次換熱之后的剩余熱量最終將再次被利用，進一步降低了出口廢氣溫度最大限度的提高了換熱效率。

3結論

生物質顆粒熱風爐具有綠色環保、產熱穩定效率高的特點，通過優化設計改進燃燒室結構，設置一次低氧燃燒、二次配風和二次燃燒的整體結構，使生物質顆粒在燃燒室內部能夠充分燃燒產熱。換熱器的第一級采用結構簡單的圓管換熱裝置，將部分熱量轉移至清潔冷空氣當中，在經過二級對流循環換熱裝置將剩余熱量盡可能的轉移至清潔空氣中，為后續的殺青工作產生足夠熱風。

參考文獻

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作者：張成茂 左家樂 邢明明 顧宗磊 單位：臨沂大學