ALN—J型多功能秸稈焚燒爐的設計

黃妍

摘要：為解決秸稈焚燒存在的問題，根據秸稈的燃燒特性，設計一款環保型的秸稈焚燒爐。介紹多功能秸稈焚燒爐的設計思路及重要部件設計方案，為綜合利用秸稈資源提供參考。

關鍵詞：秸稈焚燒；設計；熱交換；多功能

中圖分類號：S216.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2017）03-0029-02

近年來，農作物秸稈成為農村面源污染的新源頭，亟需提高秸稈綜合開發利用程度。ALN-J型秸稈焚燒爐可實現秸稈無污染焚燒，秸稈燃燒后生成的草木灰可作為肥料還田，產生的熱風可烘干玉米，更利于充分合理地利用秸稈資源。

1 秸稈的組分及燃燒特性

秸稈由多種可燃質、不可燃無機礦物質及水分混合而成。與秸稈的組成成分相比，工業分析成分更能反映秸稈的燃料特性。

玉米秸稈組分含量和工業分析見表1。

從表1可以看出，玉米秸稈的灰分含量低，非常適合燃燒發熱；低位熱值為15 539 J/g，相當于標準煤熱值（29 300 J/g）的53%。

2 ALN-J型多功能秸稈焚燒爐設計方案

秸稈直燃技術以生物質為燃料，燃燒設備根據生物質的特性設計，輔助配套的生物質儲運預處理及給料設備，實現大規模生物質燃燒轉化利用，是生物質能利用的重要方式之一。隨著相關技術的不斷革新，生物質直燃的熱能效率已達30%左右，與煤炭接近。

農作物秸稈屬于高堿生物質燃料，設計中應注意以下兩點：1） 保證秸稈燃盡及低熔點灰渣排出，避免出現生物質灰渣熔融及無機雜質對爐膛、受熱面的腐蝕問題。2） 秸稈燃燒時會產生大量煙氣，直接排放到大氣中易造成嚴重的空氣污染，需過濾后再排放。同時，燃燒爐的密閉性要好，防止未經處理的煙氣溢出。

3 ALN-J型多功能秸稈焚燒爐設計思路

秸稈處理量：預處理秸稈能力為0.5 t/h。

熱能的合理利用：秸稈燃燒產生的熱能換成熱風后用來對小型烘干倉內的玉米棒進行烘干，效率為

8 000 kg/d（烘干倉另外方案設計）。

車載式：可移動，焚燒爐與烘干倉可隨意連接，方便在田間就地作業。

低壓電源：采用220 V民用電，可配備小型發電機或農用車實現電力供給。

根據以上考慮，秸稈焚燒爐的設計如圖1所示。

工作原理為：用粉碎機將秸稈粉碎成20～50 cm的碎段，投入投料口后，被儲料箱的旋轉裝置推至活動開口處，自動落入螺旋喂料器；通過有水冷裝置保護的螺旋喂料器旋轉推送至燃燒室進行燃燒，燃燒后散落或者未燃盡的秸稈、半焦等在爐箅上或被2號鼓風機吹起，在燃燒室內繼續燃燒；燃燒后的炭木灰逐漸堆積于燃燒室底部，通過清灰翻板清出，混入水中，進行還田處理；1號鼓風機吹入的空氣經燃燒室的爐火加熱換熱后，溫度上升，而后進入玉米烘干倉，對玉米棒進行烘干處理；2號鼓風機吹入的空氣在幫助秸稈充分燃燒的同時，將未完全燃燒的秸稈吹起，在燃燒室內充分燃燒。秸稈燃燒所產生的煙氣通過上方煙道進入布袋除塵裝置，在負壓氣流的作用下從分離器的入口進入除塵體；通過高溫濾袋后，粉塵根據脈沖除塵原理從氣流中分離出來，落入分離器下部的灰斗中，干凈氣體進入凈氣室后被排出。

3 ALN-J型多功能秸稈焚燒爐主要部件設計

3.1 燃燒室

根據熱力學原理，燃燒室應滿足3個基本條件：一是使燃料充分燃燒，其化學能完全轉化為熱能；二是保溫，減少散熱；三是增加攔火裝置，引導煙氣走向，延長煙氣滯留時間。

受運載工具所限，在換熱風量充分滿足烘干所需熱風的前提下，燃燒室容積不宜過大。在預處理秸稈能力500 kg/h、連續進料8.5 kg/min、秸稈比重約10 kg/m3的情況下，再根據燃燒室容積應該在燃燒介質容積3倍以上的要求，確定燃燒室容積≥3 m3（長、寬、高根據運載工具所定），爐箅上的料層厚度不超過300 mm。

3.2 熱風系統

熱風系統主要將冷空氣吹入換熱裝置進行加熱。換熱裝置埋在爐膛的攔火裝置（爐拱）內，其需要將熱空氣輸送到烘干倉內，因此要有一定的風量與風壓。

干燥介質的體積流量為：V=μmda，式中：mda為干燥物水分需要的干燥介質的質量流量，kg/h；μ為干燥介質進入干燥室的濕比，m3/kg。燃燒室內的空氣流向如圖2所示。

秸稈在燃燒的同時加熱熱風管，熱風通過軸向的熱風管吹向烘干倉，起加熱和排濕的作用。

4 結論

在性能試驗的基礎上，對烘干玉米倉的排濕系統、隔熱保溫等進行改進，增加烘干產量，縮短烘干時間，提高烘干品質。試驗結果表明：玉米烘干量（玉米棒脫粒比率約為40%～70%）及秸稈處理量均達到設計要求。

多功能環保型秸稈焚燒爐既降低焚燒秸稈所造成的污染，又高效利用秸稈燃燒所產生的熱能和燃燒后所產生的炭木灰，推廣應用前景廣闊。

參考文獻

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