|
燃稻壳热风炉的结构特点及技术特性分析
潘九君1 韩志伟2
（1农业部干燥机械设备质量监督检验测试中心 黑龙江 佳木斯 154007；
2 佳木斯科佳干燥设备厂 黑龙江 佳木斯 154007）
摘 要：主要介绍燃稻壳热风炉与燃煤热风炉的不同结构及特点，稻壳与煤在燃烧过程中的不同特性，改、建稻壳热风炉应注意解决的技术难点及使用稻壳热风炉的优点等，为稻壳炉设计和使用运行提供理论和实践的依据，更好地利用废料，节约能源。
关键词：稻壳热风炉；燃烧特点；结构特点
Analysis Of technical and structural feature for husk air-heating furnace
Pan Jiujun1 Han Zhiwei2
（1 Drying machinery testing and appraising center of agricultural ministry of P.R.China 154007；
2 Jiamusi Kejia drying equipment factory， 154007)
Abstract: this paper mainly introduced different structure and feature between a husk and coal air-heating furnace，and different characteristic between a husk and coal in burning. It must care to solve the technical difficult points when a coal air-heating furnace is reconstructed to husks` and a new husk air-heating furnace is to be built. Advantages for using the husk furnace is given. It provides theory and practice basis for designing and operating the husk furnace，to better make use of waste husk and save on energy.
Keywords： Husk air-heating furnace；Burning feature；structural characteristic
我国年产水稻16500万多吨，占世界第一位,产出的稻壳约3000万吨，由于很少能再加工利用，大量的稻壳变为废料，堆积如山，板结土地，污染环境，如果废物利用，变废为宝，在有条件的情况下，把稻壳作为燃煤热风炉的燃料，使用燃稻壳热风炉烘干粮食及农产品物料等，可极大的节省能源，降低烘干成本，获得更大的利润，不仅为生产企业还可为社会创造出巨大的经济效益。
1 热风炉燃稻壳与燃煤的不同特点
众所周知，稻壳易燃且重量轻，从体积上看，相同重量的稻壳，其体积是煤的6倍，从燃烧热值上讲，煤的燃烧热值常用为4500～6500kCal/kg，稻壳的热值为2900～3300 kcal/kg。若按每公斤稻壳的发热值为煤的一半计算，发出同样热量所需稻壳的体积是煤的10～12倍，所以要获得与煤相同的发热量，在单位时间内喂入稻壳的体积必须是煤的10～12倍，而这些稻壳必须在单位时间充分的燃烧，才获得所需的额定发热量。
要获得充分的燃烧必须有足够的氧气、温度和时间，从稻壳的燃烧特性上看，稻壳燃烧与煤是完全不同的。在燃烧速度上，稻壳易燃且燃点低，其挥发分燃烧速度是煤的2.3倍；在燃烧过程中，稻壳的燃烧分为挥发分燃烧和焦炭燃烧两个独立的阶段，挥发分燃烧为燃烧开始阶段，燃烧快时间较短，焦炭燃烧为稻壳后期燃烧阶段，需要时间长，但不利于后期燃尽，在焦炭含量有20%左右时，燃烧已基本停止，说明稻壳很难燃烧完全。而煤的挥发分燃烧和焦炭燃烧在一个并存阶段进行，较易燃尽。根据这一特性，进入热风炉的稻壳就需要足够的体积量和通风量，稻壳层厚度可比煤层厚，引（鼓）风机供给的风量必须与稻壳全面接触，使稻壳处于流化和接近悬浮状态，但悬浮的稻壳尽可能不让燃烧气体带走，带走的未燃尽稻壳应在后炉内继续碳化燃烧，若过多的燃烧稻壳被燃烧气体带走，穿过换气器管时就会对其产生磨损，缩短换热器使用寿命。
2 稻壳热风炉需要解决的技术难点
2.1换热器末节冰堵现象
用燃煤热风炉燃稻壳，在寒冷冬季的北方，当大气温度低于-25℃时，换热器末节经常出现结冰堵塞现象，主要原因是燃煤热风炉的炉排面积小，燃烧室空间小，单位时间内燃烧稻壳量过少，产生的热量就少，导致换气口的烟气进口温度过低，经前几节换热后，到换热器的末节温度更低，过低温度的烟气与寒冷的空气在末节进行热交换时，管壁温度低于0℃后，烟气中的水蒸气凝结成冰，且越结越厚，最终导致换热器管堵死。解决该问题的办法，一是提高烟气进口温度，二是提高末节管壁温度。提高烟气进口温度就是要提高单位时间内燃烧稻壳量，且能充分燃烧；提高换热器末节的管壁温度，就是要提高末节的烟气温度，通过对换热器末节的优化设计，适当减少烟管数量即可解决，这样在外温为-25℃时，烟气温度50～70℃时，末节管壁也不会冰堵。生产实践证明，对稻壳炉合理设计后，室外温度在-25～-30℃时，末节管壁温度也保证在0℃以上不会冰堵。
2.2未燃尽稻壳对换热器和引烟风机的磨损
由于稻壳较难燃尽的特点，加上引（鼓）风机的风量配备过大，当稻壳在前炉的燃烧时间过短，或被燃烧气体带入换热器，甚至经过引烟机时，就会对换热器管壁和引烟机叶片造成快速磨损，这种情况下换热器仅使用2～3年，风机叶片仅用一年就得更换，这主要是未燃尽稻壳残留物，特别是硬壳或芒尖部分，对换热器管壁冲刷磨损的结果。减少磨损的唯一办法就是减少稻壳燃烧时从前炉飞出的数量和增加热风炉的沉降室空间，使未燃尽残留物在炉排上延长燃烧时间或在沉降室内完全沉降并继续燃烧，最终使燃烧颗粒沉降直径达100～150μm。
2.3热风温度偏低且不稳定
因稻壳的发热值为煤的一半左右，加上燃烧快，稻壳的喂入和风量配备不合理，常出现热风温度偏低或不能保持稳定状态，要保证有足够的发热量就必须有足够量的稻壳在单位时间内喂入前炉燃烧室，首先要设计好稻壳的喂入装置，即稻壳储仓和喂入门，使足够量的稻壳连续不断的喂入，再要加大炉排面积，稻壳在前炉的燃烧时间相对越长，燃烧才能充分，才能保证热量供给。
3 结构特点
稻壳热风炉通常有水平式链条炉排式、倾斜（或阶梯）式往复炉排式和下饲式反向燃烧稻壳炉等型式。其结构特点有所不同：
3.1自动水平式链条炉排稻壳炉
①尺寸基本与相同型号的燃煤热风炉尺寸相同，但内部结构做了部分改动，既缩短或加高燃烧室内反烧拱，或燃烧室内两侧增设配风管。
②增加稻壳喂入仓和稻壳气流输送装置，或增加稻壳喂入仓平台用带式输送机喂入稻壳，加大稻壳喂入层厚度到200～350mm。
③改换热器为顺向换热，即换热器的冷风进口处为燃气入口，杜绝了换热器末端烟管结冰堵塞现象。这种换热方式并没有造成烟气温度过高而热损失过大，现场测试为：当热风温度在70～74℃时，烟气温度为75～78℃。也可使用常规的逆向气—气换热。
④适当增加沉降室长度和宽度，在沉降室内增加两道挡风防火墙。
⑤人工操作和自动控制方便，即可燃稻壳又可燃煤，但不增加耗煤量。
3.2倾斜式往复炉排稻壳炉
由图1可知，该炉由稻壳仓、倾斜式往复炉排、燃烧室、沉降室、烟气道出口、换热器、引烟风机和鼓风机等组成。
①倾斜式往复自动炉排，对燃烧的稻壳有翻动和通风作用，使稻壳燃烧较为充分。
②稻壳从前炉炉顶上喂入，相同机型的燃稻壳炉排比燃煤炉排宽且长，加大了炉排面积，增加了稻壳在炉排上的燃烧量，保证了稻壳炉的发热量。
③沉降室加长为3m左右，增加阻烟墙和二次沉降室，使未燃尽的稻壳沉降在后炉沉降室内，消除了未燃尽稻壳残留物对换热器管和引烟机叶片的磨损。
④加粗换热器末节钢管且减少根数，提高了末节的换热风速和末管温度，消除了北方冬季的冰堵现象。
⑤设置足够大的稻壳仓和合理的喂入装置，保证稻壳均匀和充足的喂入，稻壳燃烧层厚度一般为600～750mm。
⑥即可燃稻壳又可燃煤，但由于炉排加宽，耗煤量将增加20～30%左右。
3.2倾斜式往复炉排稻壳炉
由图1可知，该炉由稻壳仓、倾斜式往复炉排、燃烧室、沉降室、烟气道出口、换热器、引烟风机和鼓风机等组成。
①倾斜式往复自动炉排，对燃烧的稻壳有翻动和通风作用，使稻壳燃烧较为充分。
②稻壳从前炉炉顶上喂入，相同机型的燃稻壳炉排比燃煤炉排宽且长，加大了炉排面积，增加了稻壳在炉排上的燃烧量，保证了稻壳炉的发热量。
③沉降室加长为3m左右，增加阻烟墙和二次沉降室，使未燃尽的稻壳沉降在后炉沉降室内，消除了未燃尽稻壳残留物对换热器管和引烟机叶片的磨损。
④加粗换热器末节钢管且减少根数，提高了末节的换热风速和末管温度，消除了北方冬季的冰堵现象。
⑤设置足够大的稻壳仓和合理的喂入装置，保证稻壳均匀和充足的喂入，稻壳燃烧层厚度一般为600～750mm。
⑥即可燃稻壳又可燃煤，但由于炉排加宽，耗煤量将增加20～30%左右。
3.3下饲式反向燃烧稻壳炉
由图2可知，它由驱动器、进料斗、螺旋推运器、固定炉排、燃烧室、沉降室、换热器、鼓风机、引烟机和除渣机等组成。
①稻壳由螺旋搅龙从燃烧器底下向上喂入，燃烧火焰是从上向下反向燃烧，燃烧后稻壳灰落入炉膛两侧灰坑内。
②下饲式喂入的稻壳没有漂扬现象，稻壳不易随烟气带走，飞灰量小，燃烧较为充分，火焰温度较为稳定，消除了换热器末节的尘堵和冰堵现象。
③稻壳燃烧床较厚，一般为500~600mm左右，表层有少量稻壳为悬浮燃烧，由于喂料缓慢，稻壳在炉排上燃烧时间长，鼓风机空气量充足，烟气在燃烧室内的燃烧时间也长，很少的稻壳在沉降室沉降，减少了经换热器的烟尘含量，所以该稻壳炉不用配备除尘器，烟尘指标也能达到环保要求。
④与链条式和往复式稻壳炉相比，该稻壳炉的体积小，占地面积小，钢材及建筑材料消耗小，成本低。
⑤炉排通风孔离螺旋喂料搅龙上平面有一定的距离，即使在工作状态甚至长时间停炉，稻壳也不会反烧到搅龙处，因搅龙的周围处在一种缺氧状态。
⑥热风温度能实现自动控制。炉温超过上限后能自动停止供料，炉温低于下限后自动供料，保持热风温度较为稳定。
参考文献
|
