国内生物质燃烧机现状及发展趋势

国内生物质燃烧机现状及发展趋势

    摘  要：对生物质燃烧机分类及其各种类型的对比进行阐述，介绍了国内生物质燃烧机的产品牛产模式，分析燃烧机的空燃比与节能环保、配风及风量调节、自动控制系统和燃烧机工作时安全保护方面的现状，就节能、燃料多样化、自控、点火等燃烧机发展趋势作了简要论述。

  生物质燃烧机是一种具有燃烧效率高、环境友好、工作安全可靠、自动控制水平高等特点的高科技产品，自20世纪80年代术国外产品开始进入我国市场，各种类型的生物质燃烧机在工业生产、生活锅炉及中央空调等领域得到了广泛应用。但受我国能源结构长期以煤为主的影响，与国外相比，燃烧器产品的设计生产在国内尚属起步阶段。随着我国社会和经济的发展，以天然气相人工燃气为主要燃料的燃气燃烧器将有更加广阔的应用前景。

1生物质燃烧机的分类及几种类型的对比

    按一次空气系数可分为扩散式燃烧器（燃气和空气不预混，一次空气系数q=⑨、大气燃烧器（燃气和一部分空气预先混合，a~2 0&、完全预混式燃烧器（燃气和空气完全预混，Q≥D;按空气的供给方式分类可分为引射式燃烧器（空气被燃气射流吸入或燃气被空气射流吸入）、鼓风式燃烧器（用鼓风设备将空气送入）、自然引风式燃烧器（靠炉膛中的负压将空气吸入）；按燃气压力可分为低压燃烧器（压力在5000Pa以下）和高（中）压燃烧器（压力为5000 3Xl05P~。

    按照燃烧计算理论方案的不同，可将生物质燃烧机分为四种类型，其优缺点及应用范围对比如下。

    ①自然引风式扩散燃烧器：其优点是燃烧稳定、不回火、运行可靠，结构简单、制造方便，操作简单、容易点火，可利用低压燃气，燃气压力在200 400Pa或更低时仍能正常工作，不需要鼓风。缺点是燃烧强度低，火焰长，需要较大的燃烧室，容易产牛不完全燃烧。为使之完全燃烧，必须供给较多的过剩空气( a-l. 2-1.6)；由于过剩空气系数较大，燃烧温度低，综    述其适用于温度不高，但要求温度均匀、火焰稳定的场合，如用于沸水器、热水器、纺织业和食品业中的加热设备及小型采暖锅炉，用作点火器和指示性燃烧器。有些工业窑炉要求火焰具有一定亮度或某种保护性气氛时，也可用自然引风式扩散燃烧器。层流扩散燃烧器一般不适用于天然气和液化石油气，因为这两种燃气燃烧速度慢，火孔热强度小，容易产牛不完全燃烧和烟炱。

    ②鼓风式燃烧器：其与热负荷相同的引射式燃烧器相比，结构紧凑，体机小，占地面积小。特别是当热负荷较大时，该优点更为突出，其热负荷调节范围大，调节系数一般大于5可以预热空气或燃气，预热温度甚至可按近燃气着火温度，这对高温工业炉是很必要的；要求燃气压力较低，容易实现煤粉一燃气、油一燃气混合燃烧。其缺点是需要鼓风，耗费电能，燃烧室容积热强度通常比完全预混燃烧器小，火焰较长，因此需要较大的燃烧室容积，本身不具备燃气与空气成比例变化的自动调节特性，最好能配置自动比例调节装置。根据上述优缺点可知，鼓风式燃烧器{要用于各种工业炉及锅炉中。

    ⑧大气式燃烧器：其比自然引风扩散式燃烧器火焰短、火力强、燃烧温度高；可以燃烧不同性质的燃气，燃烧比较完全，燃烧效率较高，烟气中C0含量辕少；可应用低压燃气。由于空气依靠燃气吸入，所以不需要送风设备；适应性强，可以满足较多工艺的需要。由于只预混了部分空气，而不是全部燃烧所需的空气，故火孔热强度、燃烧温度虽比自然引风扩散式燃烧器高，但仍受限制，且不能满足某些工艺的要求；当热负荷较大时，多火孔燃烧器的结构比较笨重。多火孔大气式燃烧器应用非常广‘泛，在家庭及公用事业中的燃气用具如家用灶、热水器、沸水器及食堂灶上用得最广，在小型锅炉及工业炉上也有应用。单火孔大气式燃烧器在中小型锅炉及某些1业炉上应用广‘泛。

    ④完全预混式燃烧器：其优点是燃烧完全，化学不完全燃烧较少；过剩空气少（a-L 0 5-1.1⑨，当用于工业炉直接加热工件时不会引起工件过分氧化；燃烧温度高，容易满足高温工艺的要求；火道式无焰燃烧器燃烧热强度大，容积热强度可达（29＼58×1 03刖时或更高，因而可缩小燃烧室容积；设有火道，容易燃烧低热值燃气；不需鼓风，节省电能及鼓风设备。它的缺点是为保证燃烧稳定，求燃气热值及密度要稳定；发牛回火的可能性大，调节范围较小。为防止回火，头部结构较复杂和笨重；热负荷大的燃烧器结构庞大且笨重，故每个燃烧器的热负荷一般不起过2 3Xl03kW;噪音大，特别是高压和高负荷时更是如此。完全预混式燃烧器主应用在工业加热装置上。

2生物质燃烧机牛产模式

    生物质燃烧炉尽管品种、规格繁多，但其结构原理基本相同。国际标准对安装联系尺寸、启动过程的时间顺序、进入运行阶段的功率调节及火焰监视等均有明确规定。因此燃烧过程控制及监测保护系统已实现标准化、全自动化。程控器、火焰传感器、气阀及安全保护装置的专业生产J‘家都是按有关标准及规定组织设计和牛产的。生物质燃烧炉产品已形成标准化和全自动化。

    国内牛产厂家对元器件不强调国产化程度，而着眼于产品的可靠性与竞争优势。外购件几乎都采用同一或少数几个世界名牌产品。如美国HONEYW ELL。公司的安全电磁阀、程控器及各类气阀；意大利BRAHMA的点火器；瑞上LAND IS&GYR公司的LOA LAL LFL程控器，ORA ORB火焰传感器；德国DUNGS公司的各类气阀等。因此，国内全自动生物质燃烧炉车要是实现进口组装化牛产。

3国内生物质燃烧炉技术现状

3 1空燃比与节能环保

    正确控制燃料量与空气量的配比，是合理组织燃烧过程的重要内容。在充分燃烧的条件下使助燃空气的最小限量超过理论空气量（即过量空气系数最小）将使然烧温度更高，炉堂的加热速度更快，燃料的消耗更小。根据有关热工的测试表明，过量空气系数在L 1—L2时，燃烧机（燃料）燃烧效率平均为99 96%，CO含量平均为10 2X10-6,烟气黑度为林格曼黑度0--1级，烟尘排放浓度平均为24mgBJm3, S02排放浓度平均为l3ffng/n3，大大低于GW PB3-1999大气污染物排放标准，可在一类区（自然保护区，宾馆，旅游区等）使用，对大气污染可忽略不计，实现洁净燃烧。

3 2生物质燃烧炉的配风

    生物质燃烧炉充分燃烧的前提条件是合理配风和良好的混合方式。为了加强燃烧机出口气流的扰动，促进燃气一空气均匀混合，造成一个烟气回流区和不破坏着火条件，一般生物质燃烧炉在燃烧头内装了一个内旋流式稳焰器，它结构简单，效果很好。比例调节滑动林业机械与木工设备两级式生物质燃烧炉的配风，基本根部风占总风量的100左右。

    由于各类燃气的燃烧特性及火焰传播速度不同，生物质燃烧炉都是按燃气成分及供气压力设计不同的燃烧头。天然气和低热值燃气火焰传播速度慢，采用预混式燃烧头，而高热值燃气火焰传播速度快，如液化石油气则采用后混式燃烧头。

3 3风量的调节

    对于鼓风式生物质燃烧炉需要风机对风量进行控制，小型生物质燃烧炉以手动调节风门居多。一般采用出风口调节风门，中型和大型机多采用进风口调节风门。

    风量调节装置一般采用液压调节风门和电动型风门控制器，液压调节风门程控器一般采用LOA21和LOA44性能较好的生物质燃烧炉不论规格大小均采用电动型风门控制器。液动型风门控制器有第一段火、第二段火两级控制，亦有停机、第一段火、第二段火三级控制。电动型风门控制器可以实现4级或5级式风门位置控制，且停机时风门关闭，其功能多，操作安全；但电控型原理比较复杂，对调整的要求较高。

34自动控制系统

    自动控制系统包括程控器、火焰传感器（电离子棒或更加精确的UV紫外线火焰探测器）、电动机、安全电磁阀、电磁阀、点火变压器、点火电极、空气压力开关、燃气压力开关和双重电磁阀等，其具有程序控剖、光电检测、工作锁定和安全保护等功能；依靠外部电控元件来实现温度和压力等的自动控制。

    目前小型生物质燃烧炉等多采用LFL程控器，一些生物质燃烧炉程控器是以微电脑为基础的综合控制器，可替代超过400种各厂家推出的程控器，能使工作更安全并可实现全面自诊断，具有通讯和联网功能，现已开始在各燃烧机生产厂家推广应用。

3 5燃烧机工作时的安全保护

    全自动生物质燃烧炉在安全保护方面已经比较成熟，丰要措施有以下几方面。

    ①为了防止风道及燃烧头内积存污物等，在燃烧机点火前须进行预清扫，有的产品为了避免停机时逆火还具有后清扫功能。为了防止在预清扫期间电磁阀泄漏，造成点火时的爆燃现象，在燃烧机供气管装有安全电磁阀。

    ②设有非正常熄火保护，采用火焰传感器或电离子棒或更加精确的UV紫外线火焰探测器。

    ③为了防止异物进入叶轮或燃烧头内，在燃烧机进风口或集风器前装有空气过滤器（如钢丝网）。

    ④生物质燃烧炉多采用燃气压力开关进行低气压保护，有的采用两个燃气压力开关分别进行燃气低气压和高气压保护。

    ⑤配备气阀防漏测漏系统。如气阀密封不严，燃气泄漏进入燃烧室内，在一定条件下会产生爆炸，造成重大事故。按照PlEN676的规定，燃烧机必须安装取重电磁阀，在功率高于1200kW的设备中一定要使用阀门自动检漏装置。

4发展趋势

    近年来，燃烧机牛产厂家为了提高产品的竞争力，在节能、燃料多样化、自控和点火能量等方面做了许多工作，其发展趋势丰要有以下几个方面。

    ①进一步提高节能效果。特别是大型燃烧机要求实现低空燃比燃烧和可变火焰特性包括火焰形状、大小、温度)l:l/J燃烧。

    ②燃烧机能燃烧各种热值的燃气，使其能燃料多样化。

    ③在空燃比的补偿自动调控技术应用方面有较大的进展，更安全并实现全面自诊断，具有联网与通讯功能的程控器进一步得到推广‘应用。