0、前言
随着化石能源的使用，使得环境问题日益加剧，资源逐渐枯竭，出于国家经济安全和能源替代发展战略及环境保护的考虑，生物质锅炉的发展已得到了越来越多的重视，其发展空间越来越大。
山东一些地区木器加工业比较发达，其生成的边角废料及碎木屑大量堆积，所占场地很大，如不处理，容易引起火灾，又占用大量土地，污染环境，同时木器生产过程中烘干等工艺需要大量蒸汽，如采用燃煤或燃油气蒸汽锅炉，一方面造成废木料资源的浪费，另一方面又造成煤、油气等大量的花费。
为此我们根据部分用户要求，改造设计了一批燃木屑为主的生物质蒸汽锅炉，不但解决了废碎木屑的储存处理问题，同时又为车间生产提供了必要的蒸汽。不但减少了购买煤炭或油气的费用，同时减少了烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放，具有很好的节能环保效益。
同时木屑也可以通过木屑颗粒机、秸秆压块机、颗粒机来压制成块状的或圆柱状的生物质颗粒燃料那么其的利用价值将大大增加。
据调查，目前市场上存在的10 t/h左右的中、小型燃木屑生物质锅炉均为DZL系列水火管锅炉或SZL系列水管链条炉排锅炉直接改烧生物质，它们没有很好地考虑燃煤与燃生物质燃料的不同之处，尤其是燃料特性方面的差异，因而带来了一系列安全经济运行方面的问题，并且一部分还引起了爆燃事故。
1、设计分析
生物质燃料燃烧过程可分为三步：挥发分析出、炭及择发分燃烧和炭的燃烧。生物质的燃烧与煤的燃烧过程不同之处在于：生物质中的水分对燃烧过程影响很大，甚至主宰整个燃烧过程，为了更好地组织生物质燃烧，需要将水分的干燥作为一个独立的过程并在以下方面采取措施。
(1)采取加强燃烧，增加炉膛中部燃烧份额，布置一部分二次风，降低炉膛整体温度，尽可能减少碳硅络合物产生。
(2)抬高炉膛，增加一个大截面燃尽室，降低出口烟速，减少飞灰量，飞灰粒度。
(3)采用大倾角、低速运转的往复炉排，延长燃料在炉内停留时间，并有利于浮灰向下移动。
(4)采用水冷短前拱，降低炉前温度，调整炉前二次风量及一次给风量，控制炉前着火点。
(5)将燃料助力风布置在后拱上部的后墙上，使空中布洒燃料的落点在炉排前半部，并通过炉排的缓慢移动使燃料逐步向后移动，增加燃料在炉内停留时间，并使燃料中固定碳和碳硅络合物在后拱中温环境下燃尽，减轻烧结现象。
(6)对流受热面设计在中温中速下运行，减少磨损。
(7)采用带旁通烟道的空气预热器，根据燃料及燃烧状况通过调整旁通烟道的闸门来改变一次风的温度，进而可调整排烟温度，并帮助炉排面上燃料燃烧。
(8)合理组织二次风。炉排前加料斗二次风作用为均匀布料，控制炉排前部燃料着火点；炉膛前中下部二次风作用为均匀布洒燃料；后拱处二次风风量多，射程远，主要作用为把燃料推向炉前，搅动炉烟，燃尽挥发物，降低炉温。
2、锅炉结构及主要特点
2.1锅炉结构
根据前面的分析，我们将锅炉结构确定为szw型往复炉排带空气预热器的结构（见图1）。
该型锅炉为双锅筒纵置式A型布置组装水管式蒸汽锅炉，锅炉分为上部本体和下部燃烧设备两大部件。锅炉上部本体由上、下锅筒及连于左右集箱上的水冷壁和上下锅筒间的对流管束构成，内部为耐火砖和耐火混凝土砌成的炉墙和前后拱；外部为钢板骨架和蒙皮板，中间为保温材料。
在炉排的选择上，选用大角度倾斜式往复炉排，以满足生物质燃烧后余灰轻而蓬松的特点，使之能轻松地送人灰巢内。倾斜式往复炉排与链条炉排最大的不同之处在于，燃料与炉排有相对运动，炉排片向后下方推动进，部分新燃料被推饲到已燃着的燃料上部，炉排片向前方返程时，又将一部分已燃着的燃料带到尚未燃烧的燃料底部，如此反复，使燃料在着火准备阶段的条件得到改善。炉排底部布置前段风室、中段风室和后段风室实现分段配风，炉膛前段安装向上倾斜的前拱，炉膛后段安装倾斜型的后拱。锅炉在燃烧室后设置一个烟尘沉降室，以避免发生在锅炉对流受热面上的积灰（积灰是指温度低于灰熔点的灰粒在受热面上的沉积，多发生在锅炉对流受热面上）。在其后端上、下锅筒之间布置密集的对流管束组成对流受热面，在对流受热面内火焰呈水平“S”路程绕行。
炉膛侧墙开有炉门，可加块状木料和炉排面上清理灰渣；后拱上部有木屑进料口，其进料口为两个下倾10。的咖219喷嘴，喷嘴伸入炉墙内壁200～250mm，为防止其被烧坏，喷嘴材料由耐热不锈钢制成；前墙布置有二次风吹向炉后，为了燃料能在炉膛内形成充分扰动，并使燃料化学不完全燃烧损失与炉膛内的过量空气系数得以降低，其二次风布置分左右两个，每个风口向下倾斜10。，二次风量占总风量份额的8qo，出口风速65 m/s，以使炉内焰形成“S”型火炬上升（见图2）。
木屑进入炉膛后，受到炉内火焰、高温烟气的加热，温度逐渐升高，开始把水分蒸发掉，温度继续上升，当炉温达到250～350℃时挥发分析出，木屑变成高温的焦炭颗粒。失去水分和部分燃烧后的木屑，将变得很轻，当炉排具有较大通风率时，木屑被吹起，处于一种半层燃半悬浮燃烧状态，直到燃尽。但如果炉膛的风速太大．未燃尽的木屑将会被带出炉膛，进入对流受热面，有一部分继续燃烧，造成对流管束管壁温度升高，落灰斗外壁被烧热，不够安全；一部分不能够继续燃烧，成为固体不完全燃烧损失。为此必须延长木屑在炉膛内的停留时间，以使其在炉膛内得以充分燃烧。在设计炉膛时将炉膛加高，同时下部增加水冷壁受热面，下部水冷壁受热面节距较上部节距大（即下部辐射受热面积小于上部辐射受热面），既可保证较低的炉膛出口烟温（采用较低的炉膛出口烟温，是由于木屑的灰熔点较低，灰渣易于结焦），又可使炉膛温度不致于过低，保证燃烧。到达现场后，焊接下部水冷壁及前后拱管，并砌筑中间受热面的保温，依靠前拱上方加两个二次风口喷入二次风使燃料在炉膛内形成充分扰动，并使其化学不完全燃烧损失与炉膛内的过量空气系数得以降低。与后拱上部墙布置的两个进料口的进料风，两种气流在炉膛内形成交叉，充分混合，抑制木屑的上升速度，从而有效延长木屑在炉膛内的停留时间。
锅炉尾部设有带旁路烟道的空气预热器，可根据燃料特性和炉膛内部燃烧情况，调整旁路闸门的开度，以控制一二次风的进风温度。进料助力风取自空气预热器后的热风，燃料由于强风的作用进入炉膛被抛至炉排前部，在高温烟气和底部一次风的作用下逐步预热、干燥、着火、燃烧。
2.2主要特点
(1)大倾角往复炉排，且后拱顶部布置进料助力风、前拱布置二次风。合理布置二次风，可均匀布料，控制炉排前部燃料着火点，进料助力风主要作用为把燃料推向炉前，搅动炉烟，燃尽挥发物，降低炉温。大倾角往复炉排的设置可提高炉膛高度，并延长燃料在炉内停留时间，增加破焦功能，有利于可燃物燃尽。
(2)采用带旁通的尾部受热面空气预热器，提高了炉内空气温度且降低了排烟温度，提高了锅炉热效率。
(3)采用纯水管结构，对流受热面采用密集顺排对流管束，纵向冲刷换热系数高，自清灰能力强，不易积灰，使锅炉具有较高的热效率。
3、设计及使用中的其它注意问题
(1)在设计该类生物质锅炉时，一个重要的问题就是合理控制该类燃料在燃烧过程中的燃烧温度，防止或减少积灰、结渣。积灰是指温度低于灰熔点的灰粒在受热面上的沉积，多发生在锅炉对流受热面上。结渣主要是由烟气中夹带的熔化或半熔化的灰粒接触到受热面凝结下来，并在受热面上不断生长、积聚而成，多发生在炉内辐射受热面上。因为该类燃料焚烧温度过高，易使碱金属盐类处于熔融态，造成结焦结渣；焚烧温度过低，则燃烧效率将大大降低。
(2)当燃料以木屑成分为主时，必须充分考虑其爆燃的可能性，在炉膛及烟道上加装防爆门。特别是在锅炉升火时，首先在炉排上放人一定量的木柴，待木柴烧旺后，再喷入木屑，以防止点火熄灭而发生炉膛爆炸。
(3)在锅炉炉膛上部和前部及后部烟道上，应设置泄压门，以防炉膛爆炸时能及时泄压。
(4)对应于燃烧室的炉排底下应送入少量的风，以利于冷却炉排和燃尽沉降在炉排上的木屑焦粒。
4、结束语
该型系列锅炉已在青岛地区运行多台，经实践证明该型锅炉结构设计合理，运行可靠，并经鉴定测试其热工及环保均达到了的设计要求，具有广阔的市场前景。
三门峡富通新能源销售锅炉、生物质锅炉、家用炊事小型生物质锅炉。
