燃料層

燃料層：熱解過程，建立了在輻射加熱條件下該過程的傳熱傳質模型，並採取隱式或半隱式相結合的有限差分方法來建立離散方程。通過數值模擬，得出了燃料層熱解過程中的溫度場的分布、層內固體密度的變化以及氣體的生成規律。在熱解過程中，生物質燃料層未熱解區、熱解區和炭化區三區共存。熱解區比較薄，約2~3mm厚，以約0.000001m/s的速度向燃料層內部遷移。熱解區所處的溫度範圍約在500K~800K之間。在已熱解區，燃料層內約30%的物質形成焦炭，約有70%左右的固體物質轉變為揮發分氣體。整個熱解過程為傳熱所控制，溫度分布決定了燃料層內氣體的析出和固體密度的變化。

基本介紹

• 中文名：燃料層

燃料種類

燃料是指：

1、燃燒時能產生熱能或動力和光能的可燃物質，主要是含碳物質或碳氫化合物。按形態可以分成固體燃料（如煤、炭、木材）；
液體燃料（如汽油、煤油、石油）；
氣體燃料（如天然氣、煤氣、沼氣）；
2、按類型可以分成化石燃料（如石油、煤、油頁岩、甲烷、油砂等）；
生物燃料（如乙醇【酒精】、生物柴油等）；
核燃料（如鈾235、鈾233、鈾238、鈽239、釷232等）
3、指能產生核能的物質，如鈾、鈽等。

一些氣體燃料可壓縮為液體，如液化石油氣。

層燃方式

生物質鍋爐燃料平鋪在爐排上，形成一定厚度的燃料層。迸行乾燥、乾餾、還原和燃燒。一次風從下部通過燃料層為燃燒提供氧氣，分配、攪動燃料，可燃氣體與二次風在爐排上方空間充分混合燃燒。

採用層燃技術開發生物質能，鍋爐結構簡單、操作方便、投資與運行費用都相對較低。由於鍋爐爐排面積較大，爐排速度可以調整，並且爐膛容積有足夠的懸浮空間，能延長生物質在爐內的停留時間，有利於生物質的完全燃燒。但生物質燃料的揮發分析出速度很快，燃燒需要補充大量的空氣，如不及時將燃料與空氣相混合，會造成空氣量供給不足，難以保證生物質燃料的充分燃燒，從而影響鍋爐效率。

層燃爐上部空間布置了二次風、燃盡風。二次風是自由空間氣相燃燒最佳化中重要的因素，通過對沖和攪拌作用，以實現揮發分和攜帶固體顆粒的充分燃盡。對於揮發分含量高的生物質燃料，二次風布置尤其重要。二次風所占比例；二次風速、流向及布置位置，對於降低不完全燃燒熱損失，並穩定爐排上的燃燒層影響很大。對於爐排燃燒，大部分生物質燃料的總體過量空氣係數為30%，一、二次風的比例一般為4:6或5:5（某電廠一、二次風率為8:2，嚴重偏離了生物質床層燃燒規律，鍋爐效率低下）。二次風一般採用下傾角度，雙相對沖布置，以利於形成射流的強烈擾動，加強迎火面的燃燒。

由於國內生物質燃料水分高、含灰量大，實際運行中一、二次風率比例可能是5：5或6：4，稱為國情風率，有別於國際燃燒中心實驗室出具的風率值。

特點

1、原油：指開採的天然原油不包括以油母頁岩等煉製的原油。
2、奧里乳化油：一種產於南美委內瑞拉奧里諾科河油田的瀝青狀高粘稠油經乳化自理形成的含水30%的液體。在這種乳化油中，水為連續相，呈“水包油”狀，其中的瀝青油顆粒一般在10μm左右。乳化油其流動性好於原油；比原油難於著火，閃點>120℃；低位發熱量為27～29MJ/kg；在5～70℃之外其穩定性急劇下降，直至破乳，即油水分離，形成瀝青塊不宜燃用。
3、油母頁岩又稱為油頁岩，是由粉沙、淤泥和低等生物殘體腐解的有機質沉積形成的。有機質在厭氧細菌的活動下，經過瀝青化作用並與摻入的粉沙、淤泥等形成含礦物雜質較多的腐泥物質，沉積在地下深處，經成岩作用和揮發物質散失等物理化學作用，成為油頁岩層。油頁岩呈淡褐色到暗褐色，暗淡無光澤，經乾餾可獲得頁岩油。頁岩油經煉製可獲汽油、煤油、柴油、潤滑油和石蠟等。含油率和發熱量是油頁岩工業用途的重要工藝指標，工業要求最低含油率在4%以上，發熱量一般在8．4兆焦/千克左右，是煤的25%～50%。
4、油母頁油：將油頁岩打碎並加熱至500℃左右，就可以得到頁岩油。我國常稱頁岩油為人造石油。一般來說，1噸油頁岩可提煉出38至378公升（相當於0.3至3.2桶）頁岩油。頁岩油加氫裂解精製後，可獲得汽油、煤油、柴油、石蠟、石焦油等多種化工產品。

工作原理及燃燒過程

可以將整個振動爐排看成為一個彈性振動系統。當電動機帶動信心塊旋轉時，便產生一個垂直於彈簧板周期性變化的慣性分力，這個力驅動著上框架及其上的爐排片，以與水平面呈200～300度角的方向往復振動。當彈簧板從最低位置向右上方運動到最高位置時，存在著先加速後減速兩個過程。加速過程中，爐排上燃料壓緊爐排片並不斷地被加速，直至達到最大速度，這時由於向上的慣性分力消失，而在彈簧板反彈力作用下，爐排突然進入減速階段，當減速運動的負加速度的垂直向下分量等於或大於重力加速度時，爐排上的燃料就會漂浮起來或脫離爐排面，並按原來的運動方向拋出。就在燃料跳躍過程中，彈簧板已從最高位置回到最低位置，當燃料落到爐排面新的位置時，爐排又開始一個新的周期性的向上加速運動。

當爐排做敬弱振動時，爐排減速運動過程的負加速度的垂直向下分量將小於重力加速度，這時燃料層不可能被拋起，爐排振動就起不到對燃料層的撥火作用。然而，若爐排振動過分強烈，燃料層被明顯拋起並在爐排上跳躍，將造成細顆粒大量飛揚，同時還會加劇爐牆與鍋爐構架的振動。

燃料從爐排前面推入（黃稈）或用播料風吹入（灰稈），受到爐排下面的一次風擾動，在爐排上部輻射熱的作用下經過乾燥、著火、燃燒和燃盡四個階段。燒後的爐渣因爐排振動而自動從尾部排入撈渣機。

振動爐排上的燃料層不是勻速前進的，在爐排振動停止時間內，燃料層處於靜止狀態燃燒，為了適應負荷而調整燃燒時，就要調整爐排的振動頻率、振動時間和間隔時間。調整時，根據鍋爐負荷、料層厚度、燃燒工況等因素，做出不同的振動模式。

振動爐排由於爐排振動，而具有自動撥火功能，燃料顆粒在振動時上、下翻滾，增加了爐內空氣的接觸，燃燒強烈；同時還阻止了較大結渣顆粒的形成。

爐排在高頻振動時，將細顆粒篩了下來，漏料量較高。同時，爐排振動時，燃料層被周期性地拋起，此時爐排上通風阻力最小，風速最大，燃料中細顆粒就被高速氣流吹起，形成大量飛灰，飛灰含碳量高；並引起較高的CO排放，造成鍋爐熱效率降低。

爐排振動時爐排片基本位置不變，燃燒旺盛區域的爐排片始終在高溫下工作。由於爐排振動，爐排上燃料上、下醐滾，燃料接觸其分子間隔增大，通風阻力明顯下降，造成送風量增加，爐膛內形成正壓環境。

燃料層常見問題

鍋爐爐排使用時，最易出現的問題如下：

1、爐排間隙小，受熱膨脹受阻，生物質各電廠，均割去了一部分爐排片。

2、爐排轉動裝置螺栓易鬆動（某生物質電廠就是因為爐排轉動螺栓鬆動，爐排不能振動）。

3、一次風室爐排密封容易撕裂。

4、爐排孔眼容易堵塞，尤其是燒建築模板時的鋼釘插進爐排孔眼。堵塞後一次風不能均衡分配風量，造成燃燒偏斜。