稻壳循环流化燃烧热风炉的研究与开发

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稻壳循环流化燃烧热风炉的研究与开发

贾

煜，肖彦民，陈敬举，梁国珍，秦

锋450053）

（国家粮食储备局郑州科学研究设计院，郑州

摘要：本文介绍了稻壳热风炉的结构特点及普遍存在的问题。根据稻壳燃烧特性，采用循环流化床燃烧技术，开发了稻壳循环流化燃烧热风炉，分析了其燃烧原理及结构特点，能够较好的解决稻壳挥发分迅速析出、固定碳难以燃尽的特点，克服炉排式燃烧效率低的弊端。

关键词：稻壳热风炉；燃烧特性；循环流化床；结构设计

ResearchandDevelopmentofHuskFluidizedCombustionHotBlastStove（ZhengzhouScienceResearch&DesignInstituteundertheStateAdministrationofGrainReserve，Abstract：Thisarticleintroducesthestructureandwidespreadproblemofricehuskhotblaststove.Accordingtothericehuskcombustioncharacteristics,usingcirculatingfluidizedbedcombustiontechnology,developedthehuskcirculatingfluidizedcombustionhotstove,analyzesthecombustioncarbonisdifficulttoburn,overcomingthedisadvantagesofgratetypecombustionefficiencylow.Keywords：Husk-hotblaststove；Burningfeature；Circulatingfluidizedbed；Structuraldesign

中图分类号：S226.6

文献标识码：B

文章编号：1007－3582（2014）03－0027－02

JiaYu，XiaoYanmin，ChenJingju，LiangGuozhen，QinFeng

Zhengzhou450053，China）

principleandstructurefeature,tobettersolvethehuskvolatilecharacteristicsofrapidprecipitation,fixed

我国是世界上一个主要的大米生产国，稻壳是大米生产过程中的副产品，每年稻壳产量约5400万t。由于合成饲料的发展，原来用作饲料的稻壳失去了市场，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

品种衡阳稻壳武汉稻壳常德稻壳

碳/%34.10氢/%4.24氧/%30.40氮/%0.24硫/%0.14为社会创造出巨大的经济效益。

1稻壳燃烧特性

1.1稻壳成分

从表1看出，稻壳的挥发份极高，氮和硫成分的百分比都较低，燃烧产物中SOx和NOx相对也比较低，烟气不需经脱硫除氮措施即可直接排放，对大气的污染少。

水/%12.94灰/%17.94热值/kJ/kg12300可燃基挥发份/％

80.9表1衡阳、武汉、常德稻壳元素成分表

1.2稻壳的燃烧特性燃烧发热量为12.5~14.6kJ/kg，约为标准煤的一半；发出同样热量所需稻壳的体积是煤的10～12倍。稻壳燃烧后灰分重量只有稻壳重量1/5，容重为200~400kg/m3。

稻壳的着火温度在300~400℃左右，挥发份含

3/2014粮食流通技术

众所周知，稻壳易燃烧且容重小，只有96~160kg/m3

收稿日期：2013-12-14基金项目：农业科技成果转化资金项目，2013GB24490641作者简介：贾煜（1985-），男，硕士；专业方向为粮食干燥技术和配套热源设备的研究。

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量高达80%，挥发份析出和着火迅速，燃烧主要集中在挥发份的气相燃烧，有关资料试验表明[1]：在850℃附近，稻壳灰的比表面积和孔容积均达到最大值。这就是说，在这个温度附近燃烧的化学反应表面积是最大的，这对燃烧反应是最有利的。燃烧试验还发现，当燃烧温度高于900℃时，稻壳灰容易形成碳—硅络合物，阻碍了燃烧的进行。这一点与煤的燃烧特性是有显著区别的，所以850℃左右是稻壳的最佳燃烧温度。

理加大燃烧空间。②燃烧效率低。在燃烧速度上，稻壳易燃且燃点低，稻壳的燃烧分为挥发份燃烧和固定碳炭燃烧两个独立的阶段，挥发份燃烧为第一阶段，挥发份析出和着火迅速，此阶段为高温区；固定碳炭燃烧为第二燃烧阶段，随着燃烧的进行，炉内温度出现阶梯性下降，固定碳的燃烧需要时间长，而低温区更不利于固定碳燃尽，研究表明：在焦炭含量20%左右时，燃烧已基本停止，因此稻壳很难一次性稻壳的灰成份主要以二氧化硅为主，含量可以达到90%以上，所形成的灰粒较硬。由于稻壳较难燃尽的

完全燃烧，燃烧效率仅为70%左右。③设备寿命短。

2稻壳热风炉的结构特点及其存在问题

2.1稻壳热风炉结构特点

特点，运行中一般都加大引风机、鼓风机的配风量，大量的未燃尽的固定碳及稻壳灰粒随烟气进入换热器、引烟机，对换热器管壁及风机的叶片磨损比较严重。

目前国内粮食干燥机的热源主要以燃煤为主的链条式热风炉，由于燃料贵、安装周期长、炉体庞大、环境污染严重等诸多缺点，因此开发以稻壳为燃料的炉子是一种趋势。用稻壳作为燃料既能解决稻壳存放污染问题，又能节约能源、降低粮食烘干成本，而目前市场上使用的稻壳热风炉多是由原有的燃煤链条炉改进而来，普遍存在燃烧不完全、工作不稳定、燃烧效率低等问题。目前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[2]，其中最具有代表性的如图1所示。

3稻壳流化床热风炉结构设计

通过对目前稻壳热风炉的研究分析，要想很好的采用稻壳为燃料，必须克服以上3个技术难题。笔者查阅大量资料发现，循环流化床锅炉燃烧技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧技术，在电站锅炉、工业锅炉领域得到了广泛应用[3]。因此采用流化床CFB燃烧技术原理，开发适合粮食烘干领域的稻壳流化床热风炉是一种发展趋势。本文在大型动力循环流化床锅炉的基础上，开发设计了一种小型稻壳流化床热风炉，结构如图2所示。

6-除尘器；7-烟囱；8-热风出口；9-引风机

1-倾斜炉排；2-燃烧室；3-沉降室；4-烟气入口；5-换热器；

图15LWD240型燃稻壳热风炉结构示意图

2.2存在问题

存在问题如下所述。①燃烧空间不足。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，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，在单位时间内喂入稻壳的体积将是煤的10～12倍，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。从图1可知，燃烧室空间比较狭小，在如此小的空间内，稻壳很难与空气充分接触，容易发生堵塞，燃烧不稳定，因此必须合

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1-风帽及布风板；2-除灰口；3-风室；4-一次风机；5-给料罗茨

图2稻壳流化床热风炉图

风机；6-料斗；7-二次风机；8-炉膛；9-保温层；10-紧急排烟口；11-旋风分离器；12-回料装置；13-换热器；14-冷风进口；15-热风出口；16-沉降室；17-布袋除尘器；18-引风机；19-烟囱

3.1燃烧原理

稻壳通过给料系统风力输送到炉膛内，在一次

（下转第47页）

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经办机构人员编制，不再投入新增人员工资等经费。每年只需要按协议付给保险公司相应的管理费，从而减少了政府对社保管理人员编制和经费等方面的投入，大大降低了管理成本和行政成本。如2010年城镇居民医保参保96.67万人，按参保每万人1个经办人员计算，全市经办机构需人员编制近100人，工资和各项费用支付约需600万元，而委托商业保险公司管理费用为160万元，一年减少财政支出440多万元。

其次，在医保方面，就医人员报销过程也发生改变，医院将参保患者病历统一交给保险公司初审，保险公司就是否符合住院条件、是否存在违规用药等细节，对每份病历进行审查，审查结果交给监管部门进行复审，患者就诊完毕后可以直接到窗口进行结算直补。而且，洛阳市在全省率先探索异地就医结算办法，避免了异地退休人员往来报销医疗费用的奔波之苦。

另外，还对洛阳市区域以外发生的工伤事故实行委托调查，利用保险公司全国网络优势协助调查，工伤认定部门不用委派专人到事故发生地进行调查，节约了人力和经费。

总之，社会保险基本业务委托办理后，社保机构和商业保险机构各司其职，服务的本质没有变，政府运营成本却大幅降低；借助商业保险精算监管、风险控制专业技术化和灵活用人机制优势，社保机构和

随着一次风量的加（上接第28页）炉膛内布风均匀，

大，稻壳将由鼓动状态不断上浮，最终调节一次风量使稻壳处于悬浮流化状态燃烧。在给料口上方设置二次风，加强炉膛内的扰动，使稻壳进一步充分燃烧，为延长固定碳的燃烧停留时间，提高炉膛的高度。飞出的灰粒及未燃尽的固定碳经过分离装置收集到回料器，再次送到炉膛继续燃烧，除尘后的烟气通过分离器上方烟道进入换热器，经过沉降室及布袋除尘进一步除去烟气中细小的灰尘降低对风机叶片的磨损，同时燃烧后的烟气排放满足国家的环保标准。3.2

结构特点

商业保险机构两道“闸门”共同杜绝“漏洞”，社保机构监管力度进一步加大。此外，为保证“委托办理”的效果，市社保局制订了《洛阳市社会医疗保险委托管理制度》等规定，不断探索完善和规范委托办理流程和基金管理办法，履行监管责任，依法加强对购买服务项目质量、效果进行指导与监督，形成职责到位、协调配合、违法必究的管理和监督机制。数据调查显示城镇居民医保2008年基金支出5460万元，就诊人数2.5万人，人均医疗费支出2180元，2009年实行委托经办全年基金支出3446万元，就诊人数2.1万人，人均医疗费支出1640元，同比人均支出降幅540元，基金结余2014万元。

近年来，洛阳市社会保险的多项工作走在了全

省乃至全国的前列，特别是社会保险“五险合一”的管理体制、委托办理的创新做法引领了全国社保改革的方向，受到了国务院、部、省级领导的肯定和广大群众的称赞。参考文献：

［1］服务惠民生，创新促和谐［N］.人民日报，2012年9月19日［2］白云祥，侯

健，范广卿，等.社会保险委托办理“洛阳模

式”解读［Z］，百度.

［3］汪鸿艳.利用“保险福利”和“薪资管理”模块核算“五险一

金”［J］.财会月刊：会计版，2011年第4期

制飞灰含碳量从而提高锅炉的燃烧效率。⑤换热器

采用一组竖向排列，减少焊接处避免漏点产生，同时烟气在管内平行通过，减少烟气中颗粒对管壁的冲刷磨损，延长换热器的使用寿命。⑥换热器下部设置沉降室及布袋除尘装置，减少烟气对环境的污染，使稻壳燃烧后的烟气排放满足国家的环保标准。

4结论

采用流化床CFB燃烧技术原理，开发适合粮食

烘干领域的稻壳流化床热风炉能够较好的解决稻壳挥发分迅速析出、固定碳难以燃尽的特点，克服了炉排式燃烧效率低的弊端。同时解决大米深加工企业稻壳堆放处理问题，降低烘干成本，提高企业效益。参考文献：

［1］刘德昌.流化床燃烧技术的工程应用［M］.北京：中国电力

出版社，1999［2］潘九君，尹思万，辛

莉等.燃稻壳热风炉的结构特点及技

术特性分析［J］.粮食流通技术，2005.06

［3］刘国波，郭华波.燃用稻壳循环流化床锅炉设计介绍［J］.

热电技术，2009.01

结构特点如下：①将炉膛设计成横截面小、高度高的结构，不仅加大燃烧空间，同时还延长了稻壳在炉膛的内停留时间，克服固定碳难以燃尽的特点。②合理组织燃烧系统，包括布风板、风帽、一/二次风配比、确定合理流化速度，加强炉内气流扰动，稻壳充分燃烧；使得炉膛内燃烧稳定，温度均匀并维持在850℃左右。③给料系统采用正压风力输送，克服螺旋绞龙给料系统易出现回火、大块结焦堵塞等特点。④采用高效旋风分离器，有助于维持足够的炉膛灰浓度，有效控

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