由于在國外產品技術基礎上進行改進，我國
生物質成型顆粒燃料采暖設備已經在短時間內發展相當成熟，不少企業結合中國用戶及燃料特點開發出了適合我國生物質成型顆粒燃料的小型燃燒設備，普遍用于戶用及小面積區域采暖。但是典型的燃燒原理基本是相同的，下表列出了一些典型產品。
|
典型采暖設備 |
主要除渣結構 |
主要防沉積措施 |
適應燃料 |
進料方式 |
配風與燃燒方式 |
代表爐型 |
備注 |
|
旋轉爐排顆粒燃料采暖爐 |
滾動爐排 |
避免高堿金屬燃料，及時掃除沉積 |
木質及低堿金屬秸稈顆粒燃料 |
自動連續進料 |
三次供風，動態燃燒 |
某公司 |
微計算機控制，進料、燃燒、排煙全自動 |
|
多回程流動燃燒采暖爐 |
主燃室低溫裂解避免聚團 |
準確溫控，分室燃燒，重力降塵 |
各種塊狀生物質燃料 |
定時加料，重力流動 |
三次供風，半汽化燃燒 |
某公司 |
煙囪自然引風，維護簡單，三回程燃燒設計 |
|
雙層爐排雙燃室鍋爐 |
主燃室低溫裂解，無聚團 |
分室燃燒，多回程重力降塵 |
各類大粒徑成型顆粒燃料 |
定時加料，重力流動 |
三次供風，下吸式汽化燃燒 |
某公司 |
人工間歇頻繁加料，鼓引風系統排煙 |
北京某爐業公司設計的旋轉爐排顆粒燃料鍋爐結構圖，該鍋爐采用動態燃燒技術，主要原料采用木質生物質顆粒燃料或低堿金屬含量的秸稈顆粒燃料，
木屑顆粒機、
秸稈顆粒機壓制的生物質顆粒燃料如下所示：
從結構上分析，該鍋爐主要特點：①設計帶有轉動爐排的滾動燃燒器，采用動態燃燒的方式，精確控制燃燒速率，既消除形成沉積的條件，又避免了聚團結渣的形成；②通過設計三級多點供風，風量的控制基本依據一次風70%、二次風20%、三次風10%的比例進行分配，動態配送空氣與可燃物混合均勻，保證燃燒具有穩定的溫度及動力場；③設計折流板延長煙氣燃燒流程，保證燃燒與換熱充分，并依靠重力沉降較大灰粒；④設計自動控制系統優化配風與燃料流動速度，使鍋爐可一直處于最佳燃燒工況。正常使用時，該鍋爐可全自動運行，只需24 h添加一次燃料即可。
滾動式燃燒器是燃燒裝置的關鍵部件，主要是由滾動式爐排、燃燒器本體、火焰風室罩組成，滾動式爐排的轉動依靠調速電機驅動鏈輪通過鏈條的連接進行旋轉，旋轉過程既是燃料流動動態燃燒過程，也是破渣過程，通過爐排的勻速轉動，自動將進入燃燒器內的燃料進行邊輸送、邊燃燒、邊排渣。實際運行時，顆粒燃料經料倉由螺旋進料系統進入燃燒器，由電阻絲加熱引燃顆粒燃料，同時匹配適當空氣，燃料在滾動燃燒器上緩慢流動燃燒，灰渣及時隨著燃燒器轉動形成的傾角而破碎，高溫煙氣經折流板兩次折流充分換熱后由煙囪排出。二次風、三次風由火焰風室罩供給。
在長期使用過程中發現，該鍋爐不可燃燒堿金屬含量高的秸稈顆粒燃料，不適用于大粒徑的壓塊或棒狀燃料。特別適用于高檔別墅及無集中供暖的商業區域取暖，以木質顆粒燃料為主要燃料。
河北某公司設計的三回程半汽化燃燒生物質成型顆粒燃料鍋爐結構示意圖，該鍋爐的結構主要針對大粒徑的塊狀或棒狀生物質成型顆粒燃料進行設計。
為了達到高效燃燒和提高換熱效率，避免結渣與沉積，該鍋爐結構設計時特別注意以下幾點：①采用活動爐排設計，通過不定時翻轉或搖動爐排排除結渣；②采用多級多點配風，保證氧氣與可燃氣混合充分、燃燒狀態穩定；③三回程多室燃燒設計，預燃裂解處于低溫區，可燃氣在高溫區燃燒，避免結渣，消除沉積形成的條件；④設計反燒墻，延長煙氣燃燒及換熱流程，依靠重力沉降灰粒，減少換熱面及煙囪高溫沉積、腐蝕程度，提高換熱效率；⑤設計定期吹灰空，清除沉積及結焦成分，保證鍋爐經常處于最佳運行工況。
根據實際用戶需求，該設備的結構還可以在煙囪出口處設計對流換熱器以提高煙氣余熱的利用效率。該類型生物質成型顆粒燃料鍋爐由于采用翻轉或往復活動爐排，不適用于粒徑較小的生物質顆粒燃料，僅適用于較大粒徑的生物質棒狀、塊狀成型顆粒燃料。
實際運行過程中，首先添加引燃柴料，點燃并形成底火后，添加燃料，調節風門風量，即可正常使用。正常燃燒時，加料室底部也是初級燃燒室、預燃熱解室，從上至下依次是預熱層、干餾層、還原層、氧化層，其底部為灰渣層。爐排底部供入一次空氣滿足熱解及部分燃料燃燒所需氧氣，二次燃燒室還有二次、三次空氣等滿足可燃氣充分燃燒。依靠折返擋火板的方向轉換以及燃燒渦流旋轉力量等沉降灰粒，減少沉積腐蝕對鍋爐的損壞。可以搖動隨時活動爐排，方便除灰、清渣等，燃燒及清渣過程燃料隨著重力向下流動。
該類型爐具的設計思路借鑒了歐洲生物質鍋爐的設計工藝，結合中國用戶及我國生物質成型顆粒燃料特點進行了升級優化。目前，河北光磊爐業公司、北京老萬爐業公司等都設計生產此類鍋爐設備產品。
作者根據生物質成型顆粒燃料特點設計的一款雙層爐排鍋爐，該鍋爐主要適用大粒徑的各類生物質棒狀、塊狀成型顆粒燃料。
主要參數如下：額定功率，87 kW;過量空氣系數，1.7；熱效率大于74%，每小時棒狀成型顆粒燃料消耗量約30 kg;常壓運行。
在消除沉積、預防腐蝕等技術方面，該鍋爐在結構設計上突出了如下特點：①采用雙層爐排結構，上下爐排與爐體形成三個獨立空間。最上層是加料室及一次空氣入口，同時也是初級燃燒及熱解室；此處主要完成熱解過程，燃燒溫度較低，可有效減少燃料燃燒過程的灰分與燃料聚團結渣；②上下爐排中間構成二次燃燒室，下爐排是未燃盡燃料的再燃區，爐排下是灰渣室；③二次燃燒室與后方燃盡室相連，可燃物在此遇到二次空氣發生劇烈高溫燃燒，高溫煙氣經換熱面進行熱量交換后引入煙囪排出。
該鍋爐正常燃燒時，上爐門作為添加燃料口及一次進風口，一般要處于敞開狀態；中爐門用于掉落在下爐排上未燃盡燃料的燃燒，正常燃燒時處于關閉狀態，點火及清渣時打開；下爐門用于排灰及二次空氣供給的進口，根據燃燒情況適量打開。燃燒過程灰粒經過二次燃燒室及燃盡室兩次沉降，因此后部換熱面的沉積物大大減少，有利于減輕對換熱面的腐蝕。
試驗及實際運行過程發現，雙爐排結構實現了生物質成型顆粒燃料的分段燃燒，多點UL配供風，使生物質成型顆粒燃料穩定、持續、完全燃燒，保證整個燃燒過程消煙除塵、不結渣。目前，北京春來鍋爐公司等設計的節能環保鍋爐既是采用了該雙層爐排技術，目前又有所升級與改進，產品推廣應用效果較好。
（轉載請注明：富通新能源顆粒機
m.jiankongpf.cn）
