可見,生物質燃燒過程發生沉積有其形成的必然性和復雜性,只要有生物質燃燒就會發生沉積,因此,沉積是生物質燃燒設備運行過程中不可避免的;當然,不同的燃燒設備也沒有完全相同的內、外因素,因此不同的燃燒設備產生沉積的狀態及形成過程是不可能相同的。我們解決沉積的技術路線主要考慮以上分析的內外因素,需要采取破壞這兩個形成因素的氣氛與動力場,即采取反向技術措施,一是消減內因的基礎,二是降低爐溫及避免爐膛熱動力的推動力過強作用,三要及時清除已經形成的沉積,從而達到減少、預防、鏟除沉積,保證燃燒設備穩定可靠運行。
低合金鋼以20CrMo} 20CrMnTi等為代表,都是性能良好的滲碳鋼,淬透性較高,經滲碳或碳氮共滲后,表面硬度可以達到HRC58左右,表面以下1~處硬度一般不超過HRC50,心部硬度可以達到HRC35 ^-40。具有硬而耐磨的表面與堅韌的心部,較高的低溫沖擊韌性,金相組織中抗磨相主要是鐵的碳化物,耐磨性不如不銹鋼,但心部韌性很好。能較好地避免環模的早期開裂。
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沉積的典型特征是它的形成物都來自高溫的氣相中,沒有與未燃盡的成型原料混合膠結,這是沉積定義的主要物理依據。沉積是由生物質中易揮發物質(主要是堿金屬)在高溫下揮發進人氣相后與煙氣、飛灰一起在對流換熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器等受熱面上凝結、戮附或者沉降的現象(唐艷玲,2004),這些部位的煙氣溫度低于飛灰的軟化溫度,沉積物大多以固態飛灰顆粒形式堆積形成,顆粒之間有清晰的界限,溫度過高時,外表面會發生燒結,形成一個比較硬的殼。
試驗結果表明,不同原料的成型燃料具有不同的燃燒速率,但呈現相同的變化規律。即燃燒初期為引燃期,平均燃燒速率快,但總量不大。中期為過渡期,大量可燃氣體和固定碳要在這段燃燒,燃燒釋放熱量占總能量的}o%以上,諸多影響因素主要在這一段發生有效作用;后期為燃盡期,此時揮發性可燃氣所剩不多,燃燒速率較慢但比較平穩。這是因為燃燒初期主要是揮發分的燃燒,此時揮發分濃度較大,且基本上沒有灰殼的阻礙作用,因此燃燒速率較快。燃燒中期是揮發分和碳的混合燃燒。該階段揮發分連續析出,灰殼逐漸形成加厚,阻礙揮發分向外快速溢出,燃燒速率相對變慢,后期主要是炭和少量殘余揮發分的燃燒,不斷加厚的灰層使氧氣向內滲透和燃燒產物的向外擴散的速率明顯受阻,降低了燃燒速率。在整個燃燒過程中,揮發分含量高的生物質燃速率衰減較快,灰分多的生物質灰層阻礙多于灰分少的生物質成型燃料,燃盡期的燃燒速率比較慢而平穩。
生物質成型燃料結渣的形成過程可以描述為三個階段:(1)灰粒軟化具有薪性。成型燃料燃燒過程中,隨著爐溫的升高,局部達到了灰的軟化溫度,這時灰粒就會軟化,灰中的鈉、鈣、鉀以及少量硫酸鹽就會形成一個豁性表面。(2)灰粒熔融形成聚團。隨著爐膛內溫度的進一步升高,氧化層和還原層內溫度超過了灰的軟化溫度,熔融的灰粒開始具有流動性,特別是在還原層內,燃料中的 Fe3+被還原成Fee十,致使燃料的灰熔點降低,灰粒在還原層大都軟化并相互吸附,形成一個大的流態共熔體。(3)聚團冷卻形成結渣。熔融態的灰粒聚團塊溫度逐漸降低,冷卻后形成固體,私附在爐排或水冷壁上形成結渣。
目前的液壓活塞沖壓式成型機技術已經成熟,在工作中運行較平穩,油溫便于控制,工作連續性較好,驅動力較大。但由于采用了液壓系統作為驅動動力,生產效率較低,加工出的成型燃料棒塊直徑大,利用范圍小。為解決成型燃料棒塊直徑較大不便在生活用爐中燃燒的問題,在成型腔的成型錐筒與保型筒之間可增設分塊裝置。分塊裝置由1條或2條獨立的刀片組合而成,每塊刀片的一面制成三角狀,可以減小出料阻力,分塊裝置與保形筒焊接在一起,加工過程對成型燃料的影響很小(牛振華,2010)。通過分塊后的成型燃料被切分為2個近似半圓形或4個扇形截面的條塊形狀,解決了成型燃料棒塊直徑大的問題,擴大了成型燃料的利用范圍。