包應時¹，楊國鋒²，洪一前³，盛奎川²

　　(1.金華職業技術學院，金華321017；2.浙江大學生物系統工程與食品科學學院，杭州310058；3.金華農業機械管理站，金華321017)

　　摘要：目前國內生物質顆粒燃料燃燒器的推廣應用十分迅猛，但生物質顆粒燃燒器進料機構的研發不夠重視，直接影響燃燒器性能的穩定與否、利用效率的高低及污染物排放量的大小。闡述了生物質顆粒不同進料方式及各自的特點，重點歸納了常見生物質顆粒進料防回火機構的類型和特點，分析了各自的優缺點，為顆粒燃燒器進料機構的合理設計研發提供參考。

　　0引言

　　生物質顆粒成型燃料是以木屑、秸稈等農林剩余物為原料，在高壓加熱條件下，壓縮成顆粒狀且質地堅實的成型物，可作為工業鍋爐、民用爐灶、家庭取暖爐以及農業暖房的燃料。生物質顆粒因具有體積小、能量密度大、便于運輸和貯藏等優點，已成為生物質能源的主要利用形式之一。生物質顆粒燃燒器是生物質顆粒燃燒的專用設備，進料機構是燃燒器的關鍵組成部分，直接關系到生物質顆粒燃燒器能否穩定燃燒和安全運行。

　　生物質顆粒燃燒器中的“回火”是指爐膛中的火焰反燒送料裝置中的顆粒，進而反燒料倉的現象。回火現象的發生不僅使燃燒器停止工作，而且經常引發火災，并威脅人身和財產安全，是生物質顆粒進料機構設計及燃燒器使用過程中需要特別注意的問題，同樣也是制約其推廣應用的主要瓶頸問題之一。為避免回火現象的發生，國內外工程技術人員研制出各種防回火的進料機構，每種防回火的方式均有各自的特點，一定程度上起到了防回火的目的。

　　本文闡述了國內外生物質顆粒燃燒器進料機構的不同類型，分析了防回火的特點，以期為生物質顆粒燃燒器研發人員提供參考。

　　1生物質顆粒進料方式的類型和特點

　　生物質顆粒燃燒器按照進料方式的不同可以分為底部進料、水平進料和頂部進料(圖1～3)。底部進料是指顆粒從燃燒器底部進入爐膛進行燃燒的進料方式，可以實現連續進料，具有火焰波動小、燃燒穩定等優點，但是爐膛中火焰容易通過引燃螺桿中的顆粒，出現回火現象，并且存在送料停止后繼續燃燒時間長等問題。水平進料是指燃料從燃燒器進料機構水平的位置進入爐膛，同樣具有燃燒穩定的優點，但是也會出現回火現象，并且會出現灰渣清除困難等問題。

　　頂部進料是指燃料從頂部落入爐膛的進料方式，雖然能夠有效防止回火現象的發生，但是出現了燃料落入時火焰不穩定及未完全燃燒顆粒量增加的問題。使用螺桿的底部進料和水平進料具有進料量大、便于自動化控制等優點，一般應用于家用鍋爐或小型的工業鍋爐中，但是存在易回火、燃料不穩定等問題，限制了單螺桿底部進料和水平進料在生物質顆粒燃燒器中的使用。頂部進料主要依靠燃料自身重力從料倉中落入爐膛燃燒，通過爐膛火焰和進料口的高度差有效地實現防回火，但是存在燃燒不穩定的問題，為了解決上述存在的問題，結合各種進料方式的優點，已經研發出多種新型的進料防回火方式。

　　2常見生物質克里燃燒器進料防回火方法

　　常見的進料防回火機構大致可以分為兩類：一類是由單一螺桿構成的，大部分是在頂部進料的基礎上改造而來，利用進料螺桿末端與爐膛燃燒火焰頂部之間的高度差達到防回火的目的；另一類是通過兩個螺桿不同的組合達到防回火的目的。

　　2.1單螺桿進料防回火方法

　　常見的單螺桿進料防回火機構的種類、防回火原理和優缺點見表1。

　　第1種僅有單個螺桿組成（圖4），用單螺桿和顆粒自身的重力將燃料送入爐膛，具體的送料過程為，通過水平螺桿將顆粒從料倉送達螺桿末端（爐膛上方），進而在自身重力作用下落入爐膛燃燒。

　　第2種是由頂部進料改進而來，通過單螺桿和斜管道相機和起到防回火的作用（圖5），其結構由一個傾斜的螺桿和斜管道組成，斜管道一端與螺桿送料器出口相連接，另一端伸入爐膛中。送料過程為，通過螺桿將顆粒從料倉輸送到送料器排料口，又經過斜管道送入爐膛燃燒。

　　第3種是將水平進料方式與關風機的原理進行結合研發出的新型單螺桿進料防回火方式(圖6)，其結構由一個水平螺桿和關風機裝置組成，在進料口位置安裝一個關風機裝置，具體送料過程為，顆粒經過關風機裝置后通過水平螺桿被送入爐膛燃燒，水平進料的方式能避免頂部進料方式中存在的問題，即燃料在進入爐膛的瞬間干擾爐膛內火焰，造成不穩定燃燒及污染物排放量增加現象的發生。

　　2.2雙螺桿進料防回火方法

　　常見的雙螺桿進料防回火機構的類型、防回火原理和優缺點見表2。

　　第1種是將垂直螺桿和水平螺桿相結合的雙螺桿送料機構(圖7)，其結構由垂直螺桿和水平螺桿及連接兩者的通道組成。送料過程為，垂直螺桿將顆粒從料倉經過連接兩個螺桿的通道送達水平螺桿上，水平螺桿又將顆粒送到爐膛中燃燒；水平螺桿連續運轉，垂直螺桿間歇運轉／進料，從而防止回火現象發生。

　　第2種是利用水平螺桿和斜螺桿組成的雙螺桿進料防回火機構(圖8)，其由水平螺桿、斜螺桿及連接兩者的斜通道組成，送料過程為，通過傾斜的螺桿將顆粒從料倉送到斜通道的一端，經過斜通道后顆粒到達水平螺桿上，又通過水平螺桿將其送入爐膛燃燒。與之前由頂部進料方式改進而來的單螺桿和斜滑道結合的進料防回火方式相比，顆粒由水平螺桿送人爐膛，減小單螺桿滑道防回火方式中顆粒由滑道落入爐膛瞬間對爐膛內燃燒穩定性的影響，提高了爐膛內燃燒的穩定性，并且水平螺桿和斜螺桿可連續工作，真正實現連續進料，而不是間歇進料。

　　第3種是兩個軸向平行的水平螺桿組成的雙螺桿進料防回火機構(圖9)，其結構由上下兩個軸向平行的水平螺桿及連接二者的通道組成。送料過程為，通過上方水平螺桿將顆粒從料倉送到連接兩螺桿的通道內，顆粒依靠重力下落到下方水平螺桿，又通過下方螺桿將顆粒送入爐膛燃燒；下方螺桿連續運轉，上方螺桿間歇運轉／進料，從而防止回火現象發生。需要指出的是，雙螺桿進料防回火機構中，將顆粒送人爐膛的螺桿上引入進風管，可以起到助燃和防回火的雙重效果。

　　3結束語

　　進料機構是生物質顆粒燃燒器的關鍵組成部分，直接關系到生物質顆粒燃燒器能否穩定燃燒和安全運行。單螺桿進料防回火方式雖然結構簡單，但是大部分存在防回火效果差、燃燒不穩定等問題；雙螺桿的進料方式相比于單螺桿很大程度上解決了防回火效果差的問題，但是間歇進料存在燃燒不穩定的問題，連續送料雖然燃燒穩定但結構不緊湊。今后顆粒進料防回火機構的研發應從防回火和連續穩定燃燒兩個方面統籌考慮。研制既能夠穩定燃燒又能夠有效防回火的生物質顆粒燃燒器進料機構，是目前生物質顆粒燃燒器產業發展的迫切需要。