顆粒燃料供暖

顆粒燃料供暖是主要用木顆粒(由木屑和鋸末製成的小顆粒[1])做為燃料的一種供暖系統。偶爾也會使用其他顆粒燃料,例如秸稈顆粒等。目前的中央供暖系統使用的是木屑顆粒作為主要能源,在運行和維護方面與石油、天然氣供暖系統相當。

類型

顆粒供暖系統有兩種類型,一種是直接放在房間裡供暖的單爐,另一種是包括有控制和反饋系統的中央供暖系統。

顆粒爐

顆粒爐(單爐)通常放置在客廳,它的最大功率範圍一般在6-8 千瓦。單個顆粒爐的範圍與燃木爐一樣,包括帶有觀察窗的類型,可以看到燃燒時的內部景色。

顆粒鍋爐

 
地窖內的顆粒供暖系統

顆粒燃料鍋爐適用於熱負荷超過3.9千瓦的集中供熱系統。顆粒燃料中央供暖系統適合於大型住宅或商業單位,其熱量需求在幾百千瓦左右。顆粒燃料中央供暖系統在滿負荷運行時效率最高,通常可以將輸出調節至最高滿負荷的30%。由於顆粒燃料鍋爐的預熱階段通常比燃油或天然氣鍋爐更長,因此較短的燃燒階段可能對燃料效率產生負面影響。

操作方法

與木片燃料供暖系統相似,顆粒燃料供暖系統會根據燃燒室的需要,定期自動從顆粒儲存庫或日用罐輸送顆粒燃料。通過加熱迴路產生的熱量,顆粒燃料鍋爐中的水被加熱。熱量的分布方式與其他使用水進行熱量傳遞的系統相同。不同於石油或天然氣供暖系統,顆粒供暖系統需要集成熱水箱來減少熱量損失。

燃燒裝置

爐子會自動供應可燃材料。系統的控制技術逐漸調節燃料輸入,以匹配所需的熱量輸出。根據具體系統的不同,木顆粒可以通過熱風機自動點燃。

木顆粒供暖系統採用多種不同的裝料和燃燒技術。目前,有專門開發的顆粒燃燒裝料技術,例如落槽燃燒、側餵燃燒以及滾筒爐排系統。顆粒燃料的裝料和燃燒方式可以分為五種技術: [2] [3]

  • 落軸式燃燒器- 顆粒沿着落槽滑入燃燒鍋。通過這種方式,可以精確地限定燃燒區域,從而實現對燃燒過程的精確控制。相較於其他系統,這種技術產生的殘餘灰燼最少,並且可以通過清潔裝置從燃燒鍋中清除。落軸式燃燒器通常被應用於顆粒爐。。
  • 滾筒爐排系統- 顆粒燃料從上方落到緩慢轉動的鋼板上,這些鋼板之間的間隙很小。撇渣器在每次旋轉時清潔間隙空間,確保灰燼可以順暢地落下,同時燃燒所需的空氣可以向上輸送。
  • 底部進料燃燒器- 顆粒燃料通過螺旋鑽從下方壓入燃燒板,然後在燃燒板上燃燒,剩餘的灰燼從板的邊緣落入下方的灰盤中。
  • 側進式燃燒器或迴旋式燃燒器- 其功能類似於側餵燃燒,但與之不同的是燃料通過螺旋鑽從側面壓入燃燒板上。同時,可以根據需要配置燃燒板和空氣供應以匹配特定的性能要求。
  • 抽吸技術下降溜槽系統與固體金屬旋轉閥相結合,能夠確保100%的回燒安全性,並且可以防止旋風分離器或抽吸渦輪被灰塵覆蓋。窄而高的旋風除塵器可以清除迴風中的灰塵,從而確保渦輪機的最大使用壽命。通過採用下降原理的可變控制火床以及高燃燒室溫度,實現了調製特性的可能性。

功率範圍和效率

顆粒系統具有不同的功率範圍,單爐從約3.9千瓦到(4-20)千瓦左右。目前大多數可用系統都具備對燃料和燃燒空氣供應進行功率控制的能力,以使其能夠在滿負荷和部分負荷下運行。目前,顆粒鍋爐在滿負荷(名義熱輸出)運行時的燃燒效率約為85-95%。

除少數例外情況外,當顆粒鍋爐在部分負荷下運行時,其效率會降低。所描述的加熱效率可能與實際工廠效率存在較大差異,這是由於工廠設計和實際操作等因素導致的。工廠的具體情況對顆粒鍋爐的性能起着重要的影響。

儲存與排放

儲存

木顆粒散裝儲存於罐或儲存區域中,並通過輸送系統供應至燃燒器。儲存區域必須保持乾燥,因為顆粒在儲存過程中會受潮濕的牆壁或高濕度的影響而吸濕,並導致顆粒破碎。

與石油相比,木顆粒需要大約三倍的存儲體積,但占用較少的空間技術投入,因為木顆粒與取暖油不同,是水污染物質。對於存儲,顆粒可以放置在單個存儲空間中。存儲室的地板通常呈漏斗形狀,使用木材製成。漏斗的末端是螺旋輸送機或提取管的入口。存儲室設有多個出料點,以確保即使一個出料點出現問題,也能保持順暢運行。作為儲存的替代方案,可以使用預製織物或鋼板製成的儲罐。 [4]如果建築物內有足夠的空間,可以選擇使用埋地地下儲罐或獨立式筒倉。在高濕度地區,使用必須密封的儲罐系統以確保顆粒燃料的質量非常重要。

輸送

為了將顆粒從儲存設施輸送到鍋爐房,可以採用不同的系統:鼓風機或螺旋輸送機。選擇主要取決於儲藏室到鍋爐房的距離。如果距離超過兩米,通常需要採用靈活的多級螺旋輸送機。鼓風機系統具有靈活性,可用於輸送距離長達20米。顆粒通常通過傾斜的罐底或料斗出口進行排出。 [5]

參考

  1. ^ The manufacturing process of wood pellets頁面存檔備份,存於網際網路檔案館).
  2. ^ benefits of using a biomass pellet. [2023-07-10]. (原始內容存檔於2023-07-10). 
  3. ^ Power from Pellets, Stefan Döring. [2023-07-10]. (原始內容存檔於2023-07-10). 
  4. ^ Different Storage Systems, Pelletsheizung. [2023-07-10]. (原始內容存檔於2019-08-16). 
  5. ^ Power from Pellets, Stefan Döring. [2023-07-10]. (原始內容存檔於2023-07-10).