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李海軍，劉磊，王仕元
(中原工學院能源與環(huán)境學院，河南鄭州450007)
摘要：利用DR230型溫度智能巡檢儀等試驗儀器，測定了家用生物質顆粒燃料爐在不同成型燃料下的多個熱性能參數(shù)。試驗結果表明：不同成型燃料燃燒的結果差別不大，燃料適應性強；生物質成型顆粒燃料爐所排煙中CO，NOx、煙塵濃度等環(huán)保指標遠遠低于燃煤爐，符合國家工業(yè)鍋爐大氣污染物排放標準要求。
家用生物質顆粒燃料爐采用汽化燃燒技術，操作簡便、點火容易、火力強度大且易控制、熱效率高，只需要一次性將適量顆粒狀燃料投入料斗中，燃燒時用附設的旋鈕調節(jié)燃料投放的多少，從而調控火力的大小，燃燒狀態(tài)與秸稈、木材等原材料燃燒時完全一樣，而且無煙、無嗆味。由于燃燒充分，基本沒有灰燼。使用方式與燃煤灶相近，卻比燃煤灶具干凈，比燃氣灶具安全，適用于廣大農村地區(qū)的生活炊事用能。
1生物質成型顆粒燃料炊事爐的工作原理
生物質顆粒燃料經(jīng)燃料爐加料口加到爐膛內的爐篦上，通過一次風道點燃顆粒燃料，待顆粒燃料燃燒后，調節(jié)一次風道的擋風板，使顆粒燃料缺氧燃燒，產(chǎn)生可燃氣體；同時調節(jié)二次風道的擋風板，使產(chǎn)生的可燃氣體在爐灶15燃燒。待生物質成型顆粒燃料產(chǎn)氣結束時，調節(jié)一次風道的擋風板和調節(jié)二次風道的擋風板，使余炭繼續(xù)燃燒直至燃盡。水套可吸收煙道和爐體側面余熱，以提高爐子的熱效率。其結構簡圖見圖1。
2試驗研究
2.1試驗方法
根據(jù)GB/T 16155-1996《家用炊事水暖煤爐熱性能試驗方法》、GB 9079-1988《工業(yè)爐窯煙塵測試方法》、GB/T 213-2003《煤的發(fā)熱量測定方法》、GB/T 5186-1985《生物質燃料發(fā)熱量測試方法》、GB 6412-1986《家庭用煤及爐具試驗方法》及GB 13271-2001《鍋爐大氣污染物排放標準》，對生物質成型顆粒燃料炊事爐熱性能及環(huán)保指標進行試驗。
2.2試驗程序及計算
2.2.1試驗程序
將水箱內的水充滿水套，并記錄進水溫度θj1，在蒸發(fā)鍋內，將溫度為25℃的水裝入蒸發(fā)鍋內蓋上鍋蓋，并記錄初始蒸發(fā)鍋水量(Gn1)。通過炊事爐的進料裝置向爐內加生物質成型顆粒燃料，點火并記錄引火物起燃時刻t1，坐上蒸發(fā)鍋，開始試驗。水套水溫度升至75℃時，開啟閥門，向水桶內放水。同時觀察出水溫度變化情況，調節(jié)限流閥門，控制出水溫度為75~80℃。當出水溫度低于75℃時，關閉閥門停止放水。放水期間，每隔2min記錄1次出水溫度，計量此次出水量和平均出水溫度。重復這一過程。試驗期間，每隔10min記錄1次進水溫度。鍋水溫度升至沸點時，打開鍋蓋并記下此時刻t2和鍋水溫度θn1，開始炊事火力強度試驗。鍋水蒸發(fā)期間，每隔5min記錄1次鍋水溫度，并計算平均溫度值。鍋水蒸發(fā)1h后，蓋上鍋蓋，并立即稱量剩余鍋水量Gn2，結束炊事火力強度試驗。通過調節(jié)一次和二次風門，將炊事爐調整至穩(wěn)定燃燒狀態(tài)，進行效率試驗。計算全過程的水套總出水量Gc、平均出水溫度θc和平均進水溫度θj。結束采暖試驗時測量水套的容水量Gt及其溫度θt。
2.2.2試驗結果的計算
2.3試驗結果
試驗燃料為①液壓成型稻稈；②液壓成型玉米秸稈；③液壓成型高粱稈。顆粒燃料的直徑為6mm或8mm，長度為20～30mm，體積質量為1.0t/m3，含水率為7.0％，他們的應用基低位發(fā)熱量分別為13498,14684,14258kJ/kg。在生物質成型顆粒燃料炊事爐上試驗，各參數(shù)結果見圖2。
3結語
1）由3中生物質成型燃料試驗得出，根據(jù)其燃燒特性設計出的生物質成型顆粒燃料炊事爐的上火速度、炊事火力強度、燃料消耗量、炊事效率、余熱效率、排煙溫度、排煙含塵量等熱性能參數(shù)達到了設計要求，而且3中成型燃料試驗的結果差別不大，燃料適應性強，證明了該設計方法的正確性和科學性；同時該生物質成型顆粒燃料炊事爐價格與同容量燃煤爐價格相當，操作也比較容易，大大提高了生物質能的利用率，具有較高的經(jīng)濟效益。
2）由試驗可看出，生物質成型顆粒燃料炊事爐排煙中CO，NOx、煙塵濃度等環(huán)保指標遠遠低于燃煤爐，符合國家工業(yè)鍋爐大氣污染物排放標準要求，具有較好的環(huán)保效益。
3）該生物質成型顆粒燃料炊事爐的研制成功，必將推動中國生物質（秸稈）成型業(yè)的大力發(fā)展，開辟秸稈利用新途徑。這對于中國以秸稈代替煤炭，實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。 |
