劉凌志

(湖南省產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 湖南長(zhǎng)沙 410007)

　　摘要：近年來化石能濼的價(jià)格呈現(xiàn)出了一種持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，相比較而吉以農(nóng)作物秸稈作為燃料的生物爐，不僅經(jīng)濟(jì)而且還符合固家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，受到了人們的普遍喜愛。該文主要對(duì)生物質(zhì)燃料的特性與爐具設(shè)計(jì)作了簡(jiǎn)要地分析。

　　隨著化石能源的不斷開采，化石能源已經(jīng)接近枯竭的狀態(tài)，另外，化石能源的價(jià)格高并且對(duì)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重，因此，可再生能源的開發(fā)與利用就顯得非常迫切，生物質(zhì)能源作為可再生能源的重要組成部分，受到了各界人士的關(guān)注。我們所說的生物質(zhì)燃料主要是指農(nóng)作物秸稈，它通過直燃式生物質(zhì)爐具進(jìn)行采暖。這種新興的采暖方式極大地提高了人們的生活質(zhì)量，推動(dòng)了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國的生物質(zhì)能源非常豐富，對(duì)我國社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了保障。下面具體的介紹一下生物質(zhì)燃料特性與爐具設(shè)計(jì)。

　　1生物質(zhì)燃料

　　生物質(zhì)爐在設(shè)計(jì)的過程中受到了燃料燃燒特性的極大影響。

　　生物質(zhì)燃料燃燒的過程是一個(gè)放熱的化學(xué)反應(yīng)過程，除了要具備燃料這一要素之外，還需要有充足的熱量傳遞以及相應(yīng)的空氣，通過燃料和空氣之間的熱量、質(zhì)的傳送，達(dá)到燃燒的目的。在燃料燃燒的過程中會(huì)使周圍的溫度升高，加快傳質(zhì)，進(jìn)而加速了熱量的產(chǎn)生。

　　生物質(zhì)燃料的燃燒過程有預(yù)熱、干燥、揮發(fā)、分解析和焦炭的燃燒幾個(gè)階段。生物質(zhì)燃料被引燃后，其表面溫度會(huì)隨著燃燒慢慢升高，燃料中的水分也慢慢的蒸發(fā)掉，進(jìn)而使燃料變得更加干燥，變干燥的燃料再繼續(xù)的進(jìn)行吸熱、溫度持續(xù)升高，達(dá)到一定程度，燃料會(huì)發(fā)生分解的現(xiàn)象，析出的揮發(fā)物氣體在空氣混合后形成新的混合物，這一種混合物含有一定的氧氣和揮發(fā)物的成份，在一定的溫度和濃度的條件下，揮發(fā)物著火燃燒，進(jìn)而為之后的焦炭燃燒提前做好準(zhǔn)備。燃料表面燃燒釋放熱量，不斷積聚升溫，并通過傳導(dǎo)和輻射的方式，熱量擴(kuò)散至燃料的內(nèi)層，內(nèi)層揮發(fā)物由此析出，并與氧混合燃燒，進(jìn)而放出了充足的熱量。

　　這個(gè)時(shí)候，揮發(fā)物會(huì)將燃料中的焦炭包圍起來，由于爐膛中的氧很難與焦炭進(jìn)行接觸，所以，焦炭在這個(gè)時(shí)候不易燃燒，只有等到揮發(fā)物的成份慢慢減少，氧氣可以和焦炭接觸時(shí)，焦炭才可以燃燒。在焦炭慢慢燃燒的過程中，燃燒產(chǎn)生的灰分會(huì)再次包裹燃燒剩余的焦炭，進(jìn)而影響著焦炭的燃燒，這時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行攪動(dòng)或者對(duì)生物質(zhì)爐進(jìn)行通風(fēng)，以使剩余的焦炭更好的燃燒，灰渣中會(huì)產(chǎn)生余碳。

　　2對(duì)直燃式生物質(zhì)炊事采暖爐的設(shè)計(jì)

　　民用的生物質(zhì)采暖炊事爐由料倉、煙囪、擋火板、水套、煙道、二次進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)門、出灰口以及爐膛燃料組成。

　　2.1二次進(jìn)風(fēng)口的設(shè)計(jì)

　　生物質(zhì)燃料中含有的氫和揮發(fā)份的含量都比煤炭中的含量要多，其中的碳和氫相結(jié)合，形成碳?xì)浠衔铮@種碳?xì)浠衔锏姆肿颖容^低，在溫度達(dá)到250°時(shí)就可以進(jìn)行熱分解，在325°時(shí)熱分解就相當(dāng)?shù)幕钴S，達(dá)到350°時(shí)，揮發(fā)份就能析出將近80％，揮發(fā)份的析出燃燒時(shí)間不長(zhǎng)，只占了總?cè)紵龝r(shí)間的10％。所以，如果對(duì)其的空氣供應(yīng)不足就會(huì)使揮發(fā)物無法燃燒殆盡，通常出現(xiàn)的黑色或者是農(nóng)黃色的煙就是這樣形成的，因此，在對(duì)生物質(zhì)爐進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要充分考慮對(duì)揮發(fā)份空氣的供給，在爐膛口的周圍以及爐口壁的部分設(shè)計(jì)二次進(jìn)風(fēng)口，確保空氣的充足，幫助揮發(fā)份的燃燒。

　　2.2延長(zhǎng)煙道燃燒回程的辦法

　　對(duì)生物質(zhì)爐的煙道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量延長(zhǎng)煙道的燃燒回程，這主要是因?yàn)閾]發(fā)份析出量過大但是燃燒時(shí)間卻很短的緣故，將煙道的燃燒回程延長(zhǎng)，能夠最大限度的給揮發(fā)份的燃燒提供更多的時(shí)間和空間，進(jìn)而使生物質(zhì)燃料得到充分的利用。目前運(yùn)用最多的延長(zhǎng)煙道燃燒回程的辦法是對(duì)燃料進(jìn)行反燒。

　　2.3一次進(jìn)風(fēng)口的設(shè)計(jì)

　　生物質(zhì)燃料相較于煤炭來說，更容易被引燃，因此在生物質(zhì)燃料燃燒時(shí)可以適當(dāng)?shù)臏p少空氣量的供給H1。另一方面，當(dāng)揮發(fā)份被慢慢的析出并且燃燒殆盡后，會(huì)產(chǎn)生焦炭，這種焦炭是一種較為疏松的狀態(tài)存在的，經(jīng)由氣流運(yùn)動(dòng)部分的炭粒被送入到煙道中，并在煙道中蓄積成黑絮，這個(gè)時(shí)候如果通風(fēng)太過會(huì)妨礙燃料的燃燒，所以，在對(duì)生物質(zhì)爐具進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要將一次進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)小點(diǎn)。

　　2.4水套的設(shè)計(jì)

　　在對(duì)煙道的水套進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量設(shè)計(jì)大面積的水套，這是因?yàn)閾]發(fā)份在燃燒時(shí)會(huì)造成煙道內(nèi)部的溫度升高，因此，大面積的水套會(huì)使生物質(zhì)爐的取暖效果更好。

　　2.5生物質(zhì)成型燃料的使用

　　由于生物質(zhì)中的碳含量較低，密度不高以及質(zhì)地松軟的特性，所以生物質(zhì)很容易燃燒，在燃燒的過程中要定時(shí)的向爐內(nèi)填料，而致密成型設(shè)備在燃燒過程的應(yīng)用，會(huì)把結(jié)構(gòu)松散的生物質(zhì)進(jìn)行壓縮，不僅可以解決生物質(zhì)燃燒過程中需要不斷填料的問題，還使燃料的存儲(chǔ)和運(yùn)輸更加的便利。

　　2.6防止燃燒結(jié)焦現(xiàn)象出現(xiàn)的辦法

　　生物質(zhì)燃料中含有較多的鉀元素，在生物質(zhì)燃料燃燒的過程中，達(dá)到一定的溫度條件，氧化鉀會(huì)以熔融狀態(tài)存在，并且與硅、鈣等混合，這種混合物在溫度較低的情況下結(jié)成焦塊，這些結(jié)焦塊會(huì)阻礙爐灰的順利排放和空氣的供給。如果將爐膛內(nèi)側(cè)的水套設(shè)計(jì)成大面積，可以適量降低燃燒過程中產(chǎn)生的溫度，進(jìn)而起到防止燃燒結(jié)焦現(xiàn)象的產(chǎn)生。

　　3結(jié)語

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平也在這一過程中不斷地得到了提高，因而人們對(duì)生活的質(zhì)量，也提出了新的要求，人們希望生活的環(huán)境更加環(huán)保、更加經(jīng)濟(jì)、更加健康，因而追求一種更為環(huán)保的爐具設(shè)計(jì)，以此來減輕傳統(tǒng)煤炭燃料帶來的環(huán)境污染問題。生物質(zhì)燃料相較于傳統(tǒng)的煤炭燃料來說，具有環(huán)保經(jīng)濟(jì)適用的特點(diǎn)。通過對(duì)生物質(zhì)燃料特性的介紹以及對(duì)設(shè)計(jì)生物質(zhì)爐的具體方法作簡(jiǎn)要的分析，為我國生物質(zhì)爐在生活當(dāng)中普及提供一定的依據(jù)，進(jìn)而推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的迅速健康的發(fā)展。