Li Ya Meng 1, 2、周雪片 1, 2胡建軍 1, 2Zhu Shengnan1, 2、賢明な輝き 1, 2張全国1, 2
（機械・電気工学の学校、河南農業大学、鄭州450002、中国; 2.河南バイオマスエネルギーコラボレーティブ・イノベーション・センター、鄭州450002）
要約：ストーブ熱効率、火災の主強度を燃焼電流低いバイオマスの観点から、風が不完全燃焼、単一の機能やその他の問題のために十分ではない、クリーンなバイオマスペレット燃料ストーブの集中調理供給の需要に応じて、開発ストーカー燃焼モードで、設定調理、蒸し直接燃焼バイオマス粒子ストーブの動作性能試験結果の一つに水、加熱およびその他の機能を煮沸することを示している：調理用コンロの熱効率42.9％、70.7パーセントの総合熱効率、強度14.1kW調理、発煙指数が国家標準よりも低い、バイオマス粒子がより完全に燃え、基準燃料にバイオマス粒子を供給科学フォーカスレンジの設計と応用のために提供されてもよいです。
はじめに
エネルギーは経済発展と社会の進歩の基盤ですが、理由はエネルギーや再生可能資源の開発利用が徐々に枯渇の従来の理論の記憶容量の制限目前に迫っている。バイオマスは再生可能で環境に優しいエネルギーとして、広くです注意。中国は050000000トンに相当億トンの燃料利用量を（わらうち、7.2億トンの量を使用して、リソース900 000 000トンを収集し、豊富な作物のわら、2015作物理論的リソースわら1040000000トンを持っています標準的な石炭）、回収可能な資源量の11.4％を占めている [1]ストローバイオマスは、高い揮発性、高い炭素活性、低い灰分含量および低いS含量を有する。全炭素サイクルの間、CO 2ゼロエミッションと他の利点は、高品質クリーン燃料の一種です。したがって、直接燃焼方式でストローバイオマスは、その最も単純で効率的な燃料利用率です[2- 4].
ストローの緩みや分散性により、貯蔵、輸送、燃焼に若干の問題が生じる [5]特定の他の顆粒状又は粒状燃料の大規模な圧縮に圧縮し高温高圧の条件、またはバインダーを添加することで接着された藁の物理的、化学的手段、によって [6- 8]、輸送と保管が容易で、高い燃焼効率 [9- 10]市民ストーブ燃料粒子を使用するために、政府は、薪調理ストーブ、などを促進するが、変換処理を焼損ストーブやストーブを分析することによって、それが約20％の熱効率が見出された、空気供給のために非準拠の凹凸不完全燃焼及び煙道ガス排出量、燃料に起因する機能の統一があるが、同時に調理及び温水暖房の多様に到達することができません [11- 12]市場に登場コンロは、この論文は、集団的ニーズを満たす食事を設計確保するために、給紙ユニットは、したがって調理用ストーブの総合力と機能のいくつかの要件を満たすことができない、小さなストーブで主に家族であることの数同時に調理、加熱及びバイオマス粒子ストーブの給湯の両方が可能であり、その動作性能を評価します。
1デザインベース
1.1バイオマスペレット燃料燃焼特性
バイオマスストーブの設計は、静的浸透拡散燃焼の燃焼機構の原料粒子のバイオマスエッセンスの燃焼特性の組み合わせを必要とします [13- 14]、燃焼プロセスは、乾燥脱水、燃焼の揮発性分析、コークスの燃焼およびバーンアウト4段階に分けることができる[15- 17]:
燃焼室の①バイオマス粒子は、温度が上昇すると、水は徐々に蒸発する。
②燃焼室温度が約250℃に上昇する。】C、揮発分除去、揮発性物質を遷移領域と拡散燃焼領域内に、酸素と結合しました。
③浸透および拡散燃焼、コークスの燃焼は安定した燃焼炉の温度が高いほど、粒子の表面に一酸化炭素の燃焼を優勢。
④シェル灰が連続厚く、基本燃料燃焼、一体シェルを形成された灰を燃焼灰のシェル面が火炎を見ることができない、燃料は暗赤色、燃焼プロセスとなります [18- 19]試験に使用される燃料の茎粒径5〜15ミリメートル、20〜30ミリメートルの長さ、密度800キロ/ m 3表1に示す産業分析及び元素分析の結果。
1.2バイオマスペレットストーブの設計原則
怒るのは簡単①点火：以下の原則を満たしている必要がありバイオマスペレット燃料ストーブの設計の基本的な燃焼特性に応じて、問題をお湯で調理し、火の料理を必要とし、解決することができ、調理時に最も集中給ので、高速、安定した燃焼、完全な、十分な火力、空気は、炉ではなく、安全で信頼性が高く、実用的で耐久性のある黒煙、高いエネルギー効率。②完全に機能する、単純な構造で、使いやすく、低コスト、に均一に円滑にすることができる。③熱効率高い熱性能と安定性。
2バイオマス粒子直接燃焼コンロ設計
2.1全体構造
バイオマスペレット燃料の燃焼特性と調理のニーズを結合、図1に示される直接燃焼バイオマス粒子ストーブの設計は、主に蒸発器から構成され、燃焼炉、一次および二次送風機、ファン3まで、火の概念穴、二次装填炭化倉庫およびその他の部品。
燃料入口及びポリエチレン材料からストーブ間欠送りクレーターフィードビン、調理燃料を調理するための要求、バンカー燃料の必要性を満たすことができないことを保証するように設計されたビンアクセサリー、補助コンパートメントができます供給口、燃料が徐々に燃焼炉にスライドで乾燥させ、蒸発燃料カートリッジの材料が同時に炉を燃焼、エネルギー効率を向上させる;.点火、上部からパティキュレート燃焼に採用することができるであろう。灰室下部炉において、火格子は、灰引出し区画上に装着され、ファン上の制御ノブを調整することにより、炉の前でつのファン（12W）を設け、一次および二次空気を達成するためのサイズを有します比;火口ホールコンセプト火災の上方に設けられ、燃焼時に、供給空気の妥当性を観察し、ファンII（12W）立方達成するために空気を供給するために備えていた。炉は、パン底部に密着した足場の上に設けられています。燃焼水の適度な量を確保するために、加熱蒸発器、蒸発器入口に下方から水、外水位計ストーブと連通する蒸発器を用いて環状蒸発器、炎や煙、蒸発器出口で発生高温の蒸気は、同じ時間を達成するために、お粥と給湯を蒸し料理や蒸しなどに高温の蒸気から出調理時間を短縮し、蒸気出口に蒸気圧力が安全値、圧力除去装置の自動圧力逃し。装置のすべてのコンポーネントを超える圧力弁は、自動的に材料を切断、描画、自動音量ラウンド溶接、オーブン組立ラインプロセスのモジュラーアセンブリを金型プレスを使用して達成されます、製品の品質と外観の統一を保証する。
2.2炉設計
炉の上部と下部を炉によって決定炉体積熱発生率の大きさを先細りするように設計されているように、熱負荷の炉容積が大きすぎると、供給空気の均一性を確保するために必要なバイオマスのペレット燃料の燃焼特性、炉内の燃料滞留時間が短い、不完全燃焼であり、そうでない場合、炉内容積熱負荷が小さすぎ、大きすぎる炉容積、分散燃焼され、オーブンを供給することにより濃縮物濃度を満たしていない火がする必要があるので、燃料消費量は9キロ/時間を要します。 、ストーブの熱効率は、ストーブ体積熱負荷は、一般的に250〜400W / mで、0.65を取り 3熱負荷の設計能力は380kW / m3[20].
炉容積は
風のスリーブデザインに2.3
図に示すように、バイオマス粒子の大部分は炉の空気供給及び不均一の問題、19センチメートルの設計高さよりも小さい、25センチメートル非構造格子の半径は、空気入口スリーブをテーパ。
同一水平面、同じ大きさの入口穴から同じ距離だけ離れ、二次空気入口は風にテーパスリーブの両方に設けられ、風に達成するために、入口孔を通って炉内に本体を回転させるように入口孔のそれぞれ均一換気は、こうして燃料の燃焼の均一性を確保することができる。一次空気と二次空気供給ファン12Wによって制御され、比両者は、ファンのノブを調整することによって制御されます。
2.4火炎の高さとポリクレーターの設計
鍋の底部と格子との間の火災高さの垂直距離を掛ける。鍋の高温領域の燃焼火炎の底部には正であり、それは、炉28のバイオマスにおける火災の典型的小リフト高さ、バイオマス燃料粒子の燃焼特性に応じて、適切です〜30cm [21]燃料の火格子発火燃焼の使用は、揮発性の可燃性ガスを発生する炉の高さ40センチメートルの設計を取って、火の高さに影響を与えますポットサイズをぶら下げながら、このストーブは、特別に設計されたホーンクレーターのポリ（Φ14cm）炎の高さを誇張、炎を収集する資します。
2.5煙突の断面積の計算
直接燃焼ストーブ性能試験の3つのバイオマス粒子
3.1テストベース
オーブン調理の熱効率に '22「23」は、オンライン計測および測定サイトを使用してストーブに全体的なテストデータを用いて算出煙排出量を検出文献試験文献に従って行われます。
3.2テストシステム
使用される主な試験装置は、炉本体（炉、蒸発器、煙道、空気ダクトなど）、温度試験システム（温度計および熱電対を含む）、煙道ガス分析計、
3.3試験および試験装置
2つのバケツ、それぞれ0.01mの容量 3XK3190A12E電子フロアスケール、精度10g;クロック1、差は1分未満;風速計、測定範囲0〜10m / s、精度0.5m / s;ニッケルクロムニッケルシリコンK型熱電対、温度範囲 - 200〜1200℃、KMQuintox 9106排ガス分析装置。
3.4試験条件と方法
屋内試験、周囲温度が約25度である] C;相対湿度85％未満、屋内風速は1.0メートル/秒未満であり、作動流体の室温での試験水、離れて他の熱源からテストストーブ;トウモロコシわらブリケット燃料、点火の乾燥した綿の茎については、各試験を3回行い平均値を求める。
3.5結果と分析
バイオマス粒子ストーブの性能試験データを表2に示す。
熱性能と煙排出ストーブの結果を表3に示すように、調理直接燃焼バイオマス粒子ストーブの熱効率は42.9％に達し、家庭用調理コンロ粒子の効率よりも一般的に高いです [24- 25]炎の効果的な使用との環状蒸発器設計は、周辺熱はストーブの全体的な熱効率を向上させる実施煙、バイオマスコンロの国家標準熱効率に沿って、70.7パーセント、火調理14.1kWの強度に達し（≥35％） 、調理火の強さ（≥10kW） [26]煙SOの要件 2平均質量濃度は13.45mg / m 3、COの平均体積分率は0.087％、NOの平均濃度は103.27mg / m 3、NO 24.11mg / mの平均質量濃度 3、グリーンマンの黒さは1未満です。直接燃焼微粒子ストーブ排煙ガスインジケータの設計は、関連する州の規制 [23, 26]優れた社会的、環境的利益をもたらす。
4結論
（1）42.9％のバイオマス粒子、70.7パーセントの総合熱効率、火調理強度14.1kWの直火調理用コンロの熱効率を、バイオマスコンロの要件を満たし、濃縮物を供給することにより、エネルギー需要を満たすことが可能です。
（2）直接燃焼ストーブバイオマス粒子の排ガス中のNOの平均質量濃度は103.27mg / m 3、NO 24.11mg / mの平均質量濃度 3、COの平均体積分率は0.087％、SO 2平均質量濃度は13.45mg / m 3、煙道ガスのグリーンマンの黒さは1未満であり、清浄な燃焼を達成するために、ストーブの関連規定に沿っている。
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