李海军, 刘磊, 王仕元
摘要: 利用DR230型温度智能巡检仪等试验仪器, 测定了家用生物质颗粒燃料炉在不同成型燃料下的多个热性能参数. 试验结果表明: 不同成型燃料燃烧的结果差别不大, 燃料适应性强; 生物质成型颗粒燃料炉所排烟中CO, NOx, 烟尘浓度等环保指标远远低于燃煤炉, 符合国家工业锅炉大气污染物排放标准要求.
家用生物质颗粒燃料炉采用汽化燃烧技术, 操作简便, 点火容易, 火力强度大且易控制, 热效率高, 只需要一次性将适量颗粒状燃料投入料斗中, 燃烧时用附设的旋钮调节燃料投放的多少, 从而调控火力的大小, 燃烧状态与秸秆, 木材等原材料燃烧时完全一样, 而且无烟, 无呛味. 由于燃烧充分, 基本没有灰烬. 使用方式与燃煤灶相近, 却比燃煤灶具干净, 比燃气灶具安全, 适用于广大农村地区的生活炊事用能.
1生物质成型颗粒燃料炊事炉的工作原理
生物质颗粒燃料经燃料炉加料口加到炉膛内的炉篦上, 通过一次风道点燃颗粒燃料, 待颗粒燃料燃烧后, 调节一次风道的挡风板, 使颗粒燃料缺氧燃烧, 产生可燃气体; 同时调节二次风道的挡风板, 使产生的可燃气体在炉灶15燃烧. 待生物质成型颗粒燃料产气结束时, 调节一次风道的挡风板和调节二次风道的挡风板, 使余炭继续燃烧直至燃尽. 水套可吸收烟道和炉体侧面余热, 以提高炉子的热效率. 其结构简图见图1.
2试验研究
2.1试验方法
根据GB/T 16155-1996《家用炊事水暖煤炉热性能试验方法》, GB 9079-1988《工业炉窑烟尘测试方法》, GB/T 213-2003《煤的发热量测定方法》, GB/T 5186-1985《生物质燃料发热量测试方法》, GB 6412-1986《家庭用煤及炉具试验方法》及GB 13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》, 对生物质成型颗粒燃料炊事炉热性能及环保指标进行试验.
2.2试验程序及计算
2.2.1试验程序
将水箱内的水充满水套, 并记录进水温度θj1, 在蒸发锅内, 将温度为25℃的水装入蒸发锅内盖上锅盖, 并记录初始蒸发锅水量(Gn1). 通过炊事炉的进料装置向炉内加生物质成型颗粒燃料, 点火并记录引火物起燃时刻t1, 坐上蒸发锅, 开始试验. 水套水温度升至75℃时, 开启阀门, 向水桶内放水. 同时观察出水温度变化情况, 调节限流阀门, 控制出水温度为75~80℃. 当出水温度低于75℃时, 关闭阀门停止放水. 放水期间, 每隔2min记录1次出水温度, 计量此次出水量和平均出水温度. 重复这一过程. 试验期间, 每隔10min记录1次进水温度. 锅水温度升至沸点时, 打开锅盖并记下此时刻t2和锅水温度θn1, 开始炊事火力强度试验. 锅水蒸发期间, 每隔5min记录1次锅水温度, 并计算平均温度值. 锅水蒸发1h后, 盖上锅盖, 并立即称量剩余锅水量Gn2, 结束炊事火力强度试验. 通过调节一次和二次风门, 将炊事炉调整至稳定燃烧状态, 进行效率试验. 计算全过程的水套总出水量Gc, 平均出水温度θc和平均进水温度θj. 结束采暖试验时测量水套的容水量Gt及其温度θt.
2.2.2试验结果的计算
2.3试验结果
试验燃料为①液压成型稻秆; ②液压成型玉米秸秆; ③液压成型高粱秆. 颗粒燃料的直径为6mm或8mm, 长度为20~ 30mm, 体积质量为1.0t/m3, 含水率为7.0% , 他们的应用基低位发热量分别为13498,14684,14258kJ/kg. 在生物质成型颗粒燃料炊事炉上试验, 各参数结果见图2.
3结语
1) 由3中生物质成型燃料试验得出, 根据其燃烧特性设计出的生物质成型颗粒燃料炊事炉的上火速度, 炊事火力强度, 燃料消耗量, 炊事效率, 余热效率, 排烟温度, 排烟含尘量等热性能参数达到了设计要求, 而且3中成型燃料试验的结果差别不大, 燃料适应性强, 证明了该设计方法的正确性和科学性; 同时该生物质成型颗粒燃料炊事炉价格与同容量燃煤炉价格相当, 操作也比较容易, 大大提高了生物质能的利用率, 具有较高的经济效益.
2) 由试验可看出, 生物质成型颗粒燃料炊事炉排烟中CO, NOx, 烟尘浓度等环保指标远远低于燃煤炉, 符合国家工业锅炉大气污染物排放标准要求, 具有较好的环保效益.
3) 该生物质成型颗粒燃料炊事炉的研制成功, 必将推动中国生物质 (秸秆) 成型业的大力发展, 开辟秸秆利用新途径. 这对于中国以秸秆代替煤炭, 实现能源的可持续发展具有重要的现实意义和深远的历史意义.
