李海軍, 劉磊, 王仕元
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. 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, 煙塵濃度等環保指標遠遠低於燃煤爐, 符合國家工業鍋爐大氣汙染物排放標準要求.
家用生物質顆粒燃料爐採用汽化燃燒技術, 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鬥中, 燃燒時用附設的旋鈕調節燃料投放的多少, 從而調控火力的大小, 燃燒狀態與秸稈, 木材等原材料燃燒時完全一樣, 而且無煙, 無嗆味. 由於燃燒充分, 基本沒有灰燼. 使用方式與燃煤灶相近, 卻比燃煤灶具乾淨, 比燃氣灶具安全, 適用於廣大農村地區的生活炊事用能.
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, 待顆粒燃料燃燒後, 調節一次風道的擋風板, 使顆粒燃料缺氧燃燒, 產生可燃氣體; 同時調節二次風道的擋風板, 使產生的可燃氣體在爐灶15燃燒. 待生物質成型顆粒燃料產氣結束時, 調節一次風道的擋風板和調節二次風道的擋風板, 使餘炭繼續燃燒直至燃盡. 水套可吸收煙道和爐體側面餘熱, 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GB/T 16155-1996《家用炊事水暖煤爐熱性能試驗方法》, GB 9079-1988《工業爐窯煙塵測試方法》, GB/T 213-2003《煤的發熱量測定方法》, GB/T 5186-1985《生物質燃料發熱量測試方法》, GB 6412-1986《家庭用煤及爐具試驗方法》及GB 13271-2001《鍋爐大氣汙染物排放標準》, 對生物質成型顆粒燃料炊事爐熱性能及環保指標進行試驗.
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, 並記錄進水溫度θj1, 在蒸發鍋內, 將溫度為25℃的水裝入蒸發鍋內蓋上鍋蓋, 並記錄初始蒸發鍋水量(Gn1). 通過炊事爐的進料裝置向爐內加生物質成型顆粒燃料, 點火併記錄引火物起燃時刻t1, 坐上蒸發鍋, 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, 調節限流閥門, 控制出水溫度為75~80℃. 當出水溫度低於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. 重複這一過程. 試驗期間, 每隔10min記錄1次進水溫度. 鍋水溫度升至沸點時, 開啟鍋蓋並記下此時刻t2和鍋水溫度θn1, 開始炊事火力強度試驗. 鍋水蒸發期間, 每隔5min記錄1次鍋水溫度, 並計算平均溫度值. 鍋水蒸發1h後, 蓋上鍋蓋, 並立即稱量剩餘鍋水量Gn2, 結束炊事火力強度試驗. 通過調節一次和二次風門, 將炊事爐調整至穩定燃燒狀態, 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. 結束採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, 餘熱效率, 排煙溫度, 排煙含塵量等熱性能參數達到了設計要求, 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, 煙塵濃度等環保指標遠遠低於燃煤爐, 符合國家工業鍋爐大氣汙染物排放標準要求, 具有較好的環保效益.
3) 該生物質成型顆粒燃料炊事爐的研製成功, 必將推動中國生物質 (秸稈) 成型業的大力發展, 開闢秸稈利用新途徑. 這對於中國以秸稈代替煤炭, 實現能源的可持續發展具有重要的現實意義和深遠的曆史意義.
