家用生物质成型燃料炉具的设计与研究
【摘要】 随着我国经济的发展，农村生活用能结构发生较大变化。一方面秸秆消耗量减少，煤和液化气用量增加，但其价格较高且呈上涨趋势；另一方面，尽管部分生物质秸秆用于加工饲料、肥料等产品，但仍有大量剩余秸秆闲置。近几年很多地区收获季节要求农民把秸秆运到指定地点，但由于堆放的秸秆占用土地，最终还是被陆续焚烧而造成资源浪费。将废弃的生物质秸秆与农村生活用能结合，因地制宜合理利用生物质资源，是解决农村能源与环境问题的有效途径。 本课题将生物质成型燃料应用于家用炉具，在已有研究基础上进一步较全面研究生物质成型燃料燃烧特性。依据工业炉设计标准，结合省柴灶、型煤炉特点和传热计算设计出家用生物质成型燃料炉具，进行炉具试验并依据分析结果提出建议。本文主要内容和研究成果如下： (1) 生物质成型燃料的燃烧模式为挥发分先析出燃烧，而后是固定碳的燃烧；燃料密度是燃料点火性能最显著影响因素，燃料密度愈小点火愈容易；封火状态燃料燃烧特点与火灾的阴燃及从阴燃转变为有焰火类似；不同原料种类的生物质成型燃料灰熔点特征温度有微小差别。 (2) 依据炉具设计步骤，通过燃料燃烧计算、传热计算初步估算出炉具设计热效率，并在此基础上参考相关文献确定炉具燃料消耗量、炉膛、烟囱等主要设计参数，设计出专用炉具。 (3) 参照GB6412—86《家庭用煤及炉具试验方法》，结合本炉具及所用燃料特点，测定燃料和炉具综合性能，得出了相关指标数值；试验中发现燃料燃烧充分，没有结渣现象，但产生的火焰较难控制致使排烟温度较高。 (4) 性能测试结果与炉具设计指标相比，排烟温度较高，热效率偏低；与原有炉具相比，火力足、燃烧充分且上火速度快，有良好的环境效益和社会效益，但燃料燃烧产生的火焰未最大化利用，排烟热损失亦较大。 (5) 提高炉具热效率可以通过将原炉具改造和设计出其他炉型两种途径；深入全面研究燃料性能也是设计优质炉具的保证。 目前对生物质成型燃料专用炉具的研究才刚刚开始，存在较多问题还需要更加全面和深入的研究。
【关键词】 农村生活用能； 生物质成型燃料； 燃烧特性； 炉具设计； 炉具性能试验
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