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生物质能源颗粒炊事炉具的 技术原理及正确使用

来源: 发布时间:2019-04-25 4009 次浏览

  摘要 介绍了生物质能源颗粒炊事炉具的 技术原理及正确使用的 方法(method),指出了安全使用注意事项,提出了降低使用成本的 措施
  由于生物质能源具有可再生、存储量大、可循环(continue)利用等特点,所以在传统化石能源价格(price)日趋上涨的 今天,越来越受到全人类社会的 广泛关注,并给户用生物质炉具的 发展带来了前所未有的 发展机遇。山西省长治市农机生产力促进中心根据这一实际情况,研制成功了生物质能源颗粒炊事炉具。该炉具采用半气化燃烧技术,具有火力强劲、使用方便、性能(xìng néng)可靠、质优价廉等特点。
  1生物质能源颗粒炊事炉具的 技术原理
  生物质能源颗粒炊事炉具属于生物质节能炉具范畴。该炉具设计了完善且能保证充分燃烧的 通风供氧系统,而且应用二次供氧技术,新增了二次风技术和风路通道,利用缺氧功效加热反应转换过程产生气化,使生物质燃料通过高温裂解后产生氧化反应作用,生成一些可燃气体(一氧化碳、氢气、甲烷等)。
  在二次供氧的 作用下,发生喷射燃烧,提高了燃料的 利用效率和燃烧效率,从而达到节能环保的 效果,同时明显减少二氧化碳、二氧化硫等有害污染物的 排放。该技术通过设置保温层,增加拦火圈,延长了高温烟气流在炉膛里的 回旋路程和时间,从而使热损失(loss)减少、热效率提高,既省燃料,又省时间,并且安全卫生、使用方便。
  从热力学原理来看,生物(Organism)质能源颗粒炊事炉具基本达到了3个条件:一是能将燃料充分燃烧,使燃料中的 化学能比较完全地转化为热能;二是传热、保温效果好,使有效利用的 热值增大,散热(radiating)的 热值减小;三是余热能得到较好利用,尽可能减少排烟余热和其他热损失,同时固体燃料在高温缺氧状况下,在合理控制空气供给过量系数的 情况下,能够实现气化。
  因此,该炉具在研究设计中把炉具的 炉膛下部分(气化段)设计成一个基本密闭的 系统,其供给空气量可以调节,使燃料的 气化效果明显。有了好的 气化效果,在燃烧时要保证有充足的 空气助燃,从而保证有适当的 使用(use)温度。在炉膛上部分设计了二次进风环带(燃烧段),在环带上均匀分布了许多二次供氧小孔,大大加强了气化燃料的 充分燃烧,使燃烧火焰呈亮白色。另外,对炉膛与锅底部的 间隙尺寸进行了优化设计,找到了炉膛及炉膛与锅底部的 更佳配合尺寸,延长了高温烟气流在灶膛里的 回旋路程和时间,避免燃烧的 火焰直接排到烟道中,从而使热损失减少,热效率提高。
  生物质(Biomass)能源颗粒炊事炉具的 性能参数为:热效率大于45%,炊事火力强度大于2.5kW,烟尘平均排放浓度不大于40mg/m3,二氧化硫平均排放浓度不大于40mg/m3,氮氧化物平均排放浓度40mg/m3,一氧化碳平均排放浓度不大于0.2%,林格曼黑度小于1级,可烧燃料包括生物质颗粒燃料、农作物秸秆、树枝、柴草等可再生生物质。生物质能源颗粒若使用添加剂,则应为农林产物,并且应标明使用的种类和数量。欧盟标准对生物质颗粒的热值没有提出具体的数值,但要求销售商应予以标注。瑞典标准要求生物质颗粒的热值一般应在16.9 兆焦上。
  2生物质能源颗粒炊事炉具的 正确使用方法
  2.1安装
  2.1.1室内安装 室内安装时,须将配套直径(diameter)的 烟管和弯头与炉体上的 烟嘴连接好,连接处要密实,以便烟气排向室外。动力配风型的 烟管可根据室内状况随意安装,能将废气排出即可。自然抽风炉子的 烟管高度不得低于3m,出口处配置避风弯头,以便烟气排放畅通。对于动力配风的 炉子,须在炉子高度1m处合适位置安装220V带开关的 电源插座,便于12V微型风机使用,风机直接套在炉体风机接口上,由12V电源适配器插头与风机电源插头相连。
  2.1.2室外安装 动力配风的 炉子在室外使用时,无需烟管,在炉体烟嘴上套上烟盖直接使用。
  2.2使用
  2.2.1初次使用 初次使用时,需将炉膛用温火烘干2~4h,排干炉膛内部的 水分,便于气化燃烧。
  2.2.2燃料和引火柴 
  ①燃料。主要以各种生物质能源颗粒为燃料,生物质压块、薪柴、树枝、秸秆等也可直接放在炉子中进行燃烧。
  ②引火柴。采用上炉口点火,自上而上的 反烧方式进行气化燃烧。点火时须选用一些易燃、而烧的 材料(细木材、刨花等),以便快速引火。
  2.2.3装料与点火 首先将生物质(material)能源颗粒(湿度低于10%,0.5~1kg料)放入炉膛内,燃料装至喷火口下方约50mm处,可在上面放少量引火柴至喷火口处,并在中间拨开1个小洞,用1小砣固体火锅燃料或用2~3根长100mm左右的 废塑料打包带放入小洞中,点火将引火柴引燃。
  2.2.4控制与调节 
  ①动力配风炉的 使用控制(control)与调节(adjust)。燃烧时,出灰口盖始终盖上,引火柴着火后,接通电源启动微型风机送风,开始时风量调节旋钮可调至更大,正常燃烧后,将风量调节旋钮调至指示标牌 ;中 ;位置,炉子便开始气化燃烧,此时火力强劲,可看到二次风孔中有火焰喷出,此时可将灶具放置在炉口上炊事。火力大小可通过转动调速开关的 调节旋钮来控制。
  若续料继续燃烧时,应将调速开关的 调节旋钮调节到关闭状,再给炉内加料。燃料(fuel)挥发份燃烧完时,应将风量调节旋钮调到更大,使炉膛中热量(Heat)全部释放出来。装1炉生物质燃料(0.5~1kg)可供四五口之家做1顿饭,燃烧时间为60~70min,烧5kg开水时间为10~12min。动力配风的 炉具每月用电量为0.3~0.7kWh。炉具第2次使用(use)时,应用火钳将炉膛内底部的 结渣清除干净,再装料使用。
  ②自然通风炉使用(use)控制与调节。安装时,自然通风炉烟囱不得低于3m,首先将进风炉门抽开一点,以便一次风输入;然后立即将灶具座在炉口上,灶具与炉体座锅圈四周必须密实,不得串风,否则会影响气化燃烧效果。坐锅后8min内不要端锅,尽快让炉口温度迅速上升产生气化。为了控制炉子在燃烧时达到理想的 气化效果,可通过风门调节逐步将风门关小,直到听到炉内呼呼的 气化声和观察烟囱不冒黑烟为止,才达到理想的 气化效果。
  为了保证稳定的 气化状态,不要随意调节风门或频繁地端锅。若造成可燃气体浓度降低而熄火,可以用明火点燃,或者迅速将进风炉门拉开,使可燃气体尽快着火,然后缓慢地将炉门关闭,以烟囱不冒烟为好。为了持久燃烧,在感觉火力有所下降时,可打开续柴口,少而勤地向炉内加3~5块料。不要一次加得过多,以免炉口温度下降而产生黑烟。加完柴后应迅速盖上续柴口,以免影响使用效果。炉内燃料挥发分烧完后,应将进风炉门全部抽开,让残留在炉内余热全部释放出来。
  3安全(safe)使用注意事项
  安全使用生物质能源颗粒炊事炉具须注意的 事项有:
  ①不得用液体燃料倒在炉中作引火,以免造成人身伤害。
  ②燃料燃烧时不能从续料口中过近直观炉内火势,以免炉内压力过大,造成回火伤人。
  ③点火气化后,燃料(fuel)未燃尽前,更好不要频繁打开续柴口,以免影响气化效果。
  ④炉具附近不要放置可燃、易爆物品,以免造成不必要的 损失。
  ⑤正常使用时,炉体和烟囱有较高温度,请勿触摸,以免烫伤。
  ⑥不得带电装卸风机,不得湿手插卸电源插头,以免造成人身伤害。
  4降低使用成本的 措施
  要想降低生物质能源颗粒炊事炉具的 使用成本,在日常使用中要做到:每次装料使用时,不必整个炉膛都装满生物质能源颗粒,可先在炉膛底部装50mm左右深的 颗粒燃料(fuel),上面放些粉碎后的 小树枝、玉米芯等生物质原料,燃烧时照样气化,火力不减,可省去部分颗粒燃料的 购买费用;在长时间使用时,也可在炉口上方撒少许煤,炉子也可气化燃烧。
  一个4口之家一日三餐用颗粒燃料约为2.5kg,玉米秸秆颗粒燃料售价为500元/t左右,农户日使用成本约为1.25元,年使用成本约为450元左右,与煤炭、液化气及电磁炉相比,成本极低,而且火力强劲,操作方便,老少皆宜。生物质能源颗粒若使用添加剂,则应为农林产物,并且应标明使用的种类和数量。欧盟标准对生物质颗粒的热值没有提出具体的数值,但要求销售商应予以标注。瑞典标准要求生物质颗粒的热值一般应在16.9 兆焦上。生物质锅炉燃料生物质颗粒燃料纯度高,不含其他不产生热量的杂物,其含炭量75—85%,灰份3—6%,含水量1—3%,不含煤矸石,石头等不发热反而耗热的杂质,将直接为企业降低成本。(□吕凯鹏 赵俊雅 宋宇 赵振军)
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