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建湖家用生物质颗粒燃料炉的试验研究

来源: 发布时间:2018-10-26 4963 次浏览

  摘要:利用DR230型温度智能(intelligence)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(xìng néng)参数。生物质能源颗粒纯度高,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。生物质锅炉燃料作为一种新型的颗粒燃料以其特有的优势赢得了广泛的认可;与传统的燃料相比,不仅具有经济优势也具有环保效益,完全符合了可持续发展的要求。生物质颗粒燃料的直径一般为6~10毫米。根据瑞典的以及欧盟的生物质颗粒分类标准,若以其中间分类值为例,则可以将生物质颗粒大致上描述为以下特性:生物质颗粒的直径一般为6~8毫米,长度为其直径的4~5倍,破碎率小于1.5%~2.0%,干基含水量小于10%~15%,灰分含量小于1.5%,硫含量和氯含量均小于0.07%,氮含量小于0.5%。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(concentration)等环保(Environmental protection)指标(target aim)远远低于燃煤炉,符合工业锅炉大气(dàqì)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(strength)大且易控制(control)、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(knob)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(safe),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(job)原理

  生物质颗粒燃料经燃料炉加料口加到炉膛内的炉篦(bì)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(gases);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(flue pipe)和炉体侧面余热,以提高炉子的热效率。其结构(Structure)简见1。

  2试验研究(research)

  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(calculate )

  2.2.1试验程序

  将水箱(组成部分:高水箱、存水箱、低水箱)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(作用:控制部件),向水桶内放水。同时观察出水温度变化情况(Condition),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(repeat)这一过程(process)。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(diameter)为6mm或8mm,长度为20~30mm,体积(volume)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(characteristic])设计(Design)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(consume)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(availability),具有较高的经济效益(benefit)。

  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(Sustainable Development)具有重要的现实意义和深远的历史意义。


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