葳夼6中圖分類號:TK229文獻(xiàn)標(biāo)識碼ADOl:10.3772/isn.1673-6516.200901018生物質(zhì)燃料特性與爐具設(shè)計孫振鋒,李惠斌/河北省新能源技術(shù)推廣站,河北石家莊05002摘要:隨著化石能源價格日益高漲,高煤價紿農(nóng)民日常生活用能消費造成了沉重的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。與民用燃煤爐相比,直燃式生物爐以農(nóng)作物秸稈為燃料,經(jīng)濟環(huán)保,屬可再生能源利用,發(fā)展前景廣闊。為提高農(nóng)村生物質(zhì)能開發(fā)利用,促進(jìn)民用生物質(zhì)炊事采暖爐具行業(yè)發(fā)展,作者對生物質(zhì)燃料直燃特點及燃燒過程進(jìn)行了分析,針對其特性提出了民用生物質(zhì)炊事采暖爐的設(shè)計要點關(guān)鍵詞:生物質(zhì)燃料:直燃;爐具;設(shè)計生物質(zhì)能源是可再生能源的重要組成部分。隨著新的生物質(zhì)能利用形式,除解決農(nóng)民日常炊事、采暖化石能源逐漸枯竭可再生能源開發(fā)利用越來越受到關(guān)的用能需求外,還可解決“農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民”三農(nóng)注生物質(zhì)能源正成為研究的重點領(lǐng)域。我國生物質(zhì)能當(dāng)中存在的一些問題,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中秸稈能源化利資源豐富,發(fā)展生物質(zhì)能源對于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)保障我用率、促進(jìn)農(nóng)村生態(tài)家園建設(shè)、改善農(nóng)民生活質(zhì)量。國經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。民用生物質(zhì)炊事采暖爐以生物質(zhì)(主要指農(nóng)作物秸稈)成型產(chǎn)品為燃料,通過直燃式生物質(zhì)爐具、生物質(zhì)燃料進(jìn)行炊事采曖。它改變了農(nóng)村傳統(tǒng)爐灶的粗放式燃生物質(zhì)爐的設(shè)計與燃煤爐有明顯不同,其主要原燒,更加與當(dāng)前農(nóng)村經(jīng)濟生活發(fā)展現(xiàn)狀相適應(yīng)。這種因由燃料燃燒特性所決定。表1生物質(zhì)燃料和煤炭在結(jié)構(gòu)特性上的主要差別燃料種類灰分%揮發(fā)份/%密度(m3)生物質(zhì)燃料38~5030~44~1465-70炭22-908-1.3生物質(zhì)燃料的燃燒過程是強烈的放熱化學(xué)反應(yīng)除燃料的存在外,發(fā)生燃燒必須有足夠的熱量傳遞和O,適當(dāng)?shù)目諝夤?yīng)。燃燒是燃料和空氣間的傳熱、傳質(zhì)過程。燃燒過程產(chǎn)生的熱量使周圍溫度升高,又使傳燃燒質(zhì)過程加快,它是使熱量產(chǎn)生得更快的一種連鎖反應(yīng)揮發(fā)性氣體和焦油中國煤化工過程。CNMHG生物質(zhì)燃料的燃燒過程圖1生物質(zhì)燃料的燃燒過程第1期技市果理與研究生物質(zhì)燃料的燃燒過程可以分作預(yù)熱、干燥(水岀80%揮發(fā)份的析岀燃燒占整個生物質(zhì)燃燒時間的分蒸發(fā))、揮發(fā)分析出和焦炭(固定碳)燃燒等階段10%,揮發(fā)分析出迅速,燃燒時間較短。針對此燃燒當(dāng)生物質(zhì)燃料送進(jìn)爐膛引燃后,生物質(zhì)表面溫度逐漸特性,若空氣供應(yīng)不當(dāng),有機揮發(fā)物容易不被燃燼而升高,燃料中的水分首先被蒸發(fā),干燥的燃料吸熱增排除,排煙為黑色,嚴(yán)重時為農(nóng)黃色煙。所以,在設(shè)溫發(fā)生分解,析出揮發(fā)物氣體與空氣相混合,形成具計直燃式生物質(zhì)爐具時,必須有足夠的擴散型空氣供有一定濃度的氧氣與揮發(fā)物的混合物,當(dāng)溫度和濃度給,在爐膛口周圍,爐口壁部分加設(shè)二次進(jìn)風(fēng)口,補兩個條件都已具備,揮發(fā)物首先著火燃燒,并為其后給充足的氧氣使揮發(fā)份充分燃燒。的焦炭燃燒準(zhǔn)備了條件。燃料表面燃燒所釋放的熱量逐漸積聚,通過傳導(dǎo)和輻射向燃料內(nèi)層擴散,從而使(二)延長煙道燃燒回程內(nèi)層揮發(fā)物析出,繼續(xù)與氧混合燃燒,并放出大量熱生物質(zhì)燃料燃燒過程中,揮發(fā)份析岀量大,但燃量。此時燃料中剩下的焦炭被揮發(fā)物包圍著,爐膛中燒時間短。延長煙道的燃燒回程,可以給揮發(fā)份充分的氧不易接觸到焦炭的表面,焦炭難以燃燒,在揮發(fā)燃燒提供足夠的空間和時間,提高燃料的利用率。延份減少后,氧氣接觸到了焦炭,就可產(chǎn)生焦炭的燃燒。長煙道燃燒回程的方法可根據(jù)需要采取不同設(shè)計,采隨著焦炭的燃燒,不斷產(chǎn)生灰分,把剩余的焦炭包裹,用最多的是利用反燒的方法延長煙道燃燒回程。妨礙它繼續(xù)燃燒。這時適當(dāng)人為地加以攪動或加強爐中的通風(fēng),都可以加強剩余焦炭的燃燒。灰渣中的余(三)一次進(jìn)風(fēng)口要小碳也就產(chǎn)生在此階段。生物質(zhì)燃料中含氧量明顯多于煤炭,使得生物質(zhì)燃料易于引燃,在燃燒時可相對地減少供空氣量。同時,燃燒過程中揮發(fā)分逐漸析出和燃完后,燃燒的剩二、直燃式生物質(zhì)炊事采暖爐的設(shè)計余物為疏松的焦炭,氣流運動會將一部分炭粒帶入煙民用生物質(zhì)采暖炊事爐簡圖:道,形成黑絮蓄積在煙道,所以通風(fēng)過強會降低燃燒效率。因此,生物質(zhì)爐具一次進(jìn)風(fēng)口設(shè)計要小。二次進(jìn)風(fēng)口(四)煙道部分的水套面積要大擋火板揮發(fā)份的燃燒使得煙道內(nèi)的溫度升高,旺火時可達(dá)到750℃左右,加大煙道部分水套吸熱面積,可充分吸收利用燃燒熱量,增強取暖效果,可是旺火時煙爐膛燃科囪的排煙溫度控制在350℃以內(nèi),從而提高了熱效率。煙道(五)使用生物質(zhì)成型燃料風(fēng)門.出灰口生物質(zhì)的含碳量較少,在38%~50%之間,最高的也僅50%,相當(dāng)于褐煤的含碳量。特別是固定碳的圖2民用生物質(zhì)采暖炊事爐簡圖含量明顯比煤少,密度眀顯較煤炭低,質(zhì)地比較松軟,(一)二次進(jìn)風(fēng)口設(shè)計易于燃燒和燒燼,需要頻繁填料。使用致密成型設(shè)備生物質(zhì)燃料中含氫量為5%~6%,比煤炭中的3可將結(jié)構(gòu)松散生物質(zhì)壓縮成型,成型燃料密度在0%~5%稍多,揮發(fā)份高達(dá)65%~70%,比煤炭中含中國煤化善了生物質(zhì)燃燒中的量的7%~38%明顯較多,生物質(zhì)燃料中多數(shù)的碳和貯存和運輸。CNMHG氫結(jié)合成較低分子的碳?xì)浠衔?在250℃時熱分解開始,在325℃時就十分活躍,350℃時揮發(fā)分就能析(六)避免燃燒結(jié)焦現(xiàn)象(下轉(zhuǎn)第71頁)1aw有數(shù)據(jù)葳n出值在2mg/kg-10mg/kg之間。以該方法對同作者簡介:樣品進(jìn)行試驗,結(jié)果的重現(xiàn)性較好對不同的樣品進(jìn)葛喆敏(1982-),女,江蘇南京人,供職于江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院,初級職稱,本科,研究方向:復(fù)合材料行試驗,檢測值在一個合理的范圍內(nèi)波動,檢測方法具有一定的可行性。檢測機構(gòu)可以用該方法對樣品進(jìn)行檢測,生產(chǎn)廠家可以根據(jù)檢測值,比較不同生產(chǎn)Methods for Determination of Formaldehyde inCellular Plastics工藝生產(chǎn)出的產(chǎn)品之間的差異,對生產(chǎn)工藝進(jìn)行修GE Zhe-min改和控制。Jiangsu Provincial Supervising Testing Research Institutefor Products Quality, Nanjing 210007, China)Abstract: Poly-isocyanate and polyol water and organic synthesis forfoam. In response to synthetic would be a small amount of formalde-參考文獻(xiàn)in the detection method for foam in the determination of formaldehyde,describes the acetylacetone spectrophotometer determination of陳士莢曹志強,等GB/T17657-199人造板及飾面人造板理化basic test methods and steps性能試驗方法|S]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局Key words: cellular plastics; formaldehyde acetylacetone spectro-國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(上接第68頁生物質(zhì)中鉀元素含量很高,在11%-20%之間在職研究生,研究方向:生物質(zhì)能開發(fā)利用與技術(shù)推廣。在燃燒溫度超過800℃的爐膛內(nèi),大量氧化鉀形成熔融狀態(tài),與生物質(zhì)中的硅、鈣等礦物質(zhì)混合,溫度降低時就會形成大小不等的結(jié)焦塊,影響了爐灰的排出Biomass fuel stoves with the characteristics ofthe design和空氣補給。加大爐膛部分的水套吸熱面積,可控制SUN Zhen-feng, LI Hui-bin爐膛內(nèi)溫度過高,避免結(jié)焦形成。(New Energy Technique Popularization station in HebeiProvince, Shijiazhuang 050021, China)Abstract: With rising fossil energy prices, high coal prices to the參考文獻(xiàn)consumer to use the daily lives of farmers caused by a heavy financialburden. Civil and coal-fired furnace, direct-fired furnace to bio-crop[]振宏,吳創(chuàng)之,馬隆龍,等,生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)[M]stalks as fuel, the economic environment is the use of renewable北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004men2]劉榮厚,牛衛(wèi)生,張大雷,等,生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)M].北and utilization of biomass energy in rural areas to promote civil biomass京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005中國煤化工 of the industry, the authorof bio-e direct-fired combustionCN MH Gracteristics of biomass for作者簡介;cooking Cainuan Lu design features孫振鋒(1982-),男,河北省新能源技術(shù)推廣站助理工程師Key words: biomass fuel; direct-fired; stoves; design第1期