燃用秸秆成型燃料的民用采暖炉设计与实验

摘要

随着我国经济的发展，农村生活用能结构发生了翻天覆地的变化。但在我国北方农村地区，大部分生物质秸秆都直接焚烧、还田，造成了巨大的能源浪费和环境污染，如何有效利用秸秆资源成为普遍关注的问题。因地制宜、合理利用生物质资源，是解决农村能源和环境问题的有效途径。 首先，本文对生物质成型燃料的燃烧特性进行了热重分析，发现玉米秸秆成型燃料的燃烧特性与煤不同，其可燃成分以挥发份为主，而固定碳的含量较低，其含氧量达到37％。 生物质燃料的可燃成份决定了燃用生物质成型燃料的炉具需要进行特殊设计，而不能沿用固体燃料炉具的设计思路。本文在生物质燃料采暖炉的研制过程中，采用了凸字形燃烧室、折焰板、分级送风、烟窗等特殊结构来强化燃烧过程与换热过程。 其次，本文通过对燃烧室内烟气流动的数值模拟，发现折焰板的设置加强了燃烧室内的气流扰动，强化了助燃空气与未燃尽挥发分之间的混合，延长了挥发分在燃烧室内的逗留时间，利于挥发分的燃烬。 最后，本文参照《家庭用煤及炉具试验方法》，结合本炉具所使用的燃料特点，对炉具的综合性能进行了测试与热平衡分析，发现自动送料装置的使用保证了燃烧室内相对稳定的燃烧工况，炉具正常运行时，燃烧室内的平均温度为C 9500，烟窗出口处平均烟温为C 2500，烟气中CO的含量为0.11％～0.25％，Nox含量为100 ～150ppm，测试结果显示，燃烧效率达到96.4％，综合热效率为78％。燃烧过程中炉内无结渣现象、无焦油产生。