生物质半气化炉性能影响因素研究与测试方法分析

摘要

在我国广大的农村地区，生物质能源作为农户家庭用能的重要来源之一，在今后较长的一段时间内有着不可替代的地位。改变炉灶用能比例作为炊事工具对农村能源结构调整来说有着重要的意义。本课题从测试步骤、性能指标和试验结果等角度对几种不同的生物质半气化炉灶的测试方法进行了比较，并选取了燃料含水率和炉灶控风操作两个因素，设置了不同水平探索其对热性能和污染排放性能指标的影响。 通过对国际上使用较为普遍的三种生物质炉灶性能测试方法进行比较分析，发现其基本原理是相同的，但是在测试不同类型的炉灶时具有不同的适用性。通过对使用中、美两种生物质炉灶测试方法测试炉灶的结果进行分析，发现应用不同方法获得的结果是有差异的，并且炉灶规格的不同对测试结果也有影响。另外电炉模拟实验的结果也提供了热效率测试步骤对测试结果的影响。通过这些测试程序比较和测试结果分析，对我国生物质炉灶测试方法提出了相应的建议。 通过性能影响因素系列试验可以发现，随着燃料含水率的提高，燃烧速率、炊事火力强度、CO排放因子以及PM2.5排放因子均有显著的降低;而煮沸时间则显著的上升。当含水率从5.9％上升到18.2％时，测得的热效率呈现显著的上升趋势。虽然在含水率为22.1％的水平上，热效率有所下降，但是燃料含水率对于生物质炉灶的热效率的影响仍是极为显著的。 根据控风操作系列试验的结果，发现对于自然通风的炉灶来说，一次供风量的增加显著的提高了PM2.5的排放因子，同时对炉灶的热效率、煮沸时间、燃烧速率、炊事火力强度、以及CO排放因子略有影响，但是影响均不显著;对于强制通风的炉灶来说，随着二次供风量的增加，PM2.5排放因子显著降低，煮沸时间也显著减少。而其他性能指标基本保持稳定，无显著影响。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 生物质能源在我国农村地区的应用

1．1．1 厌氧消化产沼气

1．1．2 热解气化制可燃气

1．1．3 生物质炉灶及生物质成型燃料

1．2 我国生物质炉灶的分类与特点

1．2．1 原始炉灶

1．2．2 传统炉灶

1．2．3 省柴灶

1．2．4 气化炉

1．2．5 半气化炉灶

1．3 国内外生物质炉灶的研究现状

1．3．1 推广项目评价研究

1．3．2 实验室测试、设计与模型构建研究

1．3．3 性能影响因素研究

1．3．4 测试方法研究

1．4 研究目的和内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

第二章 不同测试方法理论分析与结果比较

2．1 研究背景

2．2 测试方法介绍

2．3 测试方法的理论分析

2．3．1 测试方法操作程序的比较

2．3．2 性能指标计算的差异

2．3．3 污染排放测试的差异

2．3．4 重复性要求的差异

2．3．5 结论与建议

2．4 不同测试方法的炉灶测试结果比较

2．4．1 测试仪器与污染物排放测试

2．4．2 测试炉灶与燃料

2．4．3 测试条件与方法

2．4．4 测试结果分析与讨论

2．4．5 结论与建议

2．5 电炉模拟测试

2．5．1 试验设备与条件

2．5．2 试验设计

2．5．3 热效率计算公式

2．5．4 试验结果与分析

2．5．5 结论与建议

第三章 性能影响因素试验设计与结果比较

3．1 性能影响因素试验方法与指标计算

3．1．1 试验步骤

3．1．2 指标计算

3．1．3 统计分析

3．2 燃料含水率因素对炉灶性能影响研究

3．2．1 试验炉灶与燃料

3．2．2 因素水平的控制

3．2．3 试验结果

3．2．4 分析讨论

3．2．5 结论与建议

3．3 控风操作因素对炉灶性能影响研究

3．3．1 试验炉灶和燃料

3．3．2 因素水平控制

3．3．3 试验结果

3．3．4 分析讨论

3．3．5 结论与建议

第四章 结论与建议

4．1 结论

4．2 建议

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介