高效生物质成型燃料炊事炉的设计与实验

论文摘要

随着农村经济的发展,人们生活水平的提高,农民对生活用能有了进一步的要求。传统的生活用能主要是农林废弃物和煤,然而农林废弃物的利用效率常常非常低下,燃烧存在大量的浪费,并且污染室内空气影响人们的身体健康。一些富裕的农民则转向商业能源,如天然气和煤,这些能源的使用,不但不能提高农民的收入,相反会污染环境,破坏生态,影响农村的可持续发展。相对于农村的大量生物质废弃物和剩余劳动力,户用生物质炉具有着广泛的应用前景,它不仅提高了热效率,减少了污染物的排放,节约了资源,而且有利于本地企业的发展,提高农民的收入。本文通过对中国生物质资源的深入了解,根据生物质成型燃料燃烧的特点设计了生物质炉具,并对生物质炉具的性能和影响燃烧的主要因素进行了测试和试验,还依据测试结果得出了相关的结论并提出了一些建议。本文主要内容和研究结果如下:1.依据炉具设计原则,通过对燃料燃烧时热值的计算,参考相关文献确定出了炉具燃烧时的燃料消耗量和炉膛、烟囱等主要设计参数,并提出了分级配风的比例,设计出了专用的生物质炉具。2.生物质炉具的热效率经过测试达到了30%,而大部分的热损失是由于炉口处的热量没有充分利用,炉具的正常排放达到规定要求,但有时不稳定,一氧化碳经常超标。3.根据生物质的燃烧特点,采用分级配风的方式可以促进燃烧,经过多次试验,推荐使用一次空气过量系数为0.7～0.8,二次空气过量系数为0.5～0.7。但是,在炉具运行时,应保证二次空气的温度,并可以调节。4.从影响生物质炉具燃烧的主要因素试验中发现,随着生物质燃料含水量的增加,生物质炉具的效率降低,CO的排放量增加,NOx排放量减少,CO2排放量也有减少;燃料的大小对生物质炉具的热效率影响不大,但对CO的排放有一定的影响;在相同的条件下,采用不同的点火方式,上部点火其CO和NOx的排放量比下部点火少。通过性能测试和实际市场的推广证明,设计的炉具性能良好,能满足热效率和排放方面的要求,并得到了广大用户的好评。建议在以后的研究设计中能添加自动配风设备,减少成本,以进一步满足市场的要求。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 前言
• 1.1 中国生物质能源的资源和利用潜力
• 1.1.1 中国农业生物质能资源
• 1.1.2 中国林业生物质能资源
• 1.1.3 中国生物质能的评价
• 1.2 国内外生物质炉具的开发利用
• 1.2.1 国外生物质炉具利用现状
• 1.2.2 国内生物质炉具利用现状
• 1.3 课题研究的目的，内容及意义
• 1.3.1 课题研究的目的及意义
• 1.3.2 研究内容
• 2 生物质成型燃料的特性
• 2.1 生物质颗粒燃料的组成结构与性质
• 2.1.1 生物质成型燃料的组成和结构
• 2.1.2 生物质成型燃料的元素分析
• 2.1.3 生物质成型燃烧的物理特性
• 2.2 生物质燃料的热解和燃烧
• 2.2.1 纤维素的特性
• 2.2.2 半纤维素的特性
• 2.2.3 木质素的特性
• 2.3 影响生物质成型燃料燃烧的因素
• 2.3.1 生物质成型燃料的含水量
• 2.3.2 生物质成型燃料的发热量
• 2.3.3 生物质的不完全燃烧
• 3 生物质炉具的设计
• 3.1 生物质炉具设计原则
• 3.2 生物质炉具设计计算
• 3.2.1 生物质燃料消耗量的计算
• 3.2.2 炉具炉膛的计算
• 3.2.3 风道的设计
• 3.2.4 进料口的设计
• 3.2.5 炉膛的设计
• 3.2.6 炉具的热损失计算
• 4 生物质炉具性能试验
• 4.1 生物质炉具热效率的测试
• 4.1.1 热效率测试主要依据
• 4.1.2 测试仪器，设备
• 4.1.3 试验条件和准备
• 4.1.4 实验步骤
• 4.1.5 分析测量项目
• 4.1.6 试验结果
• 4.2 生物质炉排放的测试
• 4.2.1 炉具污染排放测试方法
• 4.2.2 测试步骤
• 4.2.3 测试结果
• 4.3 生物质炉具性能分析
• 4.3.1 生物质炉具的技术要求
• 4.3.2 影响生物质炉具热效率和排放的因素分析
• 4.4 实验结果与分析
• 4.4.1 燃料含水量对炉具性能的影响
• 4.4.2 调整燃料颗粒尺寸对炉具的影响
• 4.4.3 采用不同的点火方式进行试验
• 5 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• ABSTRACT