射阳生物质颗粒资讯NEWS

射阳生物质能源颗粒炊事炉的 性能

来源: 发布时间:2019-04-26 5899 次浏览

  摘要:生物质能源颗粒作为一种清洁燃料,需要设计能使其高效、清洁燃烧的 特殊炉具。该文先容了3种生物质能源颗粒炊事炉原始样炉的 热效率、燃烧特性(characteristic])、烟气中污染物浓度等测量结果。试验过程中以玉米秸秆颗粒为生物质能源颗粒,并参照标准GB 4363—1984《民用柴炉、柴灶热性能测试方法(method)》,采用烧水试验方法。试验结果显示:这3种炊事炉都可以清洁地燃烧用农业、林业固体剩余物制成的 颗粒燃料;其中带有微型风机供风的 炊事炉根据试验结果改进后的 产品炉的 热性能和大气污染物排放水平均满足北京市地方标准DB11/T 540-2008《户用生物质炉具通用技术条件》规定的 指标和限值。
  0引言
  目前,hjc黄金城官网的 开发利用已成为世界各国的 研究热点。美、日、欧等发达和地区已采取措施,加大利用这些资源,获得了良好的 社会效益和经济效益(Economic performance)。而中国开发先进且实用的 技术来利用农林固体hjc黄金城官网资源还刚刚起步,技术、政策和市场机制还不完善。
  用农林固体剩余物制成的 生物质能源颗粒是一种清洁燃料,其挥发分质量分数约占70%,灰熔点较低,燃烧特性(characteristic])与煤迥异,需要用专门设计的 燃烧炉具才能使颗粒燃料高效、清洁地燃烧。清华大学与有关企业合作开发出了3种燃烧颗粒燃料炊事炉的 原始样炉。国内外描述生物质能源颗粒炊事炉性能(xìng néng)的 资料难以得到,可借鉴参考的 炉具性能的 试验数据更少。对于曾大力推广的 节能(jieneng)柴灶,其热效率为20%左右,但节能柴灶所用燃料为原始秸秆等薪柴,要求柴草要干,粗细适中。原始柴灶的 热效率更低,仅9%左右。本文中3种炉具点火容易、操作简便、火力强度大且易控制,比燃煤炉具干净,比燃烧低热值生物质燃气的 炉具安全。这就可以为农村地区提供一种环保、经济、安全的 炊事用能方式。为了全面评价这3种不同型号的 生物质能源颗粒炊事炉的 性能,笔者对其做了性能测试和分析,并根据试验结果对炉具进行改进和完善,以满足市场的 需要。
  1仪器、材料和方法
  1.1仪器设备参数
  本试验所用主要仪器的 详细参数见表1,所测3种生物质能源颗粒炊事炉设计参数及相关特点见表2及1。
  1.2测试方法
  参照标准GB 4363—1984《民用柴炉、柴灶热性能测试方法》,采用烧水试验方法,并重复试验至两次结果相差小于或等于标准值(3%),取其平均。通过燃烧给定数量的 燃料,对定量水(约6.0kg)加热,使之升温、蒸发,获得炉灶的 热性能参数。其他所需相关试验参照的 标准见表3。试验所用燃料为秸秆颗粒燃料。对3台炊事炉的 热效率、升温速度、蒸发速度、回升速度等热性能参数,燃烧性能以及污染物排放情况进行测试,以掌握炉具的 性能和提出进一步优化改进的 措施。
  2结果与分析
  2.1一号炉试验与分析
  一号炉试验过程中燃烧状况良好,无冒烟现象。由于风机的 作用,不仅增大了送风量,同时也增大了风速,即增大了送风穿透力,使空气与挥发分充分混合,燃烧较完全。
  由表5可以看到,两次试验的 热效率与平均值(The average value)相差约1.2%,说明两次试验的 平行度较好,且符合标准的 允许误差(热效率误差的 值应小于或等于3%)。生物质锅炉燃料生物质颗粒燃料纯度高,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。取两次试验的 算术平均值得到该炊事炉的 热效率为23.20%,说明该炉设计较合理、热效率较高。
  该炉的 蒸发速度平均为0.037kg/min左右,炉灶的 燃烧性能较稳定(说明:稳固安定;没有变动),操作(operate)容易,适合农户的 使用条件。试验中,白起燃时刻起,仅30min,试验锅水就达到沸点,说明该炊事炉的 启动性能好。由2可以直观地看到该炉两次试验的 结果。
  在试验进行到9min和16min左右时,分别测量(cè liáng)了烟气排放。结果显示,9min左右时燃烧状况尚未完全稳定,烟气中的 CO(约1200×10-6)、NO(约320×10-6)浓度均较16min左右时(CO浓度约490×10-6、NOx浓度约287×10-6)的 高。这与冷炉点火有关。点火后炉膛需要一段升温时间,才能使燃烧状况趋于稳定,故初时CO浓度会高些。在1×10-6的 仪器检测精度下,没有监测到SO排放。这是由于在颗粒燃料的 燃烧过程中,气相和灰中的 碱性元素(
  K、N
  A、Ca)起吸取SO2的 作用。
  由于样炉的 送风量较大,及风量调控设计的 缺陷,试验中排烟过量空气系数达到3左右,造成热效率偏低。试验结果表明,一号炉的 设计思路是正确的 ,结构比较合理,不仅燃烧充分,而且能够达到低排放的 标准,热效率也达到了可接受的 水平。
  2.2二号炉试验与分析
  二号炉试验结果如表6所示,其热效率仅13.5%左右;升温(上火)速度121=1.25℃/min,比一号炉低一倍左右;炊事火力强度(锅水蒸发阶段,单位时间锅水蒸发的 热量,表明炊事炉的 炊事供热能力)为0.68kW,刚刚接近煤炉标准值0.7kW。同时,该炉升温过程较长,升温速度及蒸发速度均较小,回升速度较高,原因是炉膛内蓄热胆的 蓄热能力较大。对于农村炊事来说,升温速度和蒸发速度是最重要的 ,是衡量炊事炉热性能的 重要指标,该炉具在这方面有待改进。
  该炉热效率低的 原因有以下3点。,自然通风的 风量不足;
  一、二次风共用1个进风口,分配比例不好。这使燃烧强度不高,且燃烧不充分,火焰温度偏低,导致传热强度也较低;第二,炉膛内设置了1个为二次风起导流作用的 蓄热体,在冷炉启动时,其蓄热作用减慢了炉子的 升温速度;第三,由于升温速度慢,整个试验过程时间长,造成散热损失大。
  两次试验的 热效率误差在允许误差范围内,符合试验标准的 要求。3是二号炉的 热性能试验曲线,直观显示两次试验结果吻合较好。但升温时间持续1个多小时,蒸发阶段近半小时,这对于炊事炉来讲,是需要加以改进的 。
  该炉点火升温慢,而且在点火过程中存在冒黑烟现象。此炉为自然通风炉,在点火启动阶段烟囱自生通风力弱,供风不足,造成燃料燃烧不完全。同时,炉内火焰中心位置偏低,只到炉子的 1/2处,锅底吸取的 热流密度小。
  2.3三号炉试验与分析(Analyse)
  由表7和4可以看到,两次试验的 平行度很好,完全符合标准(批准发布:标准化主管机构)允许的 误差范围,该炉的 试验炊事热效率为9.58%。生物质能源颗粒若使用添加剂,则应为农林产物,并且应标明使用的种类和数量。欧盟标准对生物质颗粒的热值没有提出具体的数值,但要求销售商应予以标注。与二号炉相比,其升温、蒸发阶段的 特性相似,同样存在升温过程较长的 问题,炉子的 启动性能较差。
  与
  一、二号炉一次装料的 方式不同,三号炉采用靠重力连续给料的 方式,而且可以调节进入燃烧层的 给料量。只要料斗不空,炉子就能持续燃烧,并且可以调节火头大小。三号炉的 炉膛较大,点火容易;炉膛用异形耐火砖砌成,重量大,使点火升温过程慢。为了和
  一、二号炉比较,三号炉的 试验过程也是从冷炉点火开始计量,且给料量有限,这是该炉的 试验热效率更低的 根本原因。三号炉的 进风控制也存在缺陷,烟气(flue gas)中氧(Oxygen)含量过高,排烟损失偏大,也使热效率降低。
  但是如果经过一定时间的 燃烧,当炉膛温度足够高时,燃烧状况会大大改善,其依靠重力连续给料的 方式将发挥作用,且炊事火力强度远大于
  一、二号炉,热效率(efficiency)会明显提高,烟囱不再冒黑烟。因此三号炉适合小餐馆使用。
  为了更直观地比较和分析,将3台颗粒燃料炊事炉的 试验结果均值统一表示在5中。生物质颗粒是在常温条件下利用压辊和环模对粉碎后的生物质秸秆、林业废弃物等原料进行冷态致密成型加工。
  由5可知,一号炉点火后30min,试验锅水开始沸腾,持续沸腾时间23min;二号炉、三号炉的 锅水温度曲线相似,点火后64min锅水开始沸腾,二号炉持续沸腾时间为25min,三号炉较短,为22min。3台炉子中,二号炉颗粒燃尽后的 余热使冷水的 温升更大,说明该炉炉膛的 蓄热量更大。从户用炊事炉的 实用性角度看,显然一号炉优于二号炉。所以一号炉用微型风机供风的 设计方案是成功的 ,同时其结构设计也更加合理。为了达到产品级水平,值得对一号炉做进一步的 优化设计,以提高其热效率。二号炉的 大蓄热量特点,使其适合于长时间连续燃烧使用。
  在上述试验结果的 基础上,设计人员对一号炊事炉作了优化定型设计,优化目标主要是易于调控过量空气系数,大幅减少排烟损失(loss)。2007年8月,北京市某有检测资质的 单位对优化后的 产品(Product)炉进行了性能检验,结果全部指标都满足2008年5月l曰在北京郊区开始实施的 最新标准值(北京市地方标准DB11/T 540—2008《户用生物(Organism)质炉具通用技术条件》),具体数据见表8。
  3结论
  本文试验得到如下结论:带微型风机(Draught Fan)供风的 炊事炉,其性能(xìng néng)在优化设计后达到了合格产品的 水平。炉内带一蓄热胆的 炊事炉,由于其蓄热胆的 作用,具有大蓄热量的 特点,使其适合于长时间连续燃烧使用。炉外围带小料斗、可间隔添料的 炊事炉,由于其依靠重力连续给料,且自然通风,适合于农村地区的 餐馆使用。
XML 地图 | Sitemap 地图