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試論生物質燃料特性與爐具設計

瀏覽次數: 日期:2017年10月12日 10:14

北京快乐10分走势图 www.agssj.com 近年來化石能源的價格呈現出了一種持續增長的態勢,相比較而言以農作物秸稈作為燃料的生物質爐具,不僅經濟而且還符合了國家對環境?;さ囊?,受到了人們的普遍喜愛。本文主要對生物質燃料的特性與爐具設計作了簡要的分析。

       隨著化石能源的不斷開采,化石能源已經接近枯竭的狀態,另外,化石能源的價格高并且對環境的污染較為嚴重,因此,可再生能源的開發與利用就顯得非常迫切,生物質能源作為可再生能源的重要組成部分,受到了各界人士的關注。我們所說的生物質燃料主要是指農作物秸稈,它通過直燃式生物質爐具進行采暖。這種新興的采暖方式極大地提高了人們的生活質量,推動了我國經濟的發展。我國的生物質能源非常豐富,對我國社會和經濟的發展提供了保障.下面具體的介紹一下生物質燃料特性與爐具設計。

       1 生物質燃料

       生物質爐在設計的過程中受到了燃料燃燒特性的極大影響。

       生物質燃料燃燒的過程是一個放熱的化學反應過程,除了要具備燃料這一要素之外,還需要有充足的熱量傳遞以及相應的空氣,通過燃料和空氣之間的熱量、質的傳送,達到燃燒的目的。在燃料燃燒的過程中會使周圍的溫度升高,加快傳質,進而加速了熱量的產生。

       生物質燃料的燃燒過程有預熱、干燥、揮發、分解析和焦炭的燃燒幾個階段。生物質燃料被引燃后,其表面溫度會隨著燃燒慢慢升高,燃料中的水分也慢慢的蒸發掉,進而使燃料變得更加干燥,變干燥的燃料再繼續的進行吸熱、溫度持續升高,達到一定程度,燃料會發生分解的現象,析出的揮發物氣體在空氣混合后形成新的混合物,這一種混合物含有一定的氧氣和揮發物的成份,在一定的溫度和濃度的條件下,揮發物著火燃燒,進而為之后的焦炭燃燒提前做好準備。燃料表面燃燒釋放熱量,不斷積聚升溫,并通過傳導和輻射的方式,熱量擴散至燃料的內層,內層揮發物由此析出,并與氧混合燃燒,進而放出了充足的熱量。這個時候,揮發物會將燃料中的焦炭包圍起來,由于爐膛中的氧很難與焦炭進行接觸,所以,焦炭在這個時候不易燃燒,只有等到揮發物的成份慢慢減少,氧氣可以和焦炭接觸時,焦炭才可以燃燒。在焦炭慢慢燃燒的過程中,燃燒產生的灰分會再次包裹燃燒剩余的焦炭,進而影響著焦炭的燃燒,這時需要對其進行攪動或者對生物質爐進行通風,以使剩余的焦炭更好的燃燒,灰渣中會產生余碳。

       2 對直燃式生物質炊事采暖爐的設計

       民用的生物質采暖炊事爐由料倉、煙囪、擋火板、水套、煙道、二次進風口、風門、出灰口以及爐膛燃料組成。

       2.1 二次進風口的設計

       生物質燃料中含有的氫和揮發份的含量都比煤炭中的含量要多,其中的碳和氫相結合,形成碳氫化合物,這種碳氫化合物的分子比較低,在溫度達到250度時就可以進行熱分解,在325度時熱分解就相當的活躍,達到350度時,揮發份就能析出將近80%,揮發份的析出燃燒時間不長,只占了總燃燒時間的10%。所以,如果對其的空氣供應不足就會使揮發物無法燃燒殆盡,通常出現的黑色或者是農黃色的煙就是這樣形成的,因此,在對生物質爐進行設計的時候,要充分考慮對揮發份空氣的供給,在爐膛口的周圍以及爐口壁的部分設計二次進風口,確??掌某渥?,幫助揮發份的燃燒。

       2.2 延長煙道燃燒回程的辦法

       對生物質爐的煙道進行設計時,要盡量延長煙道的燃燒回程,這主要是因為揮發份析出量過大但是燃燒時間卻很短的緣故,將煙道的燃燒回程延長,能夠最大限度的給揮發份的燃燒提供更多的時間和空間,進而使生物質燃料得到充分的利用。目前運用的最多的延長煙道燃燒回程的辦法是對燃料進行反燒。

       2.3 一次進風口的設計

       生物質燃料相較于煤炭來說,更容易被引燃,因此在生物質燃料燃燒時可以適當的減少空氣量的供給[4]。另一方面,當揮發份被慢慢的析出并且燃燒殆盡后,會產生焦炭,這種焦炭是一種較為疏松的狀態存在的,經由氣流運動部分的炭粒被送入到煙道中,并在煙道中蓄積成黑絮,這個時候如果通風太過會妨礙燃料的燃燒,所以,在對生物質爐具進行設計時,要將一次進風口設計小點。

       2.4 水套的設計

       在對煙道的水套進行設計時,應該盡量設計大面積的水套,這是因為揮發份在燃燒時會造成煙道內部的溫度升高,因此,大面積的水套會使生物質爐的取暖效果更好。

       2.5 生物質成型燃料的使用

       由于生物質中的碳含量較低,密度不高以及質地松軟的特性,所以生物質很容易燃燒,在燃燒的過程中要定時的向爐內填料,而致密成型設備在燃燒過程的應用,會把結構松散的生物質進行壓縮,不僅可以解決生物質燃燒過程中需要不斷填料的問題,還使燃料的存儲和運輸更加的便利。

       2.6 防止燃燒結焦現象出現的辦法

       生物質燃料中含有較多的鉀元素,在生物質燃料燃燒的過程中,達到一定的溫度條件,氧化鉀會以熔融狀態存在,并且與硅、鈣等混合,這種混合物在溫度較低的情況下結成焦塊,這些結焦塊會阻礙爐灰的順利排放和空氣的供給。如果將爐膛內側的水套設計成大面積,可以適量降低燃燒過程中產生的溫度,進而起到防止燃燒結焦現象的產生。

       3 結束語

       隨著我國經濟的發展,人們生活水平也在這一過程中不斷地得到了提高,因而人們對生活的質量,也提出了新的要求,人們希望生活的環境更加環保、更加經濟、更加健康,因而追求一種更為環保的爐具設計,以此來減輕傳統煤炭燃料帶來的環境污染問題。生物質燃料相較于傳統的煤炭燃料來說,具有環保經濟適用的特點。通過對生物質燃料特性的介紹以及對設計生物質爐的具體方法作簡要的分析,為我國生物質爐在生活當中普及提供一定的依據,進而推動我國經濟的迅速健康的發展。

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