生物質(zhì)顆粒燃料炊事爐具的技術(shù)原理及正確使用

摘要　介紹了生物質(zhì)顆粒燃料炊事爐具的技術(shù)原理及正確使用的方法，指出了安全使用注意事項(xiàng)，提出了降低使用成本的措施 　　由于生物質(zhì)能源具有可再生、存儲量大、可循環(huán)利用等特點(diǎn)，所以在傳統(tǒng)化石能源價格日趨上漲的今天，越來越受到全人類社會的廣泛關(guān)注，并給戶用生物質(zhì)爐具的發(fā)展帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。山西省長治市農(nóng)機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心根據(jù)這一實(shí)際情況，研制成功了生物質(zhì)顆粒燃料炊事爐具。該爐具采用半氣化燃燒技術(shù)，具有火力強(qiáng)勁、使用方便、性能可靠、質(zhì)優(yōu)價廉等特點(diǎn)。 　　1生物質(zhì)顆粒燃料炊事爐具的技術(shù)原理 　　生物質(zhì)顆粒燃料炊事爐具屬于生物質(zhì)節(jié)能爐具范疇。該爐具設(shè)計了完善且能保證充分燃燒的通風(fēng)供氧系統(tǒng)，而且應(yīng)用二次供氧技術(shù)，新增了二次風(fēng)技術(shù)和風(fēng)路通道，利用缺氧功效加熱反應(yīng)轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生氣化，使生物質(zhì)燃料通過高溫裂解后產(chǎn)生氧化反應(yīng)作用，生成一些可燃?xì)怏w(一氧化碳、氫氣、甲烷等)。 　　在二次供氧的作用下，發(fā)生噴射燃燒，提高了燃料的利用效率和燃燒效率，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果，同時明顯減少二氧化碳、二氧化硫等有害污染物的排放。該技術(shù)通過設(shè)置保溫層，增加攔火圈，延長了高溫?zé)煔饬髟跔t膛里的回旋路程和時間，從而使熱損失減少、熱效率提高，既省燃料，又省時間，并且安全衛(wèi)生、使用方便。 　　從熱力學(xué)原理來看，生物質(zhì)顆粒燃料炊事爐具基本達(dá)到了3個條件：一是能將燃料充分燃燒，使燃料中的化學(xué)能比較完全地轉(zhuǎn)化為熱能；二是傳熱、保溫效果好，使有效利用的熱值增大，散熱的熱值減小；三是余熱能得到較好利用，盡可能減少排煙余熱和其他熱損失，同時固體燃料在高溫缺氧狀況下，在合理控制空氣供給過量系數(shù)的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)氣化。 　　因此，該爐具在研究設(shè)計中把爐具的爐膛下部分（氣化段）設(shè)計成一個基本密閉的系統(tǒng)，其供給空氣量可以調(diào)節(jié)，使燃料的氣化效果明顯。有了好的氣化效果，在燃燒時要保證有充足的空氣助燃，從而保證有適當(dāng)?shù)氖褂脺囟?。在爐膛上部分設(shè)計了二次進(jìn)風(fēng)環(huán)帶（燃燒段），在環(huán)帶上均勻分布了許多二次供氧小孔，大大加強(qiáng)了氣化燃料的充分燃燒，使燃燒火焰呈亮白色。另外，對爐膛與鍋底部的間隙尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，找到了爐膛及爐膛與鍋底部的最佳配合尺寸，延長了高溫?zé)煔饬髟谠钐爬锏幕匦烦毯蜁r間，避免燃燒的火焰直接排到煙道中，從而使熱損失減少，熱效率提高。 　　生物質(zhì)顆粒燃料炊事爐具的性能參數(shù)為：熱效率大于45%，炊事火力強(qiáng)度大于2.5kW，煙塵平均排放濃度不大于40mg/m3，二氧化硫平均排放濃度不大于40mg/m3，氮氧化物平均排放濃度40mg/m3，一氧化碳平均排放濃度不大于0.2%，林格曼黑度小于1級，可燒燃料包括生物質(zhì)顆粒、農(nóng)作物秸稈、樹枝、柴草等可再生生物質(zhì)。 　　2生物質(zhì)顆粒燃料炊事爐具的正確使用方法 　　2.1安裝 　　2.1.1室內(nèi)安裝　室內(nèi)安裝時，須將配套直徑的煙管和彎頭與爐體上的煙嘴連接好，連接處要密實(shí)，以便煙氣排向室外。動力配風(fēng)型的煙管可根據(jù)室內(nèi)狀況隨意安裝，能將廢氣排出即可。自然抽風(fēng)爐子的煙管高度不得低于3m，出口處配置避風(fēng)彎頭，以便煙氣排放暢通。對于動力配風(fēng)的爐子，須在爐子高度1m處合適位置安裝220V帶開關(guān)的電源插座，便于12V微型風(fēng)機(jī)使用，風(fēng)機(jī)直接套在爐體風(fēng)機(jī)接口上，由12V電源適配器插頭與風(fēng)機(jī)電源插頭相連。 　　2.1.2室外安裝　動力配風(fēng)的爐子在室外使用時，無需煙管，在爐體煙嘴上套上煙蓋直接使用。 　　2.2使用 　　2.2.1初次使用　初次使用時，需將爐膛用溫火烘干2～4h，排干爐膛內(nèi)部的水分，便于氣化燃燒。 　　2.2.2燃料和引火柴?、偃剂?。主要以各種生物質(zhì)顆粒燃料為燃料，生物質(zhì)壓塊、薪柴、樹枝、秸稈等也可直接放在爐子中進(jìn)行燃燒。②引火柴。采用上爐口點(diǎn)火，自上而上的反燒方式進(jìn)行氣化燃燒。點(diǎn)火時須選用一些易燃、而燒的材料（細(xì)木材、刨花等），以便快速引火。 　　2.2.3裝料與點(diǎn)火　首先將生物質(zhì)顆粒燃料(濕度低于10%，0.5～1kg料)放入爐膛內(nèi)，燃料裝至噴火口下方約50mm處，可在上面放少量引火柴至噴火口處，并在中間撥開1個小洞，用1小砣固體火鍋燃料或用2～3根長100mm左右的廢塑料打包帶放入小洞中，點(diǎn)火將引火柴引燃。 　　2.2.4控制與調(diào)節(jié)?、賱恿ε滹L(fēng)爐的使用控制與調(diào)節(jié)。燃燒時，出灰口蓋始終蓋上，引火柴著火后，接通電源啟動微型風(fēng)機(jī)送風(fēng)，開始時風(fēng)量調(diào)節(jié)旋鈕可調(diào)至最大，正常燃燒后，將風(fēng)量調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至指示標(biāo)牌“中”位置，爐子便開始?xì)饣紵?，此時火力強(qiáng)勁，可看到二次風(fēng)孔中有火焰噴出，此時可將灶具放置在爐口上炊事。火力大小可通過轉(zhuǎn)動調(diào)速開關(guān)的調(diào)節(jié)旋鈕來控制。 　　若續(xù)料繼續(xù)燃燒時，應(yīng)將調(diào)速開關(guān)的調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)到關(guān)閉狀，再給爐內(nèi)加料。燃料揮發(fā)份燃燒完時，應(yīng)將風(fēng)量調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)到最大，使?fàn)t膛中熱量全部釋放出來。裝1爐生物質(zhì)燃料(0.5～1kg)可供四五口之家做1頓飯，燃燒時間為60～70min，燒5kg開水時間為10～12min。動力配風(fēng)的爐具每月用電量為0.3～0.7kWh。爐具第2次使用時，應(yīng)用火鉗將爐膛內(nèi)底部的結(jié)渣清除干凈，再裝料使用。 　?、谧匀煌L(fēng)爐使用控制與調(diào)節(jié)。安裝時，自然通風(fēng)爐煙囪不得低于3m，首先將進(jìn)風(fēng)爐門抽開一點(diǎn)，以便一次風(fēng)輸入；然后立即將灶具座在爐口上，灶具與爐體座鍋圈四周必須密實(shí)，不得串風(fēng)，否則會影響氣化燃燒效果。坐鍋后8min內(nèi)不要端鍋，盡快讓爐口溫度迅速上升產(chǎn)生氣化。為了控制爐子在燃燒時達(dá)到理想的氣化效果，可通過風(fēng)門調(diào)節(jié)逐步將風(fēng)門關(guān)小，直到聽到爐內(nèi)呼呼的氣化聲和觀察煙囪不冒黑煙為止，才達(dá)到理想的氣化效果。 　　為了保證穩(wěn)定的氣化狀態(tài)，不要隨意調(diào)節(jié)風(fēng)門或頻繁地端鍋。若造成可燃?xì)怏w濃度降低而熄火，可以用明火點(diǎn)燃，或者迅速將進(jìn)風(fēng)爐門拉開，使可燃?xì)怏w盡快著火，然后緩慢地將爐門關(guān)閉，以煙囪不冒煙為好。為了持久燃燒，在感覺火力有所下降時，可打開續(xù)柴口，少而勤地向爐內(nèi)加3～5塊料。不要一次加得過多，以免爐口溫度下降而產(chǎn)生黑煙。加完柴后應(yīng)迅速蓋上續(xù)柴口，以免影響使用效果。爐內(nèi)燃料揮發(fā)分燒完后，應(yīng)將進(jìn)風(fēng)爐門全部抽開，讓殘留在爐內(nèi)余熱全部釋放出來。 　　3安全使用注意事項(xiàng) 　　安全使用生物質(zhì)顆粒燃料炊事爐具須注意的事項(xiàng)有:①不得用液體燃料倒在爐中作引火，以免造成人身傷害。②燃料燃燒時不能從續(xù)料口中過近直觀爐內(nèi)火勢，以免爐內(nèi)壓力過大，造成回火傷人。③點(diǎn)火氣化后，燃料未燃盡前，最好不要頻繁打開續(xù)柴口，以免影響氣化效果。④爐具附近不要放置可燃、易爆物品，以免造成不必要的損失。⑤正常使用時，爐體和煙囪有較高溫度，請勿觸摸，以免燙傷。⑥不得帶電裝卸風(fēng)機(jī)，不得濕手插卸電源插頭，以免造成人身傷害。 　　4降低使用成本的措施 　　要想降低生物質(zhì)顆粒燃料炊事爐具的使用成本，在日常使用中要做到：每次裝料使用時，不必整個爐膛都裝滿生物質(zhì)顆粒燃料，可先在爐膛底部裝50mm左右深的顆粒燃料，上面放些粉碎后的小樹枝、玉米芯等生物質(zhì)原料，燃燒時照樣氣化，火力不減，可省去部分顆粒燃料的購買費(fèi)用；在長時間使用時，也可在爐口上方撒少許煤，爐子也可氣化燃燒。 　　一個4口之家一日三餐用顆粒燃料約為2.5kg，玉米秸稈顆粒燃料售價為500元/t左右，農(nóng)戶日使用成本約為1.25元，年使用成本約為450元左右，與煤炭、液化氣及電磁爐相比，成本極低，而且火力強(qiáng)勁，操作方便，老少皆宜。（□呂凱鵬　趙俊雅　宋宇　趙振軍）