摘要：介紹了一種利用生物質顆粒作為燃料的專用炊事取暖爐具-11SKCQ型(xing)生(sheng)物(wu)質(zhi)顆(ke)粒(li)燃(ran)料(liao)炊(chui)事(shi)取(qu)暖(nuan)爐(lu)的(de)整(zheng)體(ti)結(jie)構(gou)及(ji)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)


，說(shuo)明(ming)了(le)其(qi)在(zai)設(she)計(ji)上(shang)的(de)優(you)點(dian)，闡(chan)述(shu)了(le)主(zhu)要(yao)部(bu)件(jian)的(de)設(she)計(ji)，分(fen)析(xi)了(le)應(ying)用(yong)該(gai)機(ji)產(chan)生(sheng)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)。
    關鍵詞：生物質顆粒燃料；專用炊事取暖爐；設計
；使用
1、研究背景
    在我國，農作物秸稈年產約7億t，除部分作為造紙原料和飼料、肥料之外，大約有3億t可作為燃料使用
，折合1.5億t標準煤；林木枝椏和林業廢棄物年可獲得量約9億t，約有3億t可作為能源利用，折合2億t標biao準zhun煤mei。黨dang和he政zheng府fu對dui生sheng物wu質zhi能neng開kai發fa利li用yong的de高gao度du重zhong視shi，給gei戶hu用yong生sheng物wu質zhi爐lu具ju的de發fa展zhan帶dai來lai了le機ji遇yu。我wo國guo戶hu用yong生sheng物wu質zhi爐lu具ju是shi個ge朝chao陽yang產chan業ye
，尤you其qi是shi戶hu用yong高gao效xiao低di排pai放fang生sheng物wu質zhi爐lu具ju，在zai溫wen室shi氣qi體ti減jian排pai
、改善室內空氣質量和社會主義新農村建沒中將發揮重要作用。
2、研究成果
    山西省長治市農機研究所積極響應國家關於“秸稈綜合利用”政策，根據市場需求，研製開發了生物質顆粒燃料炊事取暖（智能）兩用爐-11SKCQ型生物質顆粒燃料炊事取暖爐。經過大量的調查研究、反複試製試驗
，樣機於2010年3月試製成功。從近S年的使用來看
，該爐具基本達到沒計要求。富通新能源生產的木屑顆粒機
、秸稈顆粒機壓製的生物質顆粒燃料如下所示：     11SKCQ型(xing)生(sheng)物(wu)質(zhi)顆(ke)粒(li)燃(ran)料(liao)炊(chui)事(shi)取(qu)暖(nuan)爐(lu)是(shi)以(yi)生(sheng)物(wu)質(zhi)顆(ke)粒(li)燃(ran)料(liao)為(wei)能(neng)源(yuan)，采(cai)用(yong)先(xian)進(jin)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)和(he)生(sheng)物(wu)質(zhi)燃(ran)料(liao)燃(ran)燒(shao)技(ji)術(shu)
，通(tong)過(guo)遙(yao)控(kong)器(qi)或(huo)觸(chu)摸(mo)麵(mian)板(ban)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)點(dian)火(huo)、自動供料、自動溫控。該爐具是居家炊事做飯、取暖的理想的智能化沒備。
3
、研究的主要內容
3.1設計要求
    為了達到戶用高效低排放生物質爐具的使用性能，對炊事取暖兩用爐沒計要求如下：①環保、衛生無汙染、無廢水、無焦油
，利於健康；②采用先進的生物質顆粒燃燒方式，多層給氧
，充分燃燒，達到節能減排的目的；③設計多爐膛，合理利用餘熱，提高熱效率，可同時做飯炒菜、煲湯、燒水、淋浴、取暖、烘烤等；④火力可調，有電源過載保護，有啟停按鈕及顯示；⑤性能穩定

、操作簡便、安全可靠、造價低廉；⑥使用生物質顆粒燃料，備有燃料箱
，具有自動上料、自動點火、自動溫控等功能，智能化程度高，實現傻瓜式操作。
3.2結構組成
    11SKCQ型生物質顆粒燃料炊事取暖爐主要由螺旋上料器
、機架、燃燒室風機、排煙引風機
、電控櫃
、燃燒室、灰室
、燃燒風道

、二次風道
、主火灶
、烤箱、爐具水套等組成。整機結構見圖l。
3.3主要技術參數
    外形尺寸  1200 mm  500 mm   700 mm
    整機質量250 kg
    取暖額定功率15 kW
    參考取暖麵積130m2
3.4工藝路線
    使shi用yong戶hu用yong生sheng物wu質zhi炊chui事shi取qu暖nuan爐lu時shi，把ba生sheng物wu質zhi顆ke粒li燃ran料liao直zhi接jie放fang入ru爐lu中zhong點dian燃ran。該gai爐lu型xing是shi在zai直zhi燃ran和he氣qi化hua燃ran燒shao共gong同tong作zuo用yong的de基ji礎chu上shang開kai發fa的de
，即ji在zai燃ran燒shao過guo程cheng中zhong既ji有you明ming火huo燃ran燒shao，又you有you氣qi化hua成cheng分fen
，沒mei有you焦jiao油you析xi出chu，最zui顯xian著zhu的de特te點dian是shi燃ran燒shao充chong分fen
，不bu冒mao黑hei煙yan，熱re效xiao率lv較jiao高gao，煙yan氣qi汙wu染ran排pai放fang較jiao低di
，有you利li於yu改gai善shan室shi內nei空kong氣qi質zhi量liang和he農nong民min的de身shen體ti健jian康kang。
4、主要部件設計
    爐具的研發目前要求具有高效低碳低排放的性能。
    shengwuzhiranliaozailutangliranshao，bingjinxinghelipeifeng，banyouqihuachengfen。gailujuercifengzuoyongfeichangmingxian，yishibuyang，ershijinyibujiaqiangyanqideraodong
，shiranshaogengjiachongfen。
    高效低排放戶用生物質爐具指標：炊事爐、炊事采暖爐、采暖爐的熱效率分別大於35%
、60%、65%
，煙塵排放濃度小於50 mg/m;3，二氧化硫排放濃度小於30mg/m3
，NOx排放濃度小於150 mg/m3，一氧化碳排放濃度小於0.2%。
4.1燃燒室的設計
    要解決燃燒
、傳熱與炊具配套的問題，首先要解決好爐子燃燒問題。好的爐子燃燒效率要求達到70%以上。燃料燃燒得越充分，汙染物排放就越低。應從燃燒方式、爐膛材質的選擇、進jin風feng量liang的de合he理li匹pi配pei等deng方fang麵mian進jin行xing優you化hua。為wei此ci，研yan究jiu人ren員yuan優you化hua沒mei計ji了le爐lu膛tang內nei芯xin，利li用yong碳tan化hua矽gui做zuo為wei爐lu芯xin材cai料liao，達da到dao了le節jie能neng的de效xiao果guo。爐lu膛tang內nei壁bi設she計ji有you切qie線xian式shi花hua紋wen，可ke以yi實shi現xian多duo層ceng供gong氧yang。爐lu芯xin具ju有you優you異yi的de導dao熱re性xing、高熱震穩定性、高溫強度大、抗氧化性能高、很好的耐磨性能等特點。采用該爐芯後
，實現了“沸騰+渦流式氣化直燃”的de燃ran燒shao方fang式shi

，底di風feng可ke以yi從cong底di部bu開kai始shi供gong氧yang，爐lu底di可ke以yi以yi沸fei騰teng的de方fang式shi燃ran燒shao，並bing且qie氧yang氣qi還hai順shun著zhe切qie線xian花hua紋wen渦wo流liu配pei風feng，實shi現xian了le多duo層ceng給gei氧yang，燃ran燒shao更geng充chong分fen

，達da到dao節jie能neng減jian排pai的de目mu的de。
    另外
，在爐膛上方還沒計了一個環形擋火板
，避免火焰過早地從出煙口排出，保存熱量。
    通tong過guo料liao箱xiang可ke自zi動dong向xiang爐lu膛tang內nei均jun勻yun投tou放fang燃ran料liao，火huo焰yan在zai爐lu膛tang上shang方fang收shou攏long彙hui聚ju後hou
，在zai爐lu口kou位wei置zhi增zeng沒mei二er次ci風feng道dao，與yu二er次ci配pei風feng充chong分fen的de混hun合he
，使shi燃ran燒shao更geng加jia徹che底di充chong分fen
，提ti高gao出chu火huo口kou的de溫wen度du，氣qi化hua直zhi燃ran不bu產chan生sheng焦jiao油you、廢水等各種廢棄物排放，不會對環境造成二次汙染，還可以降低有害氣體的排放，節能環保；采用高溫直接燃燒技術，焦油等以氣態的形式直接燃燒
，解決了生物質氣化焦油含量高的技術難題


，避免了焦油帶來的二次汙染。
4.2多回程
、多爐膛設計
    多回程、多duo爐lu膛tang沒mei計ji，增zeng加jia受shou熱re麵mian，合he理li利li用yong餘yu熱re
，提ti高gao熱re效xiao率lv，除chu炊chui事shi功gong能neng外wai
，還hai可ke以yi取qu暖nuan，有you烤kao箱xiang
，有you餘yu火huo利li用yong灶zao。為wei了le合he理li布bu置zhi和he充chong分fen利li用yong炊chui具ju的de受shou熱re麵mian
，降jiang低di排pai煙yan溫wen度du，延yan長chang可ke燃ran氣qi在zai爐lu膛tang上shang部bu與yu鍋guo接jie觸chu的de時shi間jian，研yan究jiu人ren員yuan從cong2個方麵進行了沒計：一是沒計了引風機，通過微負壓來引導火焰方向
，最大限度地加大鍋底的受熱麵
；二是沒計了爐具取暖水套、烤箱，充分利用餘熱，解決了炊事采暖同步進行的問題。
4.3自動智能化控製係統
    為了操作方便，實現自動點火
、自動上料，沒計了遙控、觸摸兩用的控製麵板
，將單片機技術、弱電控製技術與兩用爐炊事
、取暖功能很好地結合在一起
，可以讓使用者從手工填料又髒又累的勞動中解脫出來

，達到省時、省力
、幹淨
、衛生的效果。通過控製麵板還可以控製火力的大小。控製係統由單片機
、遙控器
、紅外接收器
、觸摸顯示屏、上料器、燃燒風機、引風機、電子點火器等組成。工作過程是：①聯接220 V市電
，將爐具總電源開關按下
，此時電源指示燈亮
，說明電源已經接通。按下控製麵板點火開關( ONIOFF)，控製麵板上的ON/OFF指示燈閃亮，手動指示燈亮。之後清灰10s，在10 s後讓風機停止轉動，開始自動下料
，l擋指示燈亮
，手動上料燈亮，並持續下料2 min。②2mm後，手動上料燈滅，停止下料。此時電加熱棒接通電源，通過負壓熱空氣的持續加熱，4 min後將點火孔附近的顆粒燃料點燃。③5 min後下料電機會在1擋位置間歇下料，l擋指示燈會閃亮。火力大小可通過調節上料器的高、中、低3個擋位（對應顯示燈的顏色分別為綠
、黃
、紅）實現大小火力的控製。④關機時隻需按下開關鍵( ONIOFF)即ji可ke
，此ci時shi所suo有you指zhi示shi燈deng全quan部bu熄xi滅mie，但dan燃ran燒shao排pai煙yan風feng機ji與yu燃ran燒shao風feng機ji會hui繼ji續xu工gong作zuo
，直zhi到dao將jiang燃ran燒shao室shi內nei的de燃ran料liao全quan部bu燒shao盡jin並bing將jiang餘yu熱re散san盡jin
，保bao護hu電dian氣qi電dian路lu不bu會hui被bei損sun壞huai
，關guan機ji時shi間jian大da約yue10 min。
    自動點火是通過數字化控製燃燒室底部電加熱棒的啟動與關閉，實現一鍵點火

，點火時間短(6min以內)
，再通過控製上料器與風機的關閉實現一鍵封火，傻瓜式操作，方便快捷。
    zidongjialiaoshiyouweidiannaoshuzibianpinkongzhiluoxuanjialiaoqideqidongyuguanbi，shixianleshuzihuakongzhijialiaoliang，tongguorengongyuxianmeizhi，shixiandaxiaohuoliketiao，zhixuyicixingjiangchuliaocangjiaman，keyi1~3天不需要加燃料，最大程度地減少了勞動強度，使爐灶使用更具人性化
、智能化。
    自(zi)動(dong)清(qing)灰(hui)是(shi)根(gen)據(ju)生(sheng)物(wu)質(zhi)燃(ran)料(liao)灰(hui)分(fen)小(xiao)的(de)特(te)點(dian)，通(tong)過(guo)給(gei)爐(lu)膛(tang)底(di)部(bu)配(pei)風(feng)的(de)風(feng)量(liang)實(shi)現(xian)清(qing)灰(hui)，配(pei)底(di)風(feng)即(ji)可(ke)助(zhu)燃(ran)，又(you)可(ke)清(qing)灰(hui)。風(feng)力(li)除(chu)灰(hui)
，操(cao)作(zuo)簡(jian)單(dan)，智(zhi)能(neng)化(hua)程(cheng)度(du)高(gao)，工(gong)作(zuo)量(liang)小(xiao)。
4.4安全閥的設計
    安an全quan閥fa是shi爐lu灶zao沒mei備bei中zhong重zhong要yao的de附fu件jian之zhi一yi，它ta能neng自zi動dong地di將jiang爐lu灶zao工gong作zuo壓ya力li控kong製zhi在zai預yu定ding的de允yun許xu範fan圍wei之zhi內nei。我wo國guo戶hu用yong燃ran燒shao爐lu大da部bu分fen都dou分fen布bu在zai城cheng郊jiao及ji廣guang大da農nong村cun，在zai夜ye間jian取qu暖nuan時shi間jian較jiao長chang，在zai高gao寒han時shi期qi可ke能neng出chu現xian嚴yan重zhong的de凍dong爐lu現xian象xiang，使shi進jin出chu水shui管guan全quan部bu被bei凍dong死si，一yi經jing點dian爐lu就jiu可ke能neng出chu現xian爐lu內nei增zeng壓ya現xian象xiang發fa生sheng
，從cong而er發fa生sheng意yi外wai事shi故gu。為wei防fang止zhi事shi故gu發fa生sheng，在zai爐lu頂ding部bu安an裝zhuang安an全quan閥fa，起qi到dao安an全quan作zuo用yong。該gai燃ran燒shao爐lu中zhong沒mei置zhi的de安an全quan閥fa可ke在zai點dian爐lu後hou第di一yi時shi間jian排pai出chu爐lu芯xin壓ya力li，是shi目mu前qian市shi場chang上shang最zui安an全quan的de戶hu用yong燃ran爐lu之zhi一yi。當dang爐lu內nei壓ya力li過guo高gao時shi
，閥fa門men自zi動dong打da開kai
，確que保bao爐lu體ti安an全quan。兩liang用yong爐lu的de爐lu內nei壓ya力li不bu大da於yu2.5 MPa，采用彈簧式安全閥。
5、經濟效益與社會效益
    高效低排放戶用生物質爐具適用範圍廣泛
，適用於家庭、酒店、餐廳等場所，可同時炒菜、做飯、洗浴、取暖
，還可用於大棚蔬菜升溫等。
    經過熱值換算，1.4 t秸稈燃料相當於1t煤的熱能。以四口之家為例，每天3頓飯約需秸稈燃料3～5 kg，每年約需1080～1800 kg。
    取暖每天約需再增加10~15kg，以4個月取暖期計算，約需1200~ 1800 kg。每戶全年約需秸稈燃料2.28～3.6 t
，按360元
，t計算，合820～1296元。
    單戶若使用原煤做燃料
，全年約需4.5 t，單價以700元／t計算，煤費為3 150元。單戶若用電炊事（3 kWh/天）、取暖(20 kWh/天)，以4個月取暖期計算，全年約需3 480 kWh，單價以0.5元/kWh計算，電費為1740元。
    由此可見，與用原煤相比，用秸稈顆粒可節約成本1854~2 330元。與用電相比，用秸稈顆粒可節約成本444~ 920元。
6、總結
    11SKCQ型xing生sheng物wu質zhi顆ke粒li燃ran料liao炊chui事shi取qu暖nuan爐lu的de開kai發fa和he利li用yong，為wei秸jie稈gan轉zhuan化hua提ti供gong了le有you效xiao途tu徑jing。生sheng物wu質zhi能neng源yuan的de綜zong合he利li用yong，可ke減jian輕qing直zhi接jie燃ran燒shao作zuo物wu秸jie稈gan造zao成cheng的de環huan境jing汙wu染ran，具ju有you顯xian著zhu的de經jing濟ji效xiao益yi和he環huan保bao效xiao益yi。同tong時shi
，有you利li於yu增zeng加jia農nong民min收shou入ru，改gai善shan和he美mei化hua農nong村cun環huan境jing。
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