劉建禹¹，馮江¹，朱偉²

（1．東北農(nóng)業(yè)大學工程學院，黑龍江哈爾濱150030；2．黑龍江省農(nóng)村能源辦公室，黑龍江哈爾濱150001）

　　摘要：對北方農(nóng)村采暖面積為50m²的住房的熱負荷進行了計算，得出住房所需熱負荷為12.225kW，以此作為秸稈燃氣采暖鍋爐的設(shè)計依據(jù)，設(shè)計并計算出燃燒器以及鍋爐本體的結(jié)構(gòu)和尺寸，同時對鍋爐的熱性能指標進行了測試。通過測試得出秸稈燃氣采暖鍋爐平均火力強度為15.2kW，運行熱效率為76.1%，鍋爐各項性能指標達到了設(shè)計要求，超過了設(shè)計的預(yù)期效果，能夠滿足農(nóng)村用戶冬季采暖需求，適合農(nóng)村用戶的使用。

　　0引言

　　生物質(zhì)氣化是有效利用生物質(zhì)能的主要途徑之一。利用秸稈氣化燃氣進行民用炊事和采暖，不僅可以使農(nóng)民用上管道燃氣，改善農(nóng)村衛(wèi)生環(huán)境，提高農(nóng)民生活質(zhì)量，為農(nóng)民提供高效、方便的能源，還可以提高秸稈利用效率，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染。目前，秸稈氣化燃氣主要應(yīng)用于農(nóng)戶炊事，很少應(yīng)用于農(nóng)戶采暖。在北方寒冷地區(qū)，冬季采暖用能占農(nóng)村總能耗的80％左右，秸稈燃氣采暖鍋爐的研制成功將拓寬秸稈氣化集中供氣技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，解決寒冷地區(qū)冬季農(nóng)戶的采暖問題，也可將秸稈燃氣應(yīng)用于溫室種植、畜舍采暖、烤煙和糧食烘干等領(lǐng)域。

　　1采暖鍋爐熱負荷的計算

　　2秸稈燃氣可燃成分及熱值的確定

　　秸稈燃氣氣源選定在黑龍江省海倫縣江頭村秸稈氣化站，秸稈燃氣可燃成分和熱值（表1）由農(nóng)業(yè)部節(jié)能產(chǎn)品及設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心（哈爾濱）實際測得。

　　3燃燒器的設(shè)計

　　3.1燃燒器形式的選擇

　　試驗發(fā)現(xiàn)，秸稈燃氣中可燃氣體含量較低，燃氣熱值較低，如果預(yù)先混入一次空氣，燃氣不易點火燃燒，因此確定燃燒器形式為擴散式兩通道圓環(huán)形燃燒器，結(jié)構(gòu)形式見圖1。

　　取燃燒器內(nèi)圈火孔數(shù)目為59個，火孔面積為741mm²；取外圈火孔數(shù)目為133個，火孔面積為1670mm²。

　　根據(jù)不同通道直徑與不同火孔直徑的配比關(guān)系試驗，可知通道面積與火孔面積比為1/10~1/5時，秸稈燃氣燃燒狀況穩(wěn)定，故分別選取內(nèi)、外通道直徑為15mm和20mm。通過計算，確定內(nèi)、外通道面積與內(nèi)、外圈火孔面積比分別為1∶4.2和1∶5.3。

　　4鍋爐結(jié)構(gòu)的設(shè)計

　　由于戶用采暖鍋爐尺寸比較小，工況不穩(wěn)定，因此鍋爐換熱面積可利用經(jīng)驗數(shù)據(jù)來估算，即每4.2MJ有效供熱量輻射換熱面積為0.009～0.011m²；對流換熱面積為0.07～0.09m^2[4]。

　　鍋爐有效供熱量為12225W，據(jù)此計算得出鍋爐的輻射換熱面積為0.095～0.116m²，對流換熱面積為0.736～0.946m²，據(jù)此設(shè)計出鍋爐結(jié)構(gòu)形式及尺寸（圖2）。

　　5鍋爐熱性能測試

　　5.1試驗方法

　　試驗參照《家用炊事、水暖爐熱性能實驗方法》（GB/T 16155-1996）進行，以正平衡試驗為依據(jù)，試驗臺見圖3。

　　6結(jié)論

　　試驗結(jié)果顯示，秸稈燃氣采暖鍋爐升溫速度為4.7℃/min，采暖鍋爐升溫吸熱量為8600.8W，采暖鍋爐平均火力強度為15.2kW，采暖鍋爐運行熱效率為76.1%，達到了設(shè)計要求，并超出了預(yù)期的效果，表明戶用秸稈燃氣采暖鍋爐設(shè)計方法正確，能夠滿足農(nóng)村用戶冬季采暖需求。

　　參考文獻：

　　[1]吳萱．供熱通風與空氣調(diào)節(jié)[M]．北京：清華大學出版社，2006.

　　[2]同濟大學．燃氣燃燒與應(yīng)用[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

　　[3]趙欽新，惠世恩．燃油燃氣鍋爐[M]．西安：西安交通大學出版社，2000.

　　[4]陳榮耀．家用熱水采暖裝置（土暖氣）技術(shù)講義[Z]．哈爾濱：黑龍江省農(nóng)業(yè)工程學會，1988.