生物质成型燃料炉点火和熄火过程中排放行为的实验研究01.pdf

高等学校工程热物理第十六届全国学术会议论文集 编号：C-100044 生物质成型燃料炉点火和熄火过程中 排放行为的实验研究 1 1 1 1 （蒋绍坚， 魏烈旭 ， 艾元方 ， 蒋受宝 1 1 2 2 黄 波 ， 汤才铄 ， 伍斌强 ， 冯署斌 ） （1:中南大学能源科学与工程学院，长沙 410083 2:迅达科技集团股份有限公司，湘潭 411101） （联系电话：0731，E-mail ：sjjiang@ ） 摘 要：以生物质取暖炉为对象，分别燃用玉米秸秆和木质成型燃料，分析其点火和熄火过程污染物 （NO ,CO ）的排放规律。试验结果表明：点火过程，NO 的平均排放浓度比稳态时的要低，而CO 的平均排 x x 放浓度比稳态时的要高。冷炉点火过程，燃用玉米秸秆成型燃料，CO与NOx 的质量比随排烟温度呈指数关系 减小，燃用木质成型燃料，CO与NOx 的质量比随排烟温度呈乘幂关系减小。采用热炉点火的方式，CO 的排 放浓度降低一半左右，对于不同的燃料减排NO 要采取不同的措施。熄火过程，NO 的平均排放浓度很低， x x 而CO的平均排放浓度是稳态的4倍左右。 关键词：成型燃料; 生物质取暖炉; 实验研究 0 引言 全世界大约一半的人口燃用固体燃料做饭，烧水和取暖。固体燃料包括木材，农作物秸 杆,木炭,动物粪便和各种废弃物等[1]。世界卫生组织估计，每年大约有150万人死于固体燃料 燃烧引起的空气污染[2]。生物质燃料是一种清洁可再生燃料，但是，需要用专门设计的燃烧炉 具才能使其高效、清洁地燃烧[3]。 近30年来，国内外专家学者设计了多种生物质炉并对其污染物排放规律开展了大量的工 作[4-6]，积累了一些重要的研究方法和数据，但是，其结论几乎都是基于生物质炉的稳定燃烧 状况。然而，对于体积较大的燃烧设备，它们的启停时间较长，以本次试验的生物质取暖炉 为例，该炉点火所需时间约27min ，熄火所需时间为15min。考虑到大部分家庭的作息时间， 一天内该取暖炉工作时间约为4小时，点火和熄火时间占整个工作时间的17.5%。而且，点火 和熄火过程为非稳态过程，期间，燃料进行不完全燃烧，污染物排放规律与稳态时不同。 为了得到该生物质取暖炉点火和熄火过程污染物排放规律，更全面的分析其性能，本文 分析了点火和熄火过程中污染物（CO，NOx ）排放量随排烟温度的变化关系，并通过比较冷 炉点火过程和热炉点火过程污染物排放规律的不同，提出了降低本炉点火过程污染物排放量 的方法，而且，还采用回归分析的方法总结了冷炉点火过程中CO/NOx和排烟温度之间的规律， 指出了降低污染物排放的新方向。 基金项目：湖南省燃气具工程技术研究中心基金项目（06FJ4177 ）. 作者简介：蒋绍坚（1963-），男，硕士，教授，主要从事燃烧与气化过程与技术研究。 1 生物质取暖炉工作原理 试验用生物质取暖炉额定功率为 10KW，主要由炉膛、炉排、辐射及对流换热面、点火 棒、引风机、贯流风机、料斗、螺旋给料器等组成，其结构简图如图 1 所示。 图1 生物质取暖炉示意图 Fig.1 Schematic diagram of pellet stove 生物质取暖炉工作过程：启动生物质取暖炉的开关，点火棒开始工作，与此同时，螺旋 给料器将料斗内的生物质颗粒输送到燃烧室中的炉排上，经过一小段时间，颗粒开始着火并 在炉排上燃烧。室外的助燃空气从燃烧室后墙的孔洞引入。产生的高温烟气通过换热器加热 由贯流风机引入的室内冷空气，最后由引风机经过排烟管道排到室外。产生的热空气从