生物质颗粒燃料炊事炉的性能

生物质颗粒燃料作为一种清洁燃料,需要设计能使其高效、清洁燃烧的特殊炉具。该文介绍了3种生物质颗粒燃料炊事炉原始样炉的热效率、燃烧特性、烟气中污染物浓度等测量结果。试验过程中以玉米秸秆颗粒为生物质颗粒燃料,并参照国家标准GB4363－1984《民用柴炉、柴灶热性能测试方法》,采用烧水试验方法。试验结果显示：这3种炊事炉都可以清洁地燃烧用农业、林业固体剩余物制成的颗粒燃料;其中带有微型风机供风的炊事炉根据试验结果改进后的产品炉的热性能和大气污染物排放水平均满足北京市地方标准DB11/T 540－2008 《户用生物质炉具通用技术条件》规定的指标和限值。     

制冷炊事兼用生物质成型燃料炉具的设计

为了解决当前农村能源紧缺的问题,依据当前农村普遍生活、炊事习惯和严格的热工计算,设计出农户制冷、炊事所需要的生物质成型燃料炉具。测试结果为：热效率40.6%,上火时间15 min,旺火时间62 min,炉具达到了国家的相关标准,符合生物质的燃烧特性,污染物排放量少,燃烧比较稳定,可为制冷系统稳定运行提供能量。     

热风—蒸汽一体化炉设计与试验

利用CATIA软件对传统单体热风炉和蒸汽炉进行数模,然后对两炉的工作原理、结构组成进行分析、研究,再利用CATIA对两炉进行二次开发,结构、功能融合,设计出占地面积小,结构紧凑,功能强劲,低碳、高效、环保的热风—蒸汽一体化炉。试验证明,该炉与单体炉相比,降低煤耗28.0%,减少烟气排放28.3%,节约购买成本23.3%,减少用工50.0%。     

热风—蒸汽一体化炉设计与试验

利用CATIA软件对传统单体热风炉和蒸汽炉进行数模,然后对两炉的工作原理、结构组成进行分析、研究,再利用CATIA对两炉进行二次开发,结构、功能融合,设计出占地面积小,结构紧凑,功能强劲,低碳、高效、环保的热风—蒸汽一体化炉.试验证明,该炉与单体炉相比,降低煤耗28.0％,减少烟气排放28.3％,节约购买成本23.3％,减少用工50.0％.     

秸秆压块燃料炉设计与试验

农村地区采用秸秆压块燃料供暖可有效降低温室气体和大气污染物的排放。针对秸秆压块燃料炉存在自动化程度低、低效、高排放等问题,该研究基于秸秆压块燃料燃烧特性,设计了一台具有自动供料装置的秸秆压块燃料炉,采用分区燃烧、鼓风与引风耦合配风等方式,提高燃烧性能。对秸秆压块燃料炉进行性能测试,试验结果表明：通过自动供料机可以实现连续10 h小流量输送燃料,燃料输送量为2.57～4.12 kg/h;其额定热功率8 kW,热效率71.20%,耗电量3.83 (kW·h)/d;最佳燃烧工况下,粉尘、CO、NOx排放量分别为35.78 mg/m3、0.104 %、191.1 mg/m3,符合国家标准的排放限值。对燃料炉的测试与评价验证了锅炉结构合理,可为后续高自动化秸秆压块燃料炉的研发提供参考依据。     

Ⅱ型生物质成型燃料锅炉的研制

针对Ⅰ型生物质成型燃料锅炉中存在的炉膛温度高、排烟温度高、热损失大等问题,作者对其进行了改进设计,根据生物质成型燃料的燃烧特性,研制出了Ⅱ型生物质成型燃料锅炉。对Ⅰ型和Ⅱ型生物质成型燃料锅炉进行热性能及环保性能试验,结果表明改进后的Ⅱ型生物质成型燃料锅炉热效率更高,较好的解决了Ⅰ型生物质成型燃料锅炉存在的主要问题。     

双层炉排生物质成型燃料锅炉设计与研究

根据生物质成型燃料特性，通过详细的热工计算及一定加工工艺研制出适合于生物质成型燃料燃烧的专用锅炉，这种锅炉采用双层炉排结构，具有消烟除尘作用。不但燃烧效率高，气体及固体不完全燃烧损失小，而且排烟中的烟尘含量，氮氧化物及二氧化硫含量低，符合国家锅炉的污染物排放标准要求。在我国秸秆代煤方面有较高的推广应用价值。     

废气自循环利用生物质炭化装备设计与性能研究

为有效解决现阶段生物质炭化设备存在的炭产率低、炭品质差、余气不能循环利用而污染环境、副产物不能有效分离等问题,设计并研制了一套废气自循环生物质炭化装备,对其炭化炉主体、加热系统、焦油回收装置、余气循环装置、温度压力监控系统分别进行了详细设计和参数确定,并以炭化炉主体和焦油回收装置为加热和冷却对象,采用有限元方法对其进行传热性能研究,最后对其进行了炭化试验研究。结果表明:生物质炭化装备能够满足制炭、副产物回收、废气循环利用、工艺参数精确控制等要求;炉体门框上部温度分布不均,其余炉体内部温度分布均匀,温度梯度平缓,可对生物质进行均匀加热;焦油回收装置在三级冷却水进口流速分别为0.045、0.03、0.015 m/s时,冷却温降分别为:271、111、61℃,烟气温度从500℃降温到50℃,冷却效果显著,并可对挥发分中的焦油和木醋液进行分离;影响炭产率、热值、能源得率的因素顺序为:炭化终温保温时间升温速率。炭产率与能源得率呈正相关,而两者又与热值成负相关。炭化条件在升温速率3℃/min、炭化终温450℃、保温时间3 h工况下较好,在此条件下的炭得率为54.2%,热值为25 767 k J/kg,能源得率为84.8%。     

生物质颗粒燃料热风点火性能的试验研究

为了深入研究生物质颗粒燃料的热风点火性能,总结最佳的点火控制条件,该文以PB-20型生物质颗粒燃烧器为试验装置,以直径为8 mm的秸秆颗粒为试验材料,分别研究了点火丝功率、风速、进料量这3组因素对热风点火过程的影响。试验结果显示,当点火丝功率为394 W,风速为2.5 m/s,进料量为300 g时点火性能最好,平均点火时间为197 s,平均污染物累积排放量为：CO 3 133 mg;NOx 73 mg;SO2 27.7 mg。该研究在生物质颗粒燃料热风点火方面的结论,为燃烧器自动点火系统的设计提供了理论基础。     

木质类生物质粉碎机设计

针对木质类生物质原料粉碎时功耗大、生产率低,以及粉碎后的碎料影响成型等问题,该文采用先切削后粉碎的原理,研究设计了木质类生物质原料粉碎机,并以不同直径的果树剪枝进行切削粉碎性能试验,试验结果表明：直径低于10 cm的树枝,本机器运行平稳,生产率达到2.1 m3/h,粉碎后的原料粒度质量较好,能够满足成型要求;粉碎机的功耗随着树枝直径的增加而明显增加,当树枝直径为10～15?cm时,功耗达到15.7 kWh/m-3,机器基本能够正常运行,但当树枝直径超过15 cm时,功耗增加了55.8%,机器不能正常运行。     

玉米秸秆成型燃料单锅灶的设计与试验(简报)

为了解决农村日益紧张的能源问题和秸秆焚烧问题,根据目前农村的主要生活炊事习惯和玉米秸秆成型燃料的燃烧特性,研制了玉米秸秆成型燃料单锅灶。试验结果表明：该灶达到了国家的相关标准,燃烧比较稳定,利用清洁,有效的利用了玉米秸秆,对于解决玉米秸秆焚烧的问题和改善居民炊事条件具有重要的意义。     

香蕉秸秆颗粒燃料固体成型机的设计与试验

针对中国热带农业区香蕉秸秆粗大、含水率高、秸秆固体成型设备少等问题,该文研究设计了香蕉秸秆固体成型机,确定了螺杆挤压装置、搅拌装置、挤出成型装置和排水装置等部件的主要结构参数。样机性能试验结果表明:该机生产率为358kg/h,颗粒燃料的成型率为95.4%,机械耐久性为96.7%,颗粒质量密度为1.35g/cm3,颗粒含水率为2.76%,符合生物质颗粒燃料成型要求。整机工作平稳,成型可靠,经济效益与生态效益明显,在中国热带农业区具有广阔的推广应用前景。     

生物质无轴螺旋连续热解装置送料器设计及中试

为解决有轴螺旋送料器存在质量大、能耗高、易产生机械干涉等问题,该文设计了送料能力为150 kg/h的生物质无轴螺旋送料器,并以稻壳为原料开展了冷态输送和热解试验。设计的无轴螺旋送料器关键尺寸为:螺旋外径为400 mm、螺旋轴径为80 mm、螺距为200 mm,送料器采用柴油燃烧机和热解气回烧的方式加热,计算出燃烧机需要提供的功率为95.43 k W。稻壳冷态输送试验表明,当送料频率为50 Hz即无轴螺旋的转速为2.03 r/min时,无轴螺旋送料器输送稻壳的送料量为224.3 kg/h150 kg/h,无轴螺旋送料器的实际送料量高于理论计算值。稻壳热解试验表明,当加热腔最高温度为(700±50)℃时,随着热解时间增加,稻壳炭的挥发分质量分数由22.45%减至13.6%,灰分质量分数由29.38%增至33.44%,固定碳质量分数由48.17%增至52.96%。稻壳炭的高位热值随热解时间增加而增加,但在试验范围内增幅不大。热解时间对生物炭品质影响较大,即传热速率是限制大型连续热解反应器处理效率提高的主要因素,因此,在工业化应用的大型热解反应器的设计中,应着重考虑提高热解传热效率的方法。     

生物质粉料双套管气流式烘干机的设计与试验

为了有效解决生物质压缩成型中的粉料烘干问题,采用双套管结构延长粉料在高温套管中的停留时间和干燥流程,对生物质粉料双套管气流式烘干机的主体部分（干燥管）和辅助设备（旋风分离器、引风机、热风炉）分别进行了参数设计计算和设备选型,并以玉米秸秆粉料为干燥对象,在样机上进行了热平衡和物料平衡试验。试验结果表明,生物质粉料双套管气流式烘干机的输入总热、输出总热、水分蒸发量、物料湿度等性能参数均达到了设计要求,出料湿度达到8%～12%,烘干效率达28.1%,符合国家关于烘干机的标准要求,适用于生物质压缩成型粉料的烘干。     

生物质固体成型燃料加工生产线及配套设备

针对目前中国生物质原料复杂多样,以及生物质固体成型燃料加工过程中存在系统配合协调能力差、原料适应能力差、生产率低等问题。该文采用模辊式成型原理,研发设计了有强制喂料系统的成型机以及配套设备,采用二次粉碎工艺以及连续喂料与调制喂料相结合的混配工艺,提出了能够适应多种生物质原料特性的固体成型燃料生产工艺路线,建立了生物质固体成型燃料生产线。试验检测结果表明,采用生物质固体成型燃料生产线的每小时生产率比单机状态下提高了17.3%,经济效益提高13.3%,成型率达到98%,堆积密度和颗粒密度也明显高于单机,达到了设计要求。实现了规模化、连续稳定生产,有利于中国生物质固体成型燃料产业化的发展。     

GU-PCM2型控温式相变蓄冷冷藏车设计与空载性能试验

现有蓄冷冷藏车蓄冷装置多位于车厢顶部,存在重心偏高、不可控温等问题,基于此,该文设计了一款集相变蓄冷单元、车载制冷系统、隔热车厢、送风系统等于一体的GU-PCM2型蓄冷冷藏车。该蓄冷车将蓄冷装置独立设置于车厢前端并保温,系统利用夜间低谷电进行充冷,可在-25～10℃之间根据需要调控车厢温度。对蓄冷冷藏车厢设定温度为0和-18℃的2种工况进行空载温度场仿真与测试。结果表明,车厢内各测温点的模拟温度与实测温度均方根误差分别为0.7和0.8℃,最大绝对误差分别为1.1和1.2℃。冷藏车可有效控温10 h以上,车厢平均温度分别在1.1～2.9℃和-14.8～-16.9℃之间,波动范围为1.8和2.1℃,温度不均匀度系数在1.0以内。控温式蓄冷冷藏车与传统蓄冷车的对比试验结果表明,其平均温度波动值降低48.7%,温度绝对不均匀度系数降低50%以上,车厢质心较顶置式蓄冷车下降25.9%。研究结果可为蓄冷冷藏车的进一步优化设计与应用提供参考。     

滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机设计与试验

香蕉茎秆中含有丰富的植物纤维,其机械提取具有效率高、污染少等优点,是一项具有发展潜力的香蕉茎秆机械化处理技术。目前,由于香蕉茎秆粗大、含水率高等问题,机械提取香蕉茎秆纤维成熟技术较少。针对上述问题,该文研制了滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机,该机主要由传动系统、Ⅰ级滚扎装置、Ⅱ级滚扎装置、甩碎装置、电机等部分构成。样机性能试验表明：该机香蕉茎秆纤维提取率为89.2.%,含杂率为8.6%,生产率为206 kg/h,能耗为20.2 kW·h/100 kg,符合设计要求。与半喂入式香蕉茎秆纤维提取机相比,该机的提取率提高了8.1%,含杂率降低了6.5%,生产率提高了71.7%,能耗降低了10.6%。该研究可为香蕉茎秆纤维提机设计提供参考,对促进中国热带农业区香蕉产业发展具有重要的意义。     

卧式连续生物炭炭化设备研制

针对中国生物炭设备中存在的运行不稳定、炭产出率低、副产品回收利用难等问题,该文设计了卧式连续生物炭炭化设备,热解反应器采用双层套筒结构,内层为炭化室,内置螺旋输送机,外层为高温烟气套筒,利用炭化自身产生的高温烟气燃烧产生的热量进行炭化。选择了热解参数,开展了热工设计和可燃气燃烧器热计算,并对炭化室、高温烟气套筒等关键部件进行了结构设计。采用稻壳原料进行了炭化试验,试验结果表明,卧式连续炭化设备实现了连续稳定运行,炭化设备设计合理,原料适用性广,小时生产率为45kg/h,稻壳炭化终温为500℃,炭化得率质量分数为42%。实现了设计目标,提高了炭化得率,为中国生物炭产业的发展提供了理论基础和技术支持。