秸秆自然对流正向阴燃规律的研究

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秸秆是一种分散分布、能量密度低的可再生能源,直接燃烧用于炊事是农村地区传统的、主要的应用方式,在北方地区,利用秸秆在炕连灶的灶堂中长时间阴燃进行冬季夜间取暖也较常见.近些年来,一种新型的利用秸秆等农业废弃物阴燃进行取暖的设施--燃池--开始在北方出现和广泛应用.这种自发的应用方式具有经济性好,设备简单的优点,又能充分利用秸秆资源,应该具有一定的发展前景.但由于这方面的研究较少,目前的应用也存在着一些问题,如热效率低、燃烧不完全、燃烧速度控制方面存在很多问题等.因此研究秸秆阴燃过程,对于农村目前这种应用方式的评价和改进,以及相关应用方式的提出,具有重要的意义. 为了研究秸秆阴燃规律,设计制作了装料框体积为52×40×55cm,整体尺寸为67x52x100cm的自然对流正向阴燃实验台.设计制作了相应的温度监测系统,配备了气体分析仪器和质量监测仪器,编制了数据采集软件,使该实验台能实现秸秆阴燃过程中的温度、质量以及烟气成分进行同步实时监测和记录. 对麦秸、玉米秸和草坪高羊茅草进行了三种堆密度(40、50和60 kg/m<3>)和不同进风量的单因素实验和部分重复实验.实验表明:(1).高羊茅草阴燃速度明显小于麦秸和玉米秸.堆密度为40kg/m<3>的高羊茅草在炉中最大失重速率为20g/min,在炉中燃烧时间为1485min,而麦秸和玉米秸相应的为33.3、60g/min,对于的阴燃时间分别为364min、534 min.而且在实验堆密度范围内,堆密度对麦秸和玉米秸的阴燃速度影响很大,对高羊茅草阴燃速度影响并不明显.(2).麦秸阴燃过程中内部各点在点燃后60min内先后迅速升至400℃以上,然后均缓慢上升直到燃尽,各点温度根据在炉中的位置不同以不同的规律下降.这表明麦秸在阴燃炉中的阴燃过程并不明显呈燃烧波向下传播,更多表现为整体阴燃.另外,麦秸的阴燃过程内部最高,达到897℃,壁面温度40℃以上持续6h以上.各种堆密度的高羊茅草阴燃过程壁面温度40℃以上持续时间最长,均在17h以上.(3).三种物料阴燃气体产物中,CO与CO<,2>摩尔比的变化规律类似,均从点火时的0,4~0.5降至最后接近0.1,玉米秸、高羊茅草阴燃过程中平均CO/CO<,2>在0.2以下,麦秸相对高一点,但不超过0.3,与农村炊烟(0.15~0.3)相当.(4).三种秸秆阴燃灰碳含量一般为3﹪~8﹪,比文献资料记载的流化床中生物质燃烧灰碳含量(5﹪-15﹪)低.麦秸、玉米秸的阴燃灰堆积呈外凸状,高羊茅草则为内凹状. 应用反平衡法和炉体散热计算两种方法对实验台中秸秆阴燃热效率进行了初步估算,结果表明:实验台的阴燃热效率在40﹪以上.
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