張平，劉勇，紀鴻波

（作者單位：江蘇省農業機械試驗鑒定站）

　　摘要：介紹了生物質熱風爐的供熱原理，分析了熱效率試驗方法，得出結論：采用正平衡法測定熱效率的優點是簡單直接、易于操作，缺點是無法得出熱量損失數據以進行橫向比較。

　　0引言

　　生物質熱風爐以生物質顆粒為燃料，主要用作糧食烘干機、農業大棚的熱源。生物質熱風爐主要由熱交換器、鼓風機、引風機、排煙風機、殼體和控制裝置構成。熱交換器作為熱量交換設備，是熱風爐的核心裝置，生物質燃料在其中燃燒產生熱量，經它轉換作為熱源使用。

　　1供熱原理

　　燃料在熱風爐中燃燒所產生的總熱量稱為輸入熱量。在燃燒和熱量交換的過程中有一部分熱量損失掉了，損失掉的熱量稱之為損失熱量。損失熱量主要有散熱損失、不完全燃燒損失、排煙損失、灰渣熱損失等。剩余的能提供作為熱源使用的有效熱量，稱之為熱風爐的輸出熱量。熱效率是用來衡量投入熱風爐里的生物質燃料燃燒產生的能量到底有多少能夠被利用來轉換成熱風的指標。根據熱平衡原理（輸入熱量=輸出熱量+損失熱量）可得出熱效率的計算方法：熱效率=（輸出熱量/輸入熱量）×100%。

　　目前江蘇地區主要使用的生物質熱風爐的熱交換器是由數十根熱交換管和殼體組成，高溫煙氣在管內流動，通過管壁加熱管壁外、殼體內流動的冷空氣，實現熱交換器內的氣體熱量交換。圖1為熱交換示意圖。

　　鼓風機將外界冷空氣吹進爐膛內，使得燃料充分燃燒，排煙風機將經過熱交換后的低溫煙氣排出，引風機通過其自身產生的負壓將熱交換器內產生的熱空氣引出作為熱源。引風機一般有冷風進口和熱風出口兩個可調節風口，用來控制冷、熱風的風量。冷風進口與外界相通，熱風出口則與熱交換器相連接。當引風機內熱風溫度過高時，可以調節冷風進口的大小，加大進風量，同時調節熱風出口的大小，控制進入引風機內的熱空氣量，從而起到控制熱風溫度的作用。在熱風出口上一般都裝有溫度傳感器，用來實時監控熱風溫度。

　　2熱效率試驗

　　熱效率是衡量熱風爐質量好壞的重要指標。一臺質量較好的熱風爐，熱量轉換過程中損耗的能量較少，熱效率高，輸出的熱量也多。計算熱風爐熱效率的通用方法有兩種，即正平衡法（直接法）和反平衡法（間接法）。正平衡法是直接測算出輸入熱風爐中燃料的總熱量和經熱交換器轉換后輸出的有效熱量，計算兩者的比值得出熱效率；反平衡法則是先測出熱風爐的各項熱量損失率，然后利用相減法得出熱效率。目前試驗檢測人員在試驗過程中一般使用正平衡法來測算熱效率。

　　2.1試驗須知

　　試驗開始前先經專業機構檢測得到生物質燃料本身的熱值數據，通過計算得到定量燃料本身所能提供的熱量，然后通過測試和計算其燃燒后熱風爐所能輸出的熱量。試驗過程中取用的生物質燃料的熱值為其低位熱值，試驗的熱風爐所提供的熱風溫度也在限定的范圍內。

　　2.2試驗要求

　　測試熱風爐輸出的熱量，需要制作專用的測量管道。為便于布置測量點，一般采用圓柱形管或矩形管。每次試驗應在熱風爐達到額定工況并穩定后開始，穩定時間不少于1h。

　　2.3試驗方法

　　首先將測管在熱風出口處固定好，在固定好的測管上確定測量位置。為保證在試驗過程中所測的熱風風壓和溫度較穩定，選擇的測量位置一般距離爐子和測管接口5D（D為測管直徑，矩形管道則以當量直徑Da代替D），在測量位置后測量管道的長度還要留有3D的長度，以便于熱風的順利輸出，同時應確保管道內無任何障礙物。測量位置如圖2所示。

　　測量位置確定后，布置測壓點和測溫點。圓形管道在截面同心圓上布置測點，測點排列在截面圓的中心線上；矩形管道在截面矩形上布置測點，先將截面矩形用經緯線均勻劃分成若干個小矩形，取各小矩形對角線交點為測點，點數的多少根據管道直徑來定。測點的具體布置方法如圖3、圖4所示。

　　輸出熱風溫度t用多點溫度巡檢儀進行檢測，將巡檢儀探頭固定在測點位置進行測試并記錄。風壓測定位置與熱風溫度測定位置一致，因此可在測定熱風溫度時利用皮托管和傾斜微壓計同步測出熱風風壓zp并記錄。

　　3熱效率計算

　　4結語

　　通過近幾年不斷地探索和實踐，試驗檢測人員在測定熱效率時，較傾向于采用正平衡法。相比于反平衡法，正平衡法的優點是簡單直接、易于操作，缺點是無法得出熱量損失數據以進行橫向比對。開展對反平衡試驗方法的探索研究，評測出熱量轉換過程中的各項熱量損失指標，有利于對生物質熱風爐的設計改進，進一步提高生物質熱風爐的工作效率，降低能耗，使其更好的在農業生產中推廣應用。