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劉建禹1，馮江1，朱偉2
（1．東北農業大學工程學院，黑龍江哈爾濱150030；2．黑龍江省農村能源辦公室，黑龍江哈爾濱150001）
摘要：對北方農村采暖面積為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計依據，設計并計算出燃燒器以及鍋爐本體的結構和尺寸，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計要求，超過了設計的預期效果，能夠滿足農村用戶冬季采暖需求，適合農村用戶的使用。
0引言
生物質氣化是有效利用生物質能的主要途徑之一。利用秸稈氣化燃氣進行民用炊事和采暖，不僅可以使農民用上管道燃氣，改善農村衛生環境，提高農民生活質量，為農民提供高效、方便的能源，還可以提高秸稈利用效率，節約能源，減少環境污染。目前，秸稈氣化燃氣主要應用于農戶炊事，很少應用于農戶采暖。在北方寒冷地區，冬季采暖用能占農村總能耗的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的應用領域，解決寒冷地區冬季農戶的采暖問題，也可將秸稈燃氣應用于溫室種植、畜舍采暖、烤煙和糧食烘干等領域。
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）由農業部節能產品及設備質量監督檢驗測試中心（哈爾濱）實際測得。
3燃燒器的設計
3.1燃燒器形式的選擇
試驗發現，秸稈燃氣中可燃氣體含量較低，燃氣熱值較低，如果預先混入一次空氣，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形燃燒器，結構形式見圖1。
取燃燒器內圈火孔數目為59個，火孔面積為741mm2；取外圈火孔數目為133個，火孔面積為1670mm2。
根據不同通道直徑與不同火孔直徑的配比關系試驗，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定，故分別選取內、外通道直徑為15mm和20mm。通過計算，確定內、外通道面積與內、外圈火孔面積比分別為1∶4.2和1∶5.3。
4鍋爐結構的設計
由于戶用采暖鍋爐尺寸比較小，工況不穩定，因此鍋爐換熱面積可利用經驗數據來估算，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0.07～0.09m2[4]。
鍋爐有效供熱量為12225W，據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，據此設計出鍋爐結構形式及尺寸（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，試驗臺見圖3。
6結論
試驗結果顯示，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%，達到了設計要求，并超出了預期的效果，表明戶用秸稈燃氣采暖鍋爐設計方法正確，能夠滿足農村用戶冬季采暖需求。
參考文獻：
[1]吳萱．供熱通風與空氣調節[M]．北京：清華大學出版社，2006.
[2]同濟大學．燃氣燃燒與應用[M]．北京：中國建筑工業出版社，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）技術講義[Z]．哈爾濱：黑龍江省農業工程學會，1988. |
