目前華北農(nóng)村取暖主要使用燃煤爐灶，通過爐壁與煙囪向室內(nèi)供暖，這種爐灶純粹是做飯用的爐子的一種簡(jiǎn)單改造，不僅熱效率低，污染環(huán)境，還有可能造成煤氣中毒。因此，利用生物質(zhì)成型顆粒燃料，制造熱風(fēng)采暖爐對(duì)解決華北農(nóng)村地區(qū)的采暖問題具有重要的意義，富通新能源生產(chǎn)銷售的木屑顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)成型顆粒燃料。
1、設(shè)計(jì)依據(jù)
1.1生物質(zhì)成型燃料的特性
參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB212-91煤的工業(yè)分析方法和CB5186生物質(zhì)燃料發(fā)熱量測(cè)試方法，對(duì)3種生物質(zhì)工業(yè)分析和發(fā)熱量進(jìn)行測(cè)定，所得結(jié)果如表1所示：
由表1可看出，生物質(zhì)的揮發(fā)分遠(yuǎn)高于煤，灰分和含碳量遠(yuǎn)小于煤，其熱值小于煤，生物質(zhì)這種燃料特點(diǎn)就決定了它的燃燒具有一定的特征。
1.2生物質(zhì)成型燃料的燃燒特點(diǎn)
生物質(zhì)成型燃料是生物質(zhì)廢棄物經(jīng)過高壓而形成的塊狀燃料，其結(jié)構(gòu)和組織特征大大降低了揮發(fā)分的溢出速度。但是點(diǎn)火溫度有所提高，點(diǎn)火性能相對(duì)變差。燃燒開始時(shí)揮發(fā)分緩慢分解，燃燒處于動(dòng)力區(qū)，隨著揮發(fā)分燃燒逐漸進(jìn)入過渡區(qū)與擴(kuò)散區(qū)，燃燒速度始終能夠使揮發(fā)分放出的熱量及時(shí)傳遞給受熱面，使排煙熱損失降低。同時(shí)揮發(fā)分燃燒所需的氧與外界較好的匹配。減少了氣體不完全燃燒損失與排煙熱損失。
揮發(fā)分燃燒后，剩余的焦碳骨架結(jié)構(gòu)緊密，運(yùn)動(dòng)的氣流不能使骨架解體懸浮，使其保持層狀燃燒。此時(shí)炭的燃燒所需要的氧與靜態(tài)滲透擴(kuò)散的氧相當(dāng)，燃燒波浪較小，燃燒相對(duì)穩(wěn)定，從而減少了固體與排煙熱損失。
總之，秸稈成型燃料燃燒速度均勻適中，燃燒所需的氧量與外界滲透擴(kuò)散的氧量能夠較好的匹配，燃燒波浪減小，燃燒相對(duì)穩(wěn)定。
2、生物質(zhì)成型燃料熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)
2.1生物質(zhì)成型燃料熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)及工作原理
生物質(zhì)燃料采暖熱風(fēng)爐是一種新型的采暖方式，目前在國內(nèi)外還沒有研究，它是根據(jù)生物質(zhì)成型塊的燃燒特性而設(shè)計(jì)的一種采暖熱風(fēng)爐，而且這種爐子是采用熱風(fēng)供暖而不是用媒介水來加熱室內(nèi)空氣，生物質(zhì)成型燃料采暖熱風(fēng)爐主要由爐膛、爐排、輻射及對(duì)流換熱面、煙囪、散熱器、冷空氣進(jìn)口、熱空氣出口、填料口、兩個(gè)出灰口等組成，富通新能源生產(chǎn)銷售的木屑顆粒機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)成型燃料。
工作原理：燃料在爐排2上點(diǎn)火成功后，成型塊從進(jìn)料口13處進(jìn)入有熾熱底料的爐膛5，根據(jù)生物質(zhì)容易著火的燃燒特性，片刻就會(huì)燃燒起來。在冷風(fēng)口12處鼓風(fēng)機(jī)14把室內(nèi)的冷空氣鼓入爐膛夾層3內(nèi)，爐膛外圍有環(huán)繞的肋片6，空氣在爐膛四圍一邊被加熱一邊被肋片引導(dǎo)著向上流動(dòng)，這樣即防止空氣在夾層內(nèi)產(chǎn)生短路，又使空氣在夾層內(nèi)停留更多的時(shí)間。被加熱的空氣穿過爐膛夾層3，進(jìn)入爐膛上部列管散熱器10處，沖刷著列管散熱器流向熱空氣出口7，進(jìn)入熱風(fēng)管道并進(jìn)入室內(nèi)開放式散熱器12內(nèi)，熱空氣15從開放式散熱器內(nèi)的各個(gè)小空洞分散到房間，此時(shí)溫度及速度都有很大的降低。高溫?zé)煔庾呦驗(yàn)椋簭臓t膛5出來直接進(jìn)入爐膛上部列管散熱器8內(nèi)，來加熱外圍流經(jīng)的空氣，之后進(jìn)入煙囪11排向外界。
2.2燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
參照鍋爐設(shè)計(jì)手冊(cè)5,6J（熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)計(jì)算及實(shí)際選用一般都以工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)代表性為依據(jù)），爐膛容積與爐排面積計(jì)算如公式(1)、(2)所示：
2.3傳熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
2. 3.1熱風(fēng)爐的換熱面積
熱風(fēng)爐的換熱面積取決于熱風(fēng)爐的供熱能力及換熱器的綜合傳熱系數(shù)。影響綜合傳熱系數(shù)的因素較多（煙氣、空氣的合理流速，換熱氣的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)等）。換熱面積由公式(3)求得：
2. 3.2 熱風(fēng)爐的供熱能力
熱風(fēng)爐的供熱能力大小的主要指標(biāo)是熱風(fēng)爐的供熱量或換熱量。熱風(fēng)爐換熱量由公式(5)表示如下：
3、生物質(zhì)成型燃料采暖熱風(fēng)爐熱工性能試驗(yàn)與分析
為了試驗(yàn)熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)是否適合生物質(zhì)成型燃料的燃燒，其熱工性能指標(biāo)及主要的設(shè)計(jì)參數(shù)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，根據(jù)國標(biāo)GB10180 - 2003工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程，對(duì)四種工況（按供風(fēng)量的大小分）下的生物質(zhì)成型燃料熱風(fēng)爐進(jìn)行了熱工性能試驗(yàn)。
3.1試驗(yàn)儀器
①KM9106綜合燃燒分析儀；②SWJ精密數(shù)字熱電偶溫度計(jì)；③3012H型自動(dòng)煙塵（氣）測(cè)試儀；④XRY- IA數(shù)顯氧彈式量熱計(jì)；⑤IRT - 2000A手持式快速紅外測(cè)溫儀；⑥磅稱、米尺、秒表、水銀溫度計(jì)；⑦大氣壓力計(jì)。
4、結(jié)論
(1)對(duì)熱風(fēng)爐經(jīng)過正反平衡試驗(yàn)，對(duì)該爐的熱工性能進(jìn)行測(cè)試，說明爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，熱效率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，能滿足室內(nèi)采暖的需要。
(2)以生物質(zhì)成型塊作為熱風(fēng)爐的燃料，節(jié)約了煤炭資源，為農(nóng)村秸稈的利用找到了一條就地解決、轉(zhuǎn)廢為寶的方法，達(dá)到節(jié)能與環(huán)保效益。為彌補(bǔ)農(nóng)村傳統(tǒng)的采暖的不足，解決農(nóng)村采暖問題提供了有效途徑。
(3)該爐制造工藝簡(jiǎn)單、使用起來也比較方便，富通新能源不但生產(chǎn)銷售木屑顆粒機(jī)，而且還大量銷售木屑顆粒機(jī)壓制的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料。
