专利名称：秸秆气化燃气锅炉的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种采暖技术领域的燃气锅炉，具体地说，涉及的是一种秸秆气化燃气锅炉的设计方法。
背景技术：
生物质气化是有效利用生物质能的主要途径之一。利用秸秆气化燃气进行民用炊事和采暖，不仅可以使农民用上管道燃气，改善农村卫生环境，提高农民生活质量，为农民提供高效、方便的能源，还可以提高秸秆利用效率，节约能源，减少环境污染。目前，秸秆气化燃气主要应用于农户炊事，很少应用于农户采暖。在北方寒冷地区，冬季采暖用能占农村总能耗的80%左右，所以研究一种秸秆气化燃气采暖锅炉意义非常重大。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种秸秆气化燃气锅炉的设计方法，将拓宽秸秆气化集中供气技术的应用领域，解决寒冷地区冬季农户的采暖问题，也可将秸秆燃气应用于温室种植、畜舍采暖、烤烟和粮食烘干等领域。为实现上述的目的，本发明所述的秸秆气化燃气锅炉的设计方法，包括如下步骤第一步，对住房的热负荷进行计算，得出住房所需热负荷，以此作为采暖锅炉热负荷的设计依据；第二步，秸秆燃气可燃成分及热值的确定；第三步，燃烧器的设计，包括燃烧器形式的选择，烘烧器结构尺寸的确定；第四步，根据上述步骤的结果进行锅炉结构的设计，同时对锅炉的热性能指标进行了测试。所述第一步中，房屋设计热负荷是确定采暖锅炉热负荷的依据。由于农户住宅形式差异较大，故本发明采用面积热指标法来概算房屋采暖设计热负荷。所述第二步中，选定秸秆燃气气源，秸秆燃气可燃成分和热值由农业部节能产品及设备质量监督检验测试中心实际测得。所述第三步中，燃烧器形式为扩散式两通道圆环形燃烧器。所述第三步中，根据不同通道直径与不同火孔直径的配比关系试验，可知通道面积与火孔面积比为1/10-1/5时，秸秆燃气燃烧状况稳定，故分别选取内、外通道直径为15mm和20mm。通过计算，确定内、外通道面积与内、外圈火孔面积比分别为1 4. 2和 1 · 5 · 3 ο所述第四步中，由于户用采暖锅炉尺寸比较小，工况不稳定，因此锅炉换热面积可利用经验数据来估算，即每4. 2MJ有效供热量辐射换热面积为0. 009 0. Ollm2 ；对流换热面积为0. 07 0. 09m2。锅炉有效供热量为12225W，据此计算得出锅炉的辐射换热面积为 0. 095 0. 116m2，对流换热面积为0. 736-0. 946m2，据此设计出锅炉结构形式及尺寸。
采用上述的技术方案，本发明成功地研制出了秸秆气化燃气锅炉，将拓宽秸秆气化集中供气技术的应用领域，解决寒冷地区冬季农户的采暖问题，也可将秸秆燃气应用于温室种植、畜舍采暖、烤烟和粮食烘干等领域。通过测试得出秸秆燃气采暖锅炉平均火力强度为15. 2kW，运行热效率为76. 1%，锅炉各项性能指标达到了设计要求，超过了设计的预期效果，能够满足农村用户冬季采暖需求，适合农村用户的使用。
图1为本发明一实施例中燃烧器的结构示意图。图2为本发明一实施例中采暖锅炉设计原理示意图。
具体实施例方式以下结合附图以及实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。实施例本实施例提供一种秸秆气化燃气锅炉的设计方法，以北方农村采暖面积为50rn2 的住房为例，进行秸秆气化燃气锅炉的设计1、采暖锅炉热负荷的计算房屋设计热负荷是确定采暖锅炉热负荷的依据。由于农户住宅形式差异较大， 故本设计采用面积热指标法来概算房屋采暖设计热负荷。选取单位面积供暖热指标％为 81. 5W/m2，农户住宅采暖面积F为50m2，农户房屋设计热负荷Q为Q = qfF = 81. 5x50 = 4075W由于农户每天供暖时间一般为他左右，故锅炉供暖有效热负荷Glg为Qg = Qx (24/8) = 12225W采暖锅炉的热效率为60%，采暖锅炉名义热负荷Q'为Q' = Qg/60%= 20375W = 20. 375kff2、秸秆燃气可燃成分及热值的确定秸秆燃气气源选定在黑龙江省海伦县江头村秸秆气化站，秸秆燃气可燃成分和热值(表1)由农业部节能产品及设备质量监督检验测试中心(哈尔滨)实际测得。表1秸秆燃气的可燃成分及热值
秸秆燃气可燃成分秸秆燃气热值W,
CO H2 CH4C Hkj/m313.67 13.1 1.951.04 440.343、燃烧器的设计3. 1燃烧器形式的选择试验发现，秸秆燃气中可燃气体含量较低，燃气热值较低，如果预先混入一次空气，燃气不易点火燃烧，因此确定燃烧器形式为扩散式两通道圆环形燃烧器。结构如图1所示。3. 2烘烧器结构尺寸的计算
秸秆燃气消耗量k为Lg = Q' /H1 = 20. 375/4440. 34 = 16. 52m3/h取火孔L燃气出口速度Vp为1. 9m/s,则火孔总面积Fp为Fp = Lg/vp = 4. 59χ1(Γ3/1· 9 = 2416mm2选取火孔直径dp为4mm，则火孔总数目为
权利要求
1.一种秸秆气化燃气锅炉的设计方法，其特征在于包括如下步骤第一步，对住房的热负荷进行计算，得出住房所需热负荷，以此作为采暖锅炉热负荷的设计依据；第二步，秸秆燃气可燃成分及热值的确定；第三步，燃烧器的设计，包括燃烧器形式的选择，烘烧器结构尺寸的确定；第四步，根据上述步骤的结果进行锅炉结构的设计，同时对锅炉的热性能指标进行了测试。
2.根据权利要求1所述的秸秆气化燃气锅炉的设计方法，其特征在于所述第一步中， 房屋设计热负荷是确定采暖锅炉热负荷的依据，采用面积热指标法来概算房屋采暖设计热负荷。
3.根据权利要求1所述的秸秆气化燃气锅炉的设计方法，其特征在于所述第二步中， 选定秸秆燃气气源，秸秆燃气可燃成分和热值由农业部节能产品及设备质量监督检验测试中心实际测得。
4.根据权利要求1所述的秸秆气化燃气锅炉的设计方法，其特征在于所述第三步中， 燃烧器形式为扩散式两通道圆环形燃烧器。
5.根据权利要求1所述的秸秆气化燃气锅炉的设计方法，其特征在于所述第三步中，根据不同通道直径与不同火孔直径的配比关系试验，可知通道面积与火孔面积比为 1/10-1/5时，分别选取内、外通道直径为15mm和20mm，通过计算，确定内、外通道面积与内、 外圈火孔面积比分别为1 4.2和1 5.3。
6.根据权利要求1所述的秸秆气化燃气锅炉的设计方法，其特征在于所述第四步中，锅炉换热面积利用经验数据来确定，即每4. 2MJ有效供热量辐射换热面积为0. 009 0. Ollm2 ；对流换热面积为0. 07 0. 09m2 ；锅炉有效供热量为12 225W，据此得出锅炉的辐射换热面积为0. 095 0. 116m2，对流换热面积为0. 736-0. 946m2，据此设计出锅炉结构形式及尺寸。
全文摘要
本发明公开一种秸秆气化燃气锅炉的设计方法，包括如下步骤第一步，对住房的热负荷进行计算，得出住房所需热负荷，以此作为采暖锅炉热负荷的设计依据；第二步，秸秆燃气可燃成分及热值的确定；第三步，燃烧器的设计，包括燃烧器形式的选择，烘烧器结构尺寸的确定；第四步，根据上述步骤的结果进行锅炉结构的设计，同时对锅炉的热性能指标进行了测试。本发明成功地研制出了秸秆气化燃气锅炉，将解决寒冷地区冬季农户的采暖问题，也可将秸秆燃气应用于温室种植、畜舍采暖、烤烟和粮食烘干等领域，锅炉各项性能指标达到了设计要求，超过了设计的预期效果，能够满足农村用户冬季采暖需求，适合农村用户的使用。
文档编号F24H1/22GK102338459SQ201010231758
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者张海, 王雅, 高波 申请人:上海紫成信息科技有限公司