成型燃料炉初步研究
南京林业大学材料学院 陈彬
- 前言
我国是农业生产大国，秸秆资源十分丰富。 但至今我国的秸秆资源利用率却比较低， 甚至存在大量的露天焚烧现象，不仅对大自然造成了极大的影响，而且造成了资源的大量浪费。此外，我国农村人口约六亿，传统柴灶燃烧秸秆、薪柴、燃煤仍是农村地区最主要的炊事、采暖方式。农村地区用能量大，且传统用能方式热效率低，污染物排放高，所以造成的能源浪费和环境污染同样不可忽视[1]。自1983年以来，国家有计划在农村开展改灶节柴工作,已取得了显著成绩。这不但缓解了农村生活用能的紧张状况,而且对保护森林植被,减少水土流失,增加土壤肥力,以及促进生态循环向良性发展到了积极作用,从而带来了显著的社会效益、经济效益和生态效益。而如今生物质固化作为一种主要的生物质能转换技术,近年来得到较大的发展,各种生物质成型装置和生物质燃料发电机组相继研制成功,把生物质的高品位利用推到了一个较新的高度。但生物质燃料仅仅局限于锅炉供气、生产供热、发电、茶叶、木材烘干等,而广大农村来说生物质燃料主要用于炊事,目前还没有合理的炉具与之相配套[2][3]。
1.1农村炉具使用现状
秸秆、薪柴等传统固体能源使用还比较广泛，但是其使用效率比较低[4]。经测算，2016 年农村生活用传统固体生物质能约为1.3亿吨标准煤，约占全部生活用能量的 1/2，其中秸秆约为0.5亿吨标准煤。全国有44%和24%的农户以柴草、煤炭作为主要炊事取暖燃料，大多数农户使用火炕、柴灶、炉子或土暖气等供暖，清洁取暖率不到15% [5]。
农民使用的炉灶，在全国范围内广泛使用，但在东西部地区差距很大。在西部地区，由于燃烧方式落后，燃料在燃烧过程中产生了大量危害人体健康的污染物包括焦油、烟灰、烟气、一氧化碳和二氧化硫，且燃料消耗量是较发达农村地区的4~5倍，导致人们更加贫穷，生态破坏严重。
农村家庭一般用的是土砖结构的大中型煮食传统灶，这种灶体积庞大、结构简单，不能充分利用燃料时产生的热能，效率低、烟尘大，既不节能又不卫生[6]。
国家有计划有组织地从20世纪80年代初期开展改灶节柴工作以来，取得了世人瞩目的成就。有效地缓解了农村生活用能的紧张状态，相当多的农村地区从缺柴变为余柴，可以说农村省柴灶的推广功不可没。这项工作的推广对节约能源、保护森林植被、保持水土、减少环境污染、增进人们的身体健康等方面都有很大的促进作用，产生了巨大的经济和社会效益。
尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加，但生物质能仍占有重要地位。占农村总能耗的三分之二，其绝大部分是以直接燃烧方式消耗的，能源利用效率极低。近年农村的节能技术工作有了一些进展，创造了各种形式的节柴炉。但从燃烧过程上分析，其中绝大多数炉型仍属传统模式，实质上没有多大差别。从节约能源和保护生态环境的观点，采用新的燃烧模式，改进民用薪柴炉灶以替换旧的燃烧方式是一项紧迫的任务，其意义重大，涉及千家万户，有巨大的经济效益和社会效益。
