生物質爐灶參數在線調試方法

邵陽學院信息工程系 楊 帆 黃廣生 廖麗平 王 波 江世明

生物質爐灶參數在線調試方法

邵陽學院信息工程系 楊 帆 黃廣生 廖麗平 王 波 江世明

文章簡要介紹了生物燃料及其燃燒特征，詳細介紹了多功能高溫高效節能蒸汽爐灶結構、控制策略及參數在線調節的方法。實踐結果表明，該方法能實時調整參數，提高爐灶的燃燒效率。

生物質；燃燒；爐灶結構；APP；調試方法

1 生物質能源及燃燒特點

生物質主要是指農林業生產過程中除糧食、果實以外的秸稈、樹木等木質纖維素、農產品加工業下腳料、農林廢棄物及畜牧業生產過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質。將生物質材料進行壓窄，變成生物質顆粒，成為生物質能源。生物質能源具有原料來源廣泛、可再生、生產工藝簡單、貯存運輸安全、對環境的無污染等特點。目前，世界各國，尤其是發達國家，都在致力于開發高效生物質能利用技術。專家預測，生物質能源將成為未來能源的重要組成部分，全球總能耗將有40%來自生物質能源[1]。 我國對生物質能源的研究還處于起步階段，到目前為此，可再生能源占一次能源的比重只達9%[2]，我國計劃到2050年形成可再生能源為主的能源體系，可再生能源在能源消費中的比例計劃達到60%[3]。生物質能源作為一種可再生能源，具有廣闊的發展前景。

生物質燃料的燃燒過程主要分為揮發份的析出，燃燒和殘余焦炭的燃燒、燃盡兩個獨立階段。其燃燒過程的特點：①水分含量多，燃料需要較高的干燥溫度和較長的干燥時間，產生的煙氣體積較大，排煙損失較高。②燃料的密度小，結構松散，迎風面積大，易吹起，懸浮段燃燒份額較大。③發熱量低，灰熔點低，爐內溫度水平低，組織穩定的燃燒比較困難。④由于揮發份高，燃料著火溫度較低，一般在250—350℃溫度下揮發份便大量析出并開始劇烈燃燒，此時若空氣量不足，會增大化學不完全燃燒損失[4]。

2 多功能高溫高效節能蒸汽爐灶結構

多功能高溫高效節能蒸汽爐灶結構如圖1所示。包括爐灶體、蒸汽發生器（31）和燃燒機（41）；爐灶體包括爐灶芯壁（21）、爐灶芯旋窩（23）與爐灶芯壁（21）內測之間形成燃燒夾道（234）；保溫壁（24）位于爐灶芯壁（21）外側并空出一環形煙氣余熱吸收腔（241），蒸汽發生器（31）安裝在煙氣余熱吸收腔（241）中；燃燒機（41）安裝在保溫壁（24）與蒸汽發生器（31）上。

圖1 多功能高溫高效節能蒸汽爐灶結構示意圖

多功能高溫高效節能蒸汽爐灶工作特點：

（1）火焰及煙氣在爐灶芯旋窩內、燃燒夾道中成螺旋式上升，行經長，停留時間長，使得爐膛中溫度高，燃料燃燒完全。

（2）由于煙氣在爐灶芯壁外側的蒸汽發生器中環行，提高爐灶芯壁外側的溫度，進而使整個爐灶芯壁的溫度升高，從而使爐灶芯壁的內腔溫度升高，有利于燃料的充分燃燒。

（3）采用嵌入式控制技術，以溫度為系統調節，將燃料與空氣同步控制裝置可實現燃料與空氣的比例自動匹配，從根本上克服了傳統控制器風料控制不協調的問題。

（4）爐灶內設置了防爆裝置，可以防止點火時爐灶內腔（即爐膛）發生爆炸，還可以維持正常燃燒時爐灶內腔中的火力壓力平穩，防止因壓力過大而引起爆炸、膨裂等事故。

3 生物質爐灶參數在線調試方法

由于生物質燃料的成份不同，再加上溫度是一個大慣性環節，采用PID調節爐堂溫度，達不到預期目標。為此，我們采用分檔(通過對不同成份含量的生物質燃料進行燃燒測試，將料與風的配比進行分檔)+微調的控制策略。實測數據如

檔 位 低檔 中檔 高檔料機轉速（轉/分） 450 600 720風機電壓（伏） 145 170 200

下面是以調節送料速度和風機電壓為例來說明如何實時更改生物質速度。

設送料的速度控制值放在STC89S52的EEPROM 1000H中，風機電壓控制值放在1001H中，通過手機APP從藍牙發送數據，STC89S52從藍牙串口接收數據后，通過IAP技術修改EEPROM 0001H和0002H的值，數據具有掉電保存功能。部分程序如下：

4 結論

圖2所示是手機APP（本APP是作者獨立設計的）控制界面，通過該APP，不僅可以實時修改STC89S52的ROM存儲器中的數據，而且可以將爐灶控制參數實時顯示在APP中。用戶可以方便地使用APP實修改爐灶參數和了解爐灶運行情況。

圖2 生物質爐灶參數調節手機APP界面

[1]http://finance.eastmoney.com/news/1355,20161130689102523.html.

[2]http://finance.sina.com.cn/g/20091002/09366813031.shtml.

[3]http://www.china-nengyuan.com/news/75914.html.

[4]http://www.cntrades.com/b2b/sayureina/sell/itemid-26907443.html.

On-line debugging method of biomass stove parameters

Yang fan，Huang Guangsheng，Liao Liping，Wang bo，Jiang shiming
（Shao shaoyang information engineering department，Hunan Shaoyang department）

This paper briefly introduces the biofuel and its combustion characteristics，and introduces in detail the structure，control strategy and online adjustment method of multifunctional high temperature and high efficiency energy-saving zhengqiluzao.The experimental results show that the method can adjust the parameters in real time and improve the combustion efficiency of the stove.

biomass；Burning；Stove structure；App；Debugging method

楊帆（1995—），男，湖南岳陽人，現就讀于邵陽學院信息工程系電子信息工程專業。

湖南省大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目（湘教通〔2016〕283號）。

江世明（1965—），男，湖南邵陽人，副教授，碩士生導師，研究方向：嵌入式應用系統設計。