生物质炉灶参数在线调试方法

邵阳学院信息工程系 杨 帆 黄广生 廖丽平 王 波 江世明

生物质炉灶参数在线调试方法

邵阳学院信息工程系 杨 帆 黄广生 廖丽平 王 波 江世明

文章简要介绍了生物燃料及其燃烧特征，详细介绍了多功能高温高效节能蒸汽炉灶结构、控制策略及参数在线调节的方法。实践结果表明，该方法能实时调整参数，提高炉灶的燃烧效率。

生物质；燃烧；炉灶结构；APP；调试方法

1 生物质能源及燃烧特点

生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。将生物质材料进行压窄，变成生物质颗粒，成为生物质能源。生物质能源具有原料来源广泛、可再生、生产工艺简单、贮存运输安全、对环境的无污染等特点。目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效生物质能利用技术。专家预测，生物质能源将成为未来能源的重要组成部分，全球总能耗将有40%来自生物质能源[1]。 我国对生物质能源的研究还处于起步阶段，到目前为此，可再生能源占一次能源的比重只达9%[2]，我国计划到2050年形成可再生能源为主的能源体系，可再生能源在能源消费中的比例计划达到60%[3]。生物质能源作为一种可再生能源，具有广阔的发展前景。

生物质燃料的燃烧过程主要分为挥发份的析出，燃烧和残余焦炭的燃烧、燃尽两个独立阶段。其燃烧过程的特点：①水分含量多，燃料需要较高的干燥温度和较长的干燥时间，产生的烟气体积较大，排烟损失较高。②燃料的密度小，结构松散，迎风面积大，易吹起，悬浮段燃烧份额较大。③发热量低，灰熔点低，炉内温度水平低，组织稳定的燃烧比较困难。④由于挥发份高，燃料着火温度较低，一般在250—350℃温度下挥发份便大量析出并开始剧烈燃烧，此时若空气量不足，会增大化学不完全燃烧损失[4]。

2 多功能高温高效节能蒸汽炉灶结构

多功能高温高效节能蒸汽炉灶结构如图1所示。包括炉灶体、蒸汽发生器（31）和燃烧机（41）；炉灶体包括炉灶芯壁（21）、炉灶芯旋窝（23）与炉灶芯壁（21）内测之间形成燃烧夹道（234）；保温壁（24）位于炉灶芯壁（21）外侧并空出一环形烟气余热吸收腔（241），蒸汽发生器（31）安装在烟气余热吸收腔（241）中；燃烧机（41）安装在保温壁（24）与蒸汽发生器（31）上。

图1 多功能高温高效节能蒸汽炉灶结构示意图

多功能高温高效节能蒸汽炉灶工作特点：

（1）火焰及烟气在炉灶芯旋窝内、燃烧夹道中成螺旋式上升，行经长，停留时间长，使得炉膛中温度高，燃料燃烧完全。

（2）由于烟气在炉灶芯壁外侧的蒸汽发生器中环行，提高炉灶芯壁外侧的温度，进而使整个炉灶芯壁的温度升高，从而使炉灶芯壁的内腔温度升高，有利于燃料的充分燃烧。

（3）采用嵌入式控制技术，以温度为系统调节，将燃料与空气同步控制装置可实现燃料与空气的比例自动匹配，从根本上克服了传统控制器风料控制不协调的问题。

（4）炉灶内设置了防爆装置，可以防止点火时炉灶内腔（即炉膛）发生爆炸，还可以维持正常燃烧时炉灶内腔中的火力压力平稳，防止因压力过大而引起爆炸、膨裂等事故。

3 生物质炉灶参数在线调试方法

由于生物质燃料的成份不同，再加上温度是一个大惯性环节，采用PID调节炉堂温度，达不到预期目标。为此，我们采用分档(通过对不同成份含量的生物质燃料进行燃烧测试，将料与风的配比进行分档)+微调的控制策略。实测数据如

档 位 低档 中档 高档料机转速（转/分） 450 600 720风机电压（伏） 145 170 200

下面是以调节送料速度和风机电压为例来说明如何实时更改生物质速度。

设送料的速度控制值放在STC89S52的EEPROM 1000H中，风机电压控制值放在1001H中，通过手机APP从蓝牙发送数据，STC89S52从蓝牙串口接收数据后，通过IAP技术修改EEPROM 0001H和0002H的值，数据具有掉电保存功能。部分程序如下：

4 结论

图2所示是手机APP（本APP是作者独立设计的）控制界面，通过该APP，不仅可以实时修改STC89S52的ROM存储器中的数据，而且可以将炉灶控制参数实时显示在APP中。用户可以方便地使用APP实修改炉灶参数和了解炉灶运行情况。

图2 生物质炉灶参数调节手机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

杨帆（1995—），男，湖南岳阳人，现就读于邵阳学院信息工程系电子信息工程专业。

湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目（湘教通〔2016〕283号）。

江世明（1965—），男，湖南邵阳人，副教授，硕士生导师，研究方向：嵌入式应用系统设计。