集體炊事沼氣生物質燃燒機的試驗研究
  沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳。甲烷是一種火焰傳播速度非常小的可燃氣體，二氧化碳是隋性氣體，兩者混在一起就使沼氣的火焰傳播速變更小，燃燒時不易穩定，常發生離焰或脫火。這不但浪費了大量的沼氣能，而且還污染了環境。近幾年來，對家用沼氣灶進行了大量究研，在燃燒方面得到合理的解決。但是熱負荷較高的生物質燃燒機（例如沼氣食堂灶燃燒器），當沼氣一空氣}昆合氣；藐速度增加時，就容易發生離焰或脫火，甚至吹熄。通常使用的燃燒器均滿足不了要求。
 近年來，在可燃混合物的高速氣流中采喟鈍體來使火焰穩定的研究受到了高度重視。人們對鈍體的各種特性進行過較多的研究，對鈍體穩燃的物理模型和數學模型也作了一些探索，但對于沼氣的鈍體穩燃器的研究，l:l未見報道。為此，我們研究了鈍體對招氣燃料的穩燃作用，以解決沼氣燃燒不穩定的問題，從而提高沼氣能的有效利用程度。
 二、火焰穩定性的結構模型和理論分析
 當高速的可燃氣流沿鈍體鏡流時，在鈍體的背后將會產生一個反向的壓力梯度，形成一個回流區。通過鈍體兩向流動的圖解模型(如圖1)可以看幽：回流區和可燃氣之間韻能量交換造成了火焰穩定的條件。在可燃氣流和回流區之間存在著質量、動量和能量變換，這種交換發生在垂直于回流區的邊界上。在邊界上有一個著火點R，R點后的氣流具有較高的溫度，即火焰溫度Tf，而回流區溫度Tr低于Tf，因此，在RF線上有熱量交換，火燃將熱量傳遞給回流區；在R點以前的可燃氣流具有較低的溫度To，Tr>To，因而在回流區的煙氣沿OR線將熱量傳給可燃氣流。當這兩部分的熱量相等時，火焰即在R點處穩定下來。如果火焰向回流區傳遞的熱量大于回流區傳遞給可燃氣流的熱量，則著火點前移，反之后移。
  從上述回流區熱平衡的物理過程分析可知，由于鈍體的存在，給著火提供了一個穩定的熱源。
  回流區的幾何尺寸(長寵L和寬度d)可決定它的體積VR，即： VR-FRV．L．d
  式中：L-回流區長度：
  d-回流區寬度（即鈍體寬度）：
  FRV-回流區形狀因素。
  回流煙氣在回流區內平均停留時間tr
為：  PrVR
  tr-
  ‘  m
  式中：p，一回流煙氣的平均密度；
  m-質交換量。
 BoVina(19s9年)研究指出：tr-垤弋等
 式中：K-無因次停留時間，且K=104，此值對于鈍體尺寸在較大的范圍內均適用；
  Uo-可燃氣體的流速。
  刪回流區和可燃氣流之間通過整個邊界的質交換量為：
  pr旦墜一—墜量墾旦L-U彳
  Dl=_tr
  于是我們可得到火焰區與回流區的熱交換量（通過RF邊界）為：
qfr=￡！KRRv(L-Xi)Uo(CPfTf-CPrTr’
  回流區與可燃氣流的熱交換量（通過OR邊界）為：
qro-—旦rFRLX，Uo(CprTr-CpoTo)
  當可燃氣流著火所要求的熱量超過回流區所吸收的熱量，火焰就吹熄。為了維持火焰的穩定，在回流區必有一個熱平衡，即：
  qro-qfr
  最后可得火焰穩定的條件為：
  Xi  CPfTf-CPrTr
  -L5-CPfTf-CP。T。
  式中：Tf、T，、To-分別為火焰、回流煙氣、可燃氣流的絕對溫度；
  CPf、CPr.CPo-分別為火焰、回流煙氣、可燃氣流的比熱；
  Xi-著火距離，
  根據Williams（lg65年）研究指出：
 \i=U20．錛
  式中：WT-反應速度
圖l 回流區和火焰穩定性模要
三、生物質燃燒機的結構原理與技術性能
  為了保證沼氣在較高熱負荷下穩定燃燒，在生物質燃燒機頭部裝有鈍體（即蓋板）。蓋板可自由上下調節縫隙高度。當沼氣中甲烷含量增加，即沼氣熱值上升，則縫隙面積要減小，將縫隙高度下降，以保證火焰穩定。反之，將縫隙高度升高。在鈍體下部設有8個氣流孔，目的是使氣流均勻分配，同時保：證每個孔有足夠的二次空_i。我們對8個孔分別采用(p3.+3.5.巾4不同孔徑進行試驗，得出頭部能量損失系數最小、火焰清晰的孔徑為中4。最后選用中41i流孔8個。生物質燃燒機頭部和引射器的結{見圖2。燃：燒器的全貌見圖3。
圖3 燒燃器全貌燃燒器分6管、5管、4管、3管四種
規格，性能見下表
  泣：雌t器一定要與傳熱效果抒的磚砌食堂讓_}丌配合，燥。E燃筆器具有較高的熱效3和燃燒效率．燃燒器前沼氣壓力：100-7水柱；一次空氣系數：65czo；單管燃燒器額定熱負荷：3000千卡／H單管燃，I!毛器噴咀了L徑：2.6毫米。
 四、幾點結論
 1．著火提前。由于鈍體的存在，產生了一個回流區，給沼氣著火提供了一個穩定的熱源，這就使沼氣有可能在短暫的時間內及時著火，使著火提前并放出大量的熱量，因而給沼氣的穩定燃燒提供了有利條件。
  2．提高熱負荷。沼氣燃燒器熱負荷的提高意味著沼氣流量的增大，沼氣流量的增大導致燃燒器火孔出口速度的提高，就會引起燃燒火焰的離焰或脫火，甚至吹熄。但是采用了鈍體，有可能大大提高燃燒器的熱負荷而不發生火焰吹熄的現象。
  3．增大一次空氣系數。通常使用的沼氣燃燒器，當一次空氣系數大于0.8時，會出現燃燒不穩定現象，如果燃燒器頭部裝有鈍體，有可能增大一次空氣系數，這樣有利于燃燒火孔熱強度的提高，是解決沼氣高強度燃燒的有效措施之一。
  4.減少煙氣中一氧化碳含量。在燃燒器頭部裝有鈍體，沼氣就可在高熱負荷、高一次空氣系數下燃燒，燃燒乜必然完全，則煙氣中一氧化碳含量可大幅度下降，減少環境污染。