进入21世纪,环境保护压力和社会持续发展已经成为我国迫切需要解决的难题,能源以及资源的有效利用对社会经济的可持续发展起着至关重要的作用。自从能源危机以来,人们对石化能源的储量做过种种估算与推测,比如石油、煤炭、天然气,最终科研专家得出一致结论,即化石燃料将被开采殆尽。生物质能被称为第四大能源。生物质成型燃料对于实现能源有效利用和能源结构的调整,解决温室效应问题起到了很大的推动作用。基于多年来各界学者在此方面总结出的理论经验,本文自行研制了功率为10kW的小型秸秆生物质成型燃料锅炉。近年来农村剩余大量秸秆无法处置,不得不进行焚烧处理,从而造成环境污染,能源浪费。本文自行搭建实验台,准备实验设备,系统地进行了秸秆生物质锅炉的热工特性和排放特性的研究,并利用CFD软件对炉膛内燃烧室部分进行了冷态和热态的数值模拟计算,模拟燃烧室设计的合理性并用实验进行了验证。本文设计的锅炉为小型生物质成型燃料锅炉的研制、改造和实际运行提供了参考依据。本文具体研究内容如下:(1)对秸秆生物质颗粒燃料进行燃料特性分析,并对数据进行整理分析,得到秸秆生物质颗粒燃料发热量、工业分析值等;(2)采用CFD软件对本文秸秆生物质成型燃料试验锅炉的炉内燃烧情况进行模拟分析,验证推论的合理性。通过必要的简化和假设,对计算区域采用非结构化网格进行网格划分,选取合理的气体湍流流动模型、气体湍流燃烧模型、辐射换热模型、挥发分析出模型,计算出燃烧室内温度场、压力场、速度场和组分浓度场,并进行分析研究,根据试验情况推理出较为理想的工况。(3)综合考虑秸秆生物质成型燃料的燃烧特性和农村市场需求,研制出功率为10kW、炉膛内燃烧室温度在600~900℃、燃用秸秆成型颗粒的小型生物质锅炉并进行了热工实验。在结构不变的情况下,反复调整工况,探索出能达到设定目标的工况范围。通过改变一次风、二次风的风速和燃料的供给速度,研究确定较优的运行工况。