自21世纪以来,环境保护的压力与社会的可持续发展已成为我国迫切需要解决的问题。资源的有效利用对我国经济的可持续发展起到至关重要的作用,自能源危机以来,各界的学者一致认为,化石燃料即将被开采耗尽。生物质能源是第四大能源。生物质成型燃料的利用可有效调整我国的能源结构,促进能源的有效利用,并缓解温室效应。我国大部分地区冬季室内都需要取暖,取暖的能源多为煤炭和天然气等不可再生能源,而我国可再生的生物质资源丰富,有效利用生物质能源可极大地缓解能源紧张的局面,本文设计一种功率为5kW自动进料的家用生物质成型燃料燃烧器。1)生物质颗粒燃料的燃烧特性分析。首先,对原态生物质燃料和生物质成型颗粒燃料的燃烧理论及燃烧特性进行简要概述;其次,分析稻秆、玉米秆、棉杆三种颗粒燃料的燃烧特性,为研制取暖用生物质颗粒燃料专用的燃烧器提供科学依据。2)生物质成型燃料燃烧器的结构设计。由燃料低位发热量及设计燃料利用率,确定燃料进给量;为解决燃料进给过量与进给不足,采用滚筒进料装置;为保障燃烧器运行时的安全及燃烧器内的清洁,采用抽风装置为空气进入燃烧器提供动力;炉膛由炉膛壁与燃烧盒组合而成,采用三次进风方式,增大炉膛内气流扰动大小,提高燃料燃烧效率,且三次进风口在燃烧盒底部与两侧,可通过改变进风口面积比与燃烧盒形状来影响燃烧器的工作状况等。3)数值模拟。通过改变进风口面积比的不同及燃烧盒形状,调节炉膛内气体扰动从而影响燃烧器工作状态。建立各不同燃烧盒规格的燃烧器炉内空气流动的3D模型,再运用CFD软件Fluent模拟出不同结构下生物质燃烧器内流场分布。模拟得出:在进风口面积比为0.7:0.2:0.1时,带漏斗形燃烧盒下,炉膛气流分布集中且温度达到最高,即此时燃料燃烧更充分。4)组装样机,改变燃烧盒规格,进行多工况试验,观察燃烧状态,采集各结构下炉膛温度的变化,与模拟结果对比得到:炉膛内温度的试验值与模拟值误差均小于10%,满足实际工程需求,证明工况三为最佳工况,从而确定燃烧盒结构。在此条件下对燃烧器的性能进行测量,得到三种生物质颗粒燃料的燃烧效率均大于95%,燃料利用率达到85%以上,通过延长排烟管的长度,可有效减低排烟热损失,在排烟管长度大于6m时,燃料利用率可达到90%以上,符合燃料高效利用的要求。