1、学士学位毕业设计基于 TRIZ 理论的户用型生物质气化炉具设计学生姓名：学 号：20064024636指导教师：所在学院：工程学院专 业：机械设计制造及其自动化中 国 大 庆2010 年 6 月黑龙江八一农垦大学本科毕业设计I摘 要根据生物质燃烧特点，研究生物质高效清洁燃烧技术，开发出了与生物质成型燃料配套的户用炊事炉具。炉具采用上吸式气化技术（逆流式气化） ，气化产物直接燃烧。做到了结构简单、操作方便、成本低廉、热效率高、炊事火力强，污染排放量能达到北京市环保标准。为在广大农村推广使用创造了条件。运用市场调查问卷法了解现有产品特点，及消费者满意度和对产品的新的需求；运用文献资料法了解国内外全
2、行业的发展状况，掌握发展趋势；运用数理统计软件，采用统计学方法，对消费者的消费行为进行分析；运用所学的专业理论知识：艺术设计学、人机工程学、机械基础学、现代工程材料学、建筑学、技术美学、现代加工工艺学等对所设计的产品进行综合分析、改进以达到最佳设计要求。运用计算机三维软件建模、渲染，在形体、色彩、材质等方面分析出最佳方案。制作模型，进而改进人机尺寸使其符合实际要求。采取平面广告和影视广告两种推广方式以达到好的销售效果。关键词：TRIZ 理论；生物质；炉具 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计IIAbstractAccording to the characteristics of biomass b
3、urning，graduate students clean combustion technology material，developed and biomass fuel molding in supporting the kitchen stove。Biomass stoves do simple structure, convenient operation, low cost, high thermal efficiency, cooking fire，pollution emissions can reach Beijing environmental standards. In
4、 the vast rural areas to promote the use of creating the conditions.Using the questionnaire survey about current market product, and customer satisfaction and the new demand for products; By using the methods of documentation and understand the whole industry development, the development trend of ma
5、ster; Using the theory of knowledge: art design, ergonomics, machine learning, modern engineering materials science, architecture, technology, modern processing technology aesthetics design of products on the comprehensive analysis and improvement to the best design requirements. Using the computer
6、modeling and rendering 3d software, in form, colourful, material analysis, etc gives optimal plan. Making model, then improved human-computer size makes it accord with the actual requirement. On the final product packaging design, Take plane advertisement and television advertising two ways to achie
7、ve good sales promotion.Keywords Biomass； Stoves； TRIZ theory黑龙江八一农垦大学本科毕业设计III目 录摘 要 I目 录 III绪 论 V1 课题论证 11.1 课题的建立 .11.2 对产品现有状况的分析 .11.3 设计想法和理论支持 .31.4 设计目的 .41.5 设计原则 .42 市场调研部分 52.1 生物质能资源的特点 .52.2 国内外生物质能的利用现状 .52.3 对生物质炉具发展及现状的分析 .62.3.1 对于 TRIZ 理论发展的调研 .62.3.2 对于国内生物质炉具的调研 72.3.4 产品的定位 .102
8、.3.5 基于 TRIZ 理论的生物质气化炉具的设计方案 102.4 对生物质炉具方案可行性分析 112.4.1 技术方面的分析 .112.4.2 经济方面的分析 .112.5 设计思路分析 122.5.1 从功能方面分析 .122.5.2 从市场方面分析 .122.6 用户要求调研分析 132.6.1 调查问卷 .133 功能原理的分析 .153.1 主要功能和辅助功能的分析 154 生物质燃气灶具的性能研究 .154.1 燃气灶具基本性能参数的测定 164.1.1 试验装置和方法 .164.1.2 试验结果与讨论 .184.2 灶具热效率与燃烧火势的关系研究 204.2.1 燃烧火势的定义
9、 .204.3 烟气中污染物排放量的测定 224.3.1 试验装置和方法 .224.3.2 试验结果和讨论 .244.4 生物质气体与氧气的消耗量 25黑龙江八一农垦大学本科毕业设计IV5 生物质炉具图 .275.1 市场上炉具图 275.2 生物质炉具方案的评价 306 人机关系的分析 .336.1 人机尺寸设计 337 材料的说明和选择 .337.1 材料选择分析 337.1.1 钢化玻璃台面材料的分析 .337.1.2 钢化玻璃的优点 .337.1.3 无机矿物质涂料的分析 .347.2 成型加工工艺的分析 348 结构的设计 .348.1 结构创新点 348.2 炉具三维图 359 色
10、彩方案的分析 .409.1 颜色与年龄的分析 409.2 色彩方案分析 419.2.1 第一组色彩方案 .419.2.2 第二组色彩方案 .419.2.3 对最终色彩的分析 .4110 对最终方案的评价 4110.1 外形评价 .4110.2 色彩评价 .4110.3 功能评价 .4110.4 人机评价 .4211 广告方案 4211.1 平面广告设计 .4211.2 影视广告方案 .4212 市场推广与营销 4312.1 生物质汽化炉具的市场推广 .4312.1.1 市场分析 4312.1.2 生物质汽化炉具消费现状及心理分析 4312.1.3 营销策略 4412.1.4 广告策略 44结
11、论 .45参 考 文 献 .46致 谢 .48黑龙江八一农垦大学本科毕业设计V绪 论能 源 危 机 迫 在 眉 睫 ， 世 界 经 济 的 现 代 化 ， 得 益 于 化 石 能 源 ， 如 石 油 、 天 然 气 、煤 炭 与 核 裂 变 能 的 广 泛 的 投 入 应 用 。 因 而 它 是 建 筑 在 化 石 能 源 基 础 之 上 的 一 种 经济 。 然 而 ， 由 于 这 一 经 济 的 资 源 载 体 将 在 21 世 纪 上 半 叶 迅 速 地 接 近 枯 竭 。 石 油储 量 的 综 合 估 算 ， 可 支 配 的 化 石 能 源 的 极 限 ， 大 约 为 11801510
12、 亿 吨 ， 以 1995年 世 界 石 油 的 年 开 采 量 33.2 亿 吨 计 算 ， 石 油 储 量 大 约 在 2050 年 左 右 宣 告 枯 竭 ，天 然 气 储 备 估 计 在 131800152900 兆 立 方 米 。 年 开 采 量 维 持 在 2300 兆 立 方 米 ，将 在 5765 年 内 枯 竭 。 煤 的 储 量 约 为 5600 亿 吨 。 1995 年 煤 炭 开 采 量 为 33 亿吨 ， 可 以 供 应 169 年 。 铀 的 年 开 采 量 目 前 为 每 年 6 万 吨 ， 根 据 1993 年 世 界 能源 委 员 会 的 估 计 可 维 持
13、到 21 世 纪 30 年 代 中 期 。 核 聚 变 到 2050 年 还 没 有 实 现的 希 望 。 化 石 能 源 与 原 料 链 条 的 中 断 ， 必 将 导 致 世 界 经 济 危 机 和 冲 突 的 加 剧 ，最 终 葬 送 现 代 市 场 经 济 。 事 实 上 ， 近 10 年 来 ， 中 东 及 海 湾 地 区 与 非 洲 的 战 争 都是 由 化 石 能 源 的 重 新 配 置 与 分 配 而 引 发 。 这 种 军 事 冲 突 ， 今 后 还 将 更 猛 烈 、 更 频繁 ； 在 国 内 ， 也 可 能 出 现 由 于 能 源 基 地 工 人 下 岗 而 引 发 的
14、许 多 新 的 矛 盾 和 冲 突 。 总 之 ， 能 源 危 机 迟 早 会 爆 发 ； 它 的 爆 发 将 具 有 爆 炸 性 ！生 物 质 是 指 通 过 光 和 作 用 而 形 成 的 各 种 有 机 物 ， 包 括 所 有 的 动 植 物 和 微 生 物 。而 所 谓 生 物 质 能 （ biomass energy ） ， 就 是 太 阳 能 以 化 学 能 形 式 贮 存 在 生 物 质 中的 能 量 形 式 ， 即 以 生 物 质 为 载 体 的 能 量 。 它 直 接 或 间 接 地 来 源 于 绿 色 植 物 的 光 合作 用 ， 可 转 化 为 常 规 的 固 态 、 液
15、 态 和 气 态 燃 料 ， 取 之 不 尽 、 用 之 不 竭 ， 是 一 种 可再 生 能 源 ， 同 时 也 是 唯 一 一 种 可 再 生 的 碳 源 。 生 物 质 能 的 原 始 能 量 来 源 于 太 阳 ，所 以 从 广 义 上 讲 ， 生 物 质 能 是 太 阳 能 的 一 种 表 现 形 式 。 目 前 ， 很 多 国 家 都 在 积 极研 究 和 开 发 利 用 生 物 质 能 。 生 物 质 能 蕴 藏 在 植 物 、 动 物 和 微 生 物 等 可 以 生 长 的 有机 物 中 ， 它 是 由 太 阳 能 转 化 而 来 的 。 有 机 物 中 除 矿 物 燃 料 以
16、 外 的 所 有 来 源 于 动 植物 的 能 源 物 质 均 属 于 生 物 质 能 ， 通 常 包 括 木 材 、 及 森 林 废 弃 物 、 农 业 废 弃 物 、 水黑龙江八一农垦大学本科毕业设计VI生 植 物 、 油 料 植 物 、 城 市 和 工 业 有 机 废 弃 物 、 动 物 粪 便 等 。 地 球 上 的 生 物 质 能 资源 较 为 丰 富 ， 而 且 是 一 种 无 害 的 能 源 。 地 球 每 年 经 光 合 作 用 产 生 的 物 质 有 1730亿 吨 ， 其 中 蕴 含 的 能 量 相 当 于 全 世 界 能 源 消 耗 总 量 的 10-20 倍 ， 但 目
17、 前 的 利 用率 不 到 3%。生 物 质 能 一 直 是 人 类 赖 以 生 存 的 重 要 能 源 ， 它 是 仅 次 于 煤 炭 、 石 油 和 天然 气 而 居 于 世 界 能 源 消 费 总 量 第 四 位 的 能 源 ， 在 整 个 能 源 系 统 中 占 有 重 要 地位 。 有 关 专 家 估 计 ， 生 物 质 能 极 有 可 能 成 为 未 来 可 持 续 能 源 系 统 的 组 成 部 分 ，到 下 世 纪 中 叶 ， 采 用 新 技 术 生 产 的 各 种 生 物 质 替 代 燃 料 将 占 全 球 总 能 耗 的40 以 上 。目前市场上利用生物质能的主要有户用生物
18、质气化炉， 户用生物质成型燃料炉，户用生物质多功能炉具，由此，生物质气化炉具是本设计加紧研究的重大课题。生物质气化集中供气技术的推广应用是一项新兴的事业,对于消化农村大量剩余秸秆,减少环境污染,改善农村用能结构,促进农业可持续发展具有重要意义。作为该技术重要组成部分的生物质燃气灶具,是实现用气的终端设备 ,直接影响到用户的用气效果。使用没有经过正规设计计算和实验研究而简单改装成的灶具,不仅浪费能源,而且造成环境的二次污染,甚至会出现安全事故。鉴于此 ,1998 年河南省重大科技攻关项目“新型生物质气化系统的研究与开发”中的子课题 “生物质燃气专用灶具的研制”,就是要针对生物质燃气的燃烧特性,研
19、制出一种达到和超过 GB16410 家用燃气灶具标准要求的生物质燃气专用灶具。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 1 - 1 课题论证1.1 课题的建立什么样的炉具才是最高效节能环保炉具，怎样才能更好的利用能源，这正向每一位为环境担忧的人士发出疑问，如果单凭利用煤气或者天然气来进行日常的生活，那么每天排出的废气会污染环境而且所用的能源是不可再生的资源，随着时光的飞逝以及人口的增长早晚有一天会用尽的，怎样才能既不污染环境又可以永久的利用能源，恐怕是当前最最重要的要解决的问题了，随着人们对环保认知提高，并且渐渐由被动变为主动，需求更趋多元化和理性化，对安全环保、高效节能、产品质量等提出了更高要求，对
20、价格、品牌及售后服务有了更全面的综合考虑，因此更为专业环保的生物质炉具设计正在被广泛的需求，以此来满足广大消费者。1.2 对产品现有状况的分析我国 13 亿人口，有着成千上万的家庭，而家庭做饭所需的炉具是一个相当大的数量，但是，我国生物质汽化炉具市场中所占的比重仅为 5%左右，有品牌的生物质炉具生产厂家不到 50 家，而且还有相当一些假的生产厂家，这与约占 5/1 人口的家庭的比例极不相称，反之也说明市场的巨大潜力和空间。最近的一项国内城市生物质炉具市场调查表明，约有 4/5 的家庭，使用炉具，46%的家庭有购买生物质炉具的欲望，可见生物质炉具市场有待进一步开发适销产品。 国内的生物质炉具，无
21、论在产品还是在市场环节都存在很多问题，表现在以下几方面：（1）国内品牌缺乏市场培育过程生物质炉具虽然在整个炉具市场中份额不大，但竞争激烈。目前，国外品牌的生物质炉具占国内市场的 30%，在国内厂家占有的 70%市场份额中，只有 30%黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 2 - 拥有品牌，70%处于无品牌竞争状态。除北京和上海等大城市外，国内多数消费者在购买生物质炉具时不崇尚品牌。品牌效益还未显现，现在没有一家生物质炉具企业能在市场上占有主导地位，在全国市场形成霸主地位。因此，目前，品牌、价格、质量之间没有明显的因果关系。（2）品牌价格合理性未得到消费者普遍认可生物质炉具大体分为镶嵌试和台试的两大
22、类。台式灶具:双灶钢化玻璃台面一般尺寸 72X40，不锈钢台面 71X40 ， 单灶钢化玻璃台面一般尺寸 33X43 ，不锈钢台面 37X28镶嵌灶具，双灶钢化玻璃台面一般尺寸 73X41 ，不锈钢台面 74X43 ， 单灶钢化玻璃台面一般尺寸 37X28，一般家用灶具寿命 8 年。 国外生物质炉具的价格较高，但其技术已经成熟，国内的生物质炉具价格虽相对于国外的低，但其技术水平没有国外的成熟，所以国内 生物质炉具价格的合理性得到质疑，也在情理之中。这需要企业和消费者共同的努力，才可以改变这种对峙状况。（3）产品出现假货目前国内的生物质炉具市场中，产品出现假货。市场上 出现了打着生物质汽化炉具的
23、名声卖假货的现象，有很大一批消费者受骗上当，对整个生物质炉具市场产生了严重的消极影响，广大消费者对生物质炉具产生了怀疑态度，不过在今年的广州、深圳和东莞的生物质炉具展览会上，已出现了 一批又实力了生产厂家对整个生物质炉具领域有带动作用，预示着生物质炉具 市场正在走向成熟。（4）产品设计水平良莠不齐在今年的几大展览会上，许多大企业纷纷上马生物质炉具 ，一时烽烟四起。但仔细看来，大多产品依然雷同，差异化不明显。共同的特点是外观略有差异，但家具内部功能单一。另外色彩过于鲜艳，不符合色彩的科学适用原则，只注重了色彩的视觉冲击力，而不懂得色彩对人的危害性，尤其是妇女影响。安全性不够，在设计中重视了造型，
24、而忽略了安全性和便利性。总之，产品设计问题我认黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 3 - 为是最突出的问题，这个问题不解决，生物质炉具市场也很难得到健康、快速的发展。（5）研究水平较低我国没有专门生物质设计研究机构和专业人士的培训基地。同时，企业在对生物质炉具的研究上也投入不足。为了急功近利，往往很少有厂家花力气和财力研究消费的对象一一妇女，关注他们的生存空间，生活习性，学习对生物质炉具的要求，储藏种类和数量，以及他们的消费行为、影响因素和接收信息的渠道等，其实这些无不影响生物质炉具的设计、生产、营销和服务质量。研究市场、研究产品的使用者，是开发产品前的最重要的第一件事，希望企业重视。另外，国内
25、生物质炉具的设计师几乎没有，大多是国外引进的技术，因此没有积淀，出现目前的问题也不足为怪。成长需要时间，更需要摔打和失败，我相信几年之后才华横溢的炉具设计师就会脱颖而出。以上阐述了我国生物质炉具中存在的种种问题。既然是问题，力争改正和调整，必将会有新的进步。1.3 设计想法和理论支持生物质炉具在满足其使用价值的同时，还应具备一下几点特点：（1）高效性和节能型；（2）舒适性和环保性；（3）安全性和可靠性。颜色上避免过于艳丽，颜色越深的涂料中含重金属的成分越多，污染越大，尤其是铅污染。材料上选的钢化玻璃台面或绿色环保材料，以钢化玻璃为主，绿色环保材料为辅，这种材料有利于使用者身体健康。1.4 设计
26、目的在飞速发展的 21 世纪，每一位有环保思想的人都想给自己的孩子留下美好的黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 4 - 蓝天，生物质炉具，无疑成为最为直接的表现手段，什么样的炉具才是最环保高效节能的炉具，这正向每一位使用者发出疑问，如果单凭利用煤气，天然气或者液化气来进行日常的生活，那么每天排出的废气会污染环境而且所用的能源是不可再生的资源，随着时光的飞逝以及人口的增长早晚有一天会用尽的，怎样才能既不污染环境又可以永久的利用能源，恐怕是当前最最重要的要解决的问题了，随着人们对环保认知提高，并且渐渐由被动变为主动，需求更趋多元化和理性化，对安全环保、高效节能、产品质量等提出了更高要求，对价格、品牌
27、及售后服务有了更全面的综合考虑，因此更为专业环保的生物质炉具设计正在被广泛的需求，以此来满足广大消费者。另外，国内专职生物质炉具的设计师几乎没有，大多是从国外引进的技术设计的，因此没有积淀，较欧洲国家相比较为落后，我们要改变这种现状，在生物质炉具领域有所突破。1.5 设计原则（1）结构合理，使用方便，点火容易，上火快；（2）安全卫生，热性能稳定；（3）适应使用者生活习惯和燃料要求，造价低，实用耐用。2 市场调研部分2.1 生物质能资源的特点植物利用光合作用,捕获太阳能将其转化为化学能存储在有机体中,并通过各种不同的转化途径,将这些取之不尽、用之不竭的能量转化为电、热以及其它各种形式的能源,这种
28、可用于产生能源的有机物资源被统称为生物质(biomass)。生物质(biomass)包括木质素(木块、木片、木屑、数枝等)、农业废弃物、水生植物、油料植物、有机物加工废料、牲畜粪便等,生物质资源极其丰富,世界上每年生物质产量约 1460 亿 t。生物质能具有可再生,低污染,分布广泛等特点,与煤炭等化黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 5 - 石燃料相比,生物质能源还具有硫、氮含量低、灰分小等特点。生物质在生长过程中通过光合作用吸收 CO2,在其作为能源利用过程中,排放的 CO2又有效地通过光合作用而被生物质吸收,因而,其产生和利用过程构成了一个 CO2的封闭循环。生物质中的碳来自空气中流动的 C
29、O2,参与植物的光合作用和燃烧反应的可逆循环利用过程。即CO2+H2O+太阳能叶绿素(CH2O)+H2O(CH2O)燃烧 CO2+热量(CH2O)表示生物质生长过程中吸收的碳水化合物的总称。如果以上两个反应速度有合适的匹配,CO2 甚至可以达到平衡,因此整个生物质能循环就不会引起全球变暖。这对于缓解日益严重的“温室效应”具有特殊的意义。2.2 国内外生物质能的利用现状研究开发利用生物质能这种可再生能源已经成为了世界各国的一项重要任务。在德国,生物质被用来和煤混用用于发电、产气等。英国建立了要在十年之内国家电力需求的 10%来自生物质的目标。欧盟在 1998 年白皮书上提出,到 2010 年生物
30、质能利用,占能源消耗总量的 12%,是 1998 年的 5.6%的 2 倍还多。法国建立了要在2 年之内将生物质燃料的产量提高 3 倍的目标,使能源作物种植面积达到 100 万公顷,并最终成为欧洲生物质燃料生产的第一大国。有不少国家都制定了相应的开发研究规划,例如,日本的新阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等。有科学家预言,至 2050 年,生物质能源将提供世界 60%的电力和 40%的液体燃料(植物石油、酒精),使全球 CO2 的排放量大幅度减少,生物质能有可能成为未来可持续发展能源系统中的主要能源。生物质能在我国是仅次于煤炭、石油和天然气的第四位能源资源,占全
31、部能源消耗总量的 20%。但长期以来,生物质能在我国商业用能结构中的比率极小,其主要是作为一次能源在农村利用,约占农村总能耗的 70%左右。而我国目前生物质能利用的主要方法是传统的炉灶直接燃烧,其转换效率仅为 10%20%,浪费严重,并且造成环境污染。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 6 - 2.3 对生物质炉具发展及现状的分析2.3.1 对于 TRIZ 理论发展的调研国内外 TRIZ 理论研究和应用概况TRIZ 理论在前苏联创建后,显示出强大的生命力,TRIZ 理论经过半个多世纪的发展、完善及与其它先进创新理论方法的集成,已经成为一套解决新技术、新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系。它以
32、其良好的可操作性、系统性和实用性在全球的创新和创造学研究领域占据着独特的地位。现在,TRIZ 理论已在俄罗斯、美国、欧洲、日本、韩国等国家和地区受到高度重视,其研究与应用获得很大的普及和发展,大大提高了创新的效率,并且已为众多知名企业取得了显著的效益。据统计,应用 TRIZ 理论与方法,可以增加 80%100%的专利数量,并提高专利的质量;可以提高 60%70%的新产品开发效率;可以缩短产品上市时间 50%。经过实践的检验,TRIZ 理论的应用领域不仅限于工程技术,而且还可拓展到管理和社会、家庭等广泛的方面。全世界现在每年都召开 TRIZ 理论的学术会议,开展研究应用的探讨。许多国家和地区也纷
33、纷建立 TRIZ 网站,传递交流有关信息。我国 TRIZ 理论的研究和应用还刚刚开始起步。在 20 世纪,我国几乎没有TRIZ 理论方面的论文发表。进入 21 世纪,特别是最近几年,我国少数大学和企业的一些专家学者开始引进 TRIZ 理论,开展了相关的研究和应用工作,并发表了有关论文,编著了有关书籍。这方面工作走在前列的大学有河北工业大学、清华大学、复旦大学、上海交通大学等,企业有亿维讯科技有限公司、中兴通讯公司、UT 斯达康通讯有限公司以及制造业方面的一些公司,如中国船舶、中国兵器、中国航天等。河北工业大学在 TRIZ 理论研究和应用方面做了较多的工作,该校檀润华教授还编著了发明问题解决理论
34、一书。近年来,国家科技部强调在科技创新工作中要实现思维创新、方法创新和工具创新,开始高度重视 TRIZ 等创新理论方法的研究推广应用,要求在企业中开展技术创新方法的培训。2007 年 8 月,国家科技部已经正式批准黑龙江省和四川省为“科技部技术创新方法试点省”。2008 年 4 月,黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 7 - 全国性的技术创新方法的培训工作也已开始启动。浙江省已被科技部批准为技术创新方法培训工作试点省。黑龙江省现已建立开通了 TRIZ 网站(http:/ TRIZ 理论的研究应用产生巨大的推动作2.3.2 对于国内生物质炉具的调研 从 20 世纪 80 年代初开始，我国生物质气化
35、技术一直受到政府和科技人员的重视，“七五”和“八五”期间取得了较大进展。我国自行研制的集中供气系统已进入实用化试验及示范阶段，山东能源研究所研制的 XFF 系列秸秆气化炉在农村集中供气应用中获得了一定的社会、经济效益；大连市环境科学设计研究院用研制的 Lz 系列生物质干馏热解气化装置建成了可供 l000 户农民生活用燃气的生物质热解加工厂。 然而，目前的集中供气系统普遍存在着所的“大马拉小车”问题，即许多气化工程欠户现象严重，达不到设计要求的户数，使生物质气化设备的利用率降低，并且焦油问题难以根绝，致使大型输气管网易堵塞，拆卸和清洗不便，气化站运营和维护成本及难度都很高 ，燃气的热值和气化强度
36、依然偏低，不能充分满足用户使用要求。党和政府对生物质能开发利用的高度重视，给户用生物质炉具的发展带来了机遇。使越来越多的人们更加关注这个产业的发展。我国户用生物质炉具是个朝阳产业，尤其是户用高效低排放生物质炉具必将在生产数量、产品质量、加工能力等方面，都占据着很大的优势，尤其是在温室气体减排、改善室内空气质量和社会主义新农村的建设中，将发挥着重要作用我国小型户用型生物质气化炉具的研究开发也在逐步发展，基于党和政府对生物质能开发利用的高度重视，因此给户用型生物质气化炉具的发展带来了机遇。户用型生物质气化炉具相对于传统的粗燃烧炉具在生产数量、产品质量、加工能力等方面都占据着很大的优势，户用型生物质
37、气化炉具是目前农户使用比较理想的生活设施，对于解决农村的节能减排、改善室内空气质量等问题有着重要的现黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 8 - 实意义。随着研究的深入，形成了多个系列的户用炉型，可满足多种物料的气化要求，在生产、生活用能、干燥、供暖等领域得到利用。如中国农业机械化科学研究院研制的 ND 系列户用型生物质气化炉，用气化产出气烘干农林产品，设备简单，投资少，热效率高，对于个体户用及小型企业有很高的使用价值。虽然，生物质气化炉具的生产目前已初具规模，但要真正实现普遍化，还有一些技术障碍亟待解决。2.3.3 对于国外生物质炉具的调研欧洲的生物质成型炉具非常成熟，生物质能源在可再生能源中占
38、 51%，而其中 85%是用于家庭取暖，15%用于发电。欧洲最早使用生物质炉的是在一些拉丁语国家，特别是法国，但他们使用的主要目的并不是取暖炊事，而仅仅是娱乐，在欧洲的中部和东部流行了几十年的生物质炉设计的常常具有瑞典，挪威或意大利特色，具有非常高的审美特色，现在，随着生物质颗粒的发展，奥地利地区的技术慢慢具有领先地位，主要应用的自动化技术有自动进料，自动调节，自动清理灰尘等。在 2003 年，生产生物质颗粒的厂商有 70 多家，而到 2006 年，已有 300多生产。法国有 100 万吨的生物质燃料生产，其中 88%用于家庭。奥地利 80%的化石能源需要进口，但 50%的国土面积是森林，所以
39、从 1990 年到 2001 年，生物质取暖增长了六倍，一套生物质颗粒采暖系统要 2500 欧元左右，生物质颗粒大约150 欧元/吨，政府通过免税，采暖系统价格可以减少 30%。在美国，由于石油价格的上升，冬天采用石油采暖的家庭支出将增加 27%，而采用天然气采暖的家庭支出增长达 40%，这时一些家庭开始购买生物质采暖炉作为补充采暖设备。美国生物质炉的价格是 17003000 美元，安装价格为170400 美元，颗粒的价格是 180230 美元/吨。在家中或商业中使用生物质系统可以获得减税优惠。在内布拉斯加州大学，整个学校每年使用 7000 吨生物质燃料，比使用传统能源成本可节省 30%。在印
40、度，有 250 家生产成型燃料的工厂，每年处理掉 3000 万吨废弃物，每吨黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 9 - 废弃物卖到 500 卢布。这些燃料主要用于军事基地，医院，社区，庙宇学校等。越南从 1996 年开始研究生物质能源，现在的生物质成型机器的能耗达0.11KW/h/kg0.13 KW/h/kg 每吨的生产成本为 1520 美元/吨。孟加拉国有大量的水稻种植废弃物，热压螺杆式成型机得到了大量应用。随着成型科技的进步和人们认识的提高，生物质颗粒炉具在农村和别墅地区有非常大的增长潜力。对于柬埔寨和老挝，90%的能源消费是木材和农作物秸秆等生物质能，关于农村能源的消费是老挝政府的八个战略
41、发展计划之一，受到全国的重视。2.3.4 产品的定位本产品为生物质炉具，在满足其主要功能的同时节能高效环保，外表精美，适合使用者使用，操作简单方便，安全可靠，适合户用使用。2.3.5 基于 TRIZ 理论的生物质气化炉具的设计方案工程案例：从气化炉出来的可燃气直接接入用户的炉具中燃烧，由于气化炉提供的可燃气不稳定，加上设计的是双炉灶炉具，燃烧时很容易出现燃烧火焰小燃烧不稳定现象，炉具容易得 “哮喘病” ，这时需要外接一个储气罐，来使可燃气燃烧，但是增加储气罐即增加了成本又占据使用面积还得隔一段时间进行储气，有没有简单、可靠、成本低廉的解决方案？缩小的问题：不对炉具做主要改动，实现可燃气的稳定燃
42、烧。系统冲突：为实现可燃气的稳定燃烧需要引入储气罐，但这使系统复杂化。建立矩阵关系：从 39 个通用工程参数中选择代表技术冲突的一对特性参数。（1）质量提高的参数：物体产生的有害因素（NO.31） ，减少对环境的污染。（2）带来负面影响的参数：可制造型(NO.32),新改进可能是制造困难。将上述两个通用工程参数 NO.31 和 NO.32 代入冲突矩阵，可以得到如下四条推荐的发明原理，分别为：NO.4 不对称 NO.17 维数变化 NO.34 抛弃与修复 NO.26复制。对 NO.17 和 NO.4 两条发明原理进行深入分析表明，可以将储气罐考虑在两黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 10 -
43、个相连的不同空间进行设计。问题模式：应利用系统中已有的要素实现稳定功能。冲突区域及资源分析：冲突区域是箱体。系统在该区域的唯一资源是炉头。理想解最终结果：炉具本身具有使可燃气的稳定燃烧得能力，即炉具内部设有储气槽。物理矛盾：为达到最佳燃烧效果，应将储气槽至气化炉具炉头下最高的氧化层（可达 1000） 。在经过实验之后发现，正是由于该区域温度较高，储气槽在炉头下会受影响，温度会升高，影响储气槽的品质，同时又爆炸的危险，严重影响气化炉具的使用寿命消除物理矛盾：应将储气槽设计成凸形状，并与炉头保持一定的距离，以降低炉头对应将储气槽的影响区域。工程方案：将储气槽选择在炉头下方，并设计成凸形状。该层已在
44、燃烧区域以外，燃烧释放的热量不会储气槽有影响。使储气槽与炉具合为一体，实现稳定的燃烧。2.4 对生物质炉具方案可行性分析2.4.1 技术方面的分析产品以燃烧煤气炉具和天燃气炉具及液化气炉具为设计思路进行设计改良，组装简单方便。在燃烧生物质气体时添加放氧气装置和储气槽，添加放氧气装置因为生物质气体在空气燃烧时氧气消耗大，氧气不足时燃烧不充分。添加放储气槽因为可燃气体在生物质气化炉内生成直接进入生物质炉具中气体密度不同和设计的是双炉灶的炉具使燃烧火焰不稳定，所以在生物质炉具内添加了储气槽。2.4.2 经济方面的分析原材料成本：产品钢化玻璃台面，成本较低，原色环保涂漆，较有颜色的涂黑龙江八一农垦大学
45、本科毕业设计- 11 - 漆更加经济适用。加工成本：钢化玻璃台面加工包括锯削、刨削、尺寸度量和画线、凿削、砍削、钻削、拼接，以及装配和成型后的表面修饰等；由于外部结构简单，可节约加工成本。技术成本：钢化玻璃台面采用的锯削、刨削、尺寸度量和画线、凿削、砍削、钻削等加工工艺；售后成本：提供优质的售后服务，所产生的人员、运输成本。制造工艺简单，原材料价格低，具有较好的发展前景。2.5 设计思路分析2.5.1 从功能方面分析生物质炉具，传统的炉具样式功能单一，不够节约空间。所设计的这款炉具，在样式上有了很大突破，是炉具与厨房的结合，设计美观使用安全方便，有很大的趣味性及观赏性。其结构简单，安装、拆卸都
46、很方便。生物质炉具大体分为镶嵌试和台试的两大类。2.5.2 从市场方面分析中国的家庭约占总人口的 20左右，据 2005 年全国人口抽样调查数据表明，中国约有 2 亿多家庭。目前我国的生物质炉具市场还仅仅停留在局限地从使用功能上开发研究的初级阶段，大多数生物质炉具只是国外生物质炉具的水版，缺乏自主创新能力，忽视了从家庭主妇心理和使用的角度开发设计生物质炉具的重要性。在几家较大的炉具城寻访，适合家庭主妇使用的生物质炉具几乎没有。仅有的几款一般也都以国外进口为主。据中国炉具协会秘书长张冰冰介绍，随着生活水平的提高，目前需要节能高效环保专用产品的呼声越来越高，但企业对这个趋势还在刚刚认识的阶段，所以
47、发展缓慢，远不如生物质气化炉、户 用 生 物 质 成 型黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 12 - 燃 料 炉 ，可以说生物质炉具的开发目前是刚刚起步。目前很多人买生物质炉具产品还是首选国外的，因为国外的生物质炉具产品确实做得好，在设计方面国外的产品可根据家庭主妇的特点设计，款式也多。探讨了生物质炉具设计的一些相关问题。生物质炉具有生物质炉具的特点，家庭主妇与男人在生物质炉具需要上的明显区别就是尺寸，但不仅仅是尺寸。生物质炉具要充分保证安全性，避免使用者受到意外伤害；要注意色彩搭配，给使用者良好的视觉感受等等。在设计中应该考虑到使用者的感受，以使用者的眼光去看生物质炉具，做到最好的设计。中国的
48、生物质炉具设计传统的设计思路占很大比重法，没能突破束缚，样式，结构较单一，而随着社会的进步、经济的发展，消费者对产品样式、结构、功能都有了更高的要求。因此，按照市场的要求，应对以上几个方面进行改进和提高，才能适应市场，满足消费者的需求。2.6 用户要求调研分析2.6.1 调查问卷1、您家有炉具吗：（ ）A 有 B 没有2、您家炉具燃烧的是什么气体：（ ）A 天然气 B 煤气 C 生物质气体 D 液化气3、您对您的炉具满意吗？（ ）A 满意 B 不满意4、您觉得您家炉具使用安全吗？（ ）A 有 B 没有5、您的月收入是多少：（ ）A 1000 元以下 B 1000-2000 元 C 2000-3
49、000 元 D 3000 元以上6、您居住的地区是：（ ）黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 13 - A 乡村 B 城镇 C 小城市 D 大城市 7、购买生物质炉具能接受的价格是多少：（ ）A 500 元以内 B 500-1000 元 C 1000-1500 元 D 1500-2000 元8、您认为炉具在家庭的重要性：（ ）A 非常重要 B 重要 C 一般 D 不重要9、您通常会为炉具选哪类材料的家具：（ ）A 钢化玻璃台面 B 不锈钢台面 C 金属的 D 其他10、您在什么情况下会买生物质炉具A 技术成熟时 B 有新款时 C 看别人家都有 11、您会在何地购买家具：（ ）A 专卖店 B 超市 C 大卖场 D 其他12、如果您想了解生物质
