生物质燃料多功能炉设计与性能测试

第29卷第15期农业工程学报Vol 29 No 15102013年8月Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringAug.2013·农业装备工程与机械化生物质燃料多功能炉设计与性能测试谭文英12,许勇12,王述洋,左光鑫2,董莘2,王字满2(1.东北林业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150040;2.东北林业大学生物质能技术工程中心,哈尔滨150040摘要:为了解决当前生物质燃料炉存在的热效率低、排放不达标、有焦油味、炊事取暖不兼顾、炊事高度与烧炕爬烟高度不兼顾等问题,该文结合北方地区农村居民生活习惯,设计了一种集取暖、炊事、洗浴等功能于一体的生物质多功能炉,并对其性能进行了测试。结果显示,其额定热功率为80kW,热效率为69.7%,炊事热效率为39.2%,炊事火力强度为39926J/g,综合热效率为78.55%,烟气排放指标低于国家标准。研究结果可为中国北方地区的生物质燃料多功能炉的设计和应用提供参考。关键词:生物质,炉,设计,试验doi:10.3969/jiss.1002-6819.2013.15.002中图分类号:TK6,S216.2文献标志码:A文章编号:1002-68192013)-15-0010-08谭文英,许勇,王述洋,等.生物质燃料多功能炉设计与性能测试[J].农业工程学报,2013,29(15):10-17Tan Wenying, Xu Yong, Wang Shuyang, et al. Design and performance test of multi-function stove for biomass fuel[JTransactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSae), 2013, 29(15):10-17.(1Chinese with english abstract)0引言元素,可以全部作为肥料还田。鉴于生物质能源所具有的独特的可再生性和资源的巨量性优势,目中国农林废弃生物质资源非常丰富,但并没有前世界各国无不将其作为国家新能源发展的重要得到充分的利用。据统计,1999年中国农作物秸秆选择。总量约为6.4亿t,2006年左右达到7.5亿t,随着中国的秸秆等农作物资源集中分布在东北部农作物单产的提高,秸秆产量也在随之增加2。目和中部的农区和西南部分省市。黑龙江、吉林、山前,中国薪炭林已达429万hm2,全国有100余个东、河南、河北和江苏是秸秆等农作物资源分布最薪炭林试点县,薪柴消耗量约占总能耗的29%。中集中的区域,其总量占全国的36%以上。林木生国正在大力发展薪炭林,计划到2020年,将增建物质资源主要分布在中国主要的林区,黑龙江、内50个薪炭林基地,薪炭林面积也将达到1600多万蒙古、吉林3省区占全国总量的27.41%。按照中hm-3。单就农业秸秆来说,扣除部分用于造纸、饲国生物质资源的分布情况,在吉林、内蒙古、黑龙料和还田等各种利用外,中国每年尚约有27亿t江等北方高寒地区,有着推广应用生物质燃料炉具农业秸秆本可用于能源利用。但由于目前还没有的资源基础明。特别经济、高效的利用技术而被白白废弃,大多数自20世纪80年代开展改灶节柴工作以来,农在秋后和次年春耕前被农民付之一炬,既没有转变村的节能技术有了很大的提高,创造出了形式各样成财富,又污染环境,还影响交通与航空安全。生的节柴灶和炉具。但分析其燃烧过程,其中大部分物质具有挥发分高、灰分低、氧含量高、炭活性高、炉型仍是传统模式,实质上没有得到改进0近生命周期内CO2零排放、S含量低等特点,特别适年来国内相继开发了许多生物质气化、半气化炉技合燃烧转化利用,是一种理想的能源燃料。生物术,在全国范围内,市场上销售的各类生物质燃料质燃烧排放的灰渣富含钾、镁、磷、钙等植物营养炉具有很多种,但是在北方农村地区普及情况并不是很好。根据调查,影响生物质燃料炉在北方农村收稿日期:2012-12-28修订日期:2013-07-04基金项目:国家星火计划项目(072223002);黑龙江省科技计划子课题推广应用的原因很多,如有的生物质燃料炉效率秸秆多功能燃烧炉的研究(GAO9B501-3-2)低、排放不达标、有焦油味;有的炊事烧炕取暖洗作者简介:谭文英(1960-),女,副教授,从事生物质能源转化和利浴不兼顾;有的炊事高度与烧炕爬烟高度不兼顾用方向的研究。哈尔滨东北林业大学材料科学与工程学院,1500。等。因此,研究设计一种适用于北方高寒地区使用※通信作者:王述洋(1957—),男,博士,教授,博土生导师,从事的生物质燃料生物质能源与材料开发利用技术及装备方向的研究。哈尔滨东北林业值中国煤化工义和市场价大学生物质能技术工程中心,150040。Email:dljd2008@yaho.com.cnCNMHG第15期谭文英等:生物质燃料多功能炉设计与性能测试1设计依据2生物质燃料炉具设计1.1生物质的燃烧过程2.1整体结构生物质燃料燃烧过程需要经历预热与干燥、挥此炉依据生物质燃料炉具设计原则进行设计,发分析岀和焦碳燃烧等过程。燃料进λ燃烧室后,所甪燃料为玉米秸秆成型燃料。根据燃料燃烧特性随着温度的升髙,到100℃左右时,首先蒸发岀其所选定燃烧方法为层燃,主要结构包括灰室、配风管含的水分。然后,由于温度继续升髙,约在250℃左炉箅子组件、炉膛、拔火筒、周向水箱、水套、烟右时,燃料开始热分解,析岀挥发分,形成焦碳。囱、进料机构等装置。图1为该生物质燃料炉具的气态的挥发分和周围高温空气混合后被引燃而燃结构简图。烧。通常情况下,在燃烧室中,挥发分包围着焦碳,氧气不易渗透到焦碳表面,只有当挥发分大部分燃烧后,氧气才有可能接触到焦碳。此时,焦碳才开始燃烧,并不断产生灰烬1214。试验用玉米秸秆型燃料工业元素分析如表1所示表1试验用成型燃料工业元素分析Table 1 Industry analysis and chemical analysis of fuel in项目符号 Symbol数值Data含碳量 Carbon content/%42.572含氢量 HydrogHer含氧量 Oxygen content含氮量 Nitrogen content%1灰室2炉箅子料机构4炉膛5.二次配风6周向水箱7拔火筒8配风10.周向水管11水套含硫量 Sulphur contLAsh chamber 2nts of grate 3. Feeding mechanism 4. FurnaceCircumferential water box 7. Cupping8. Air duct 9. Fan 10 Circumferential water pipe 11. Water jacket挥发分含量 Volatile content/灰分含量 Ash content/%图1生物质燃料多功能炉结构简图热值 Calorific value(kJkg)g I Structural diagram of biomass multifunction stoveQ1468该炉具使用传统煤炉的炉型以符合农民炊事1.2生物质炉具的设计原则通过对黑龙江省农民生活炉具使用情况和其取暖习惯。灰室位于炉膛下部,炉箅子组件安装在灰室上面,风机(CZR-42型,80W)安装在炉膛对炉具的要求及存在的问题进行走访调研,发现北的右侧,之间通过炉体配风管连接,二次配风位于方农民普遍习惯睡火炕,希望用一把火解决炊事、炉膛的正上方,炉门位于炉膛正前方,并开有自然室内采暖、烧炕以及用热水洗浴等问题。根据生物通风道;进料装置通过进料口与炉膛以一定角度连质燃烧可以分作预热、干燥、挥发分析岀和焦碳燃接;拔火器安装在炉膛上方,可拆卸,炉体上部四烧等过程,考虑到农民的生活习惯和经济条件,炉周安装有水箱和吸热管;上出烟口位于炉体右上具设计必须满足以下原则方,与水套相连,高度为89cm。烟气通过拔火器,1)功能齐全,结构合理,使用方便,保证农加热周向水箱和水管后,由上出烟口进入水套后排民一看就懂,一用就会。2)点火容易,上火快,燃烧连续、稳定、宗出;烟气也可通过加热水箱吸热管后由进炕烟口全,火力足,火势均,排烟通畅,不冒黑烟,不能(高度为40cm)进入火炕。2个烟气出口均设有开关,以实现烟气进入炕洞和进入炊事供暖出口之间产生焦油;需有烟气废热利用装置的切换。采用整体降低炉膛髙度的方式,以保证烟3)灶具的热负荷应满足农民一家人日常生活气在需要的时候能够顺利入炕。炊事时采用装加拔用能;热性能稳定,炊暖热效率≥60%15火筒的方式拔高火苗的高度,以适应做饭的需要4)符合农民生活习惯,满足燃料要求,经济实用炉体内设有周向水箱,水箱与内壁之间设有周向传热管道。在炉体上方出烟口处增设了环形水套,以利用非进炕烟气西右白动讲料机构,以实现焖火烧炕时中国煤化工CNMHG农业工程学报2013年2.2炉膛的设计积A的一半,而炉排面积实际上是指炉具炉膛的下炉膛指炉箅上部到炉口下部之间的部分。根据部。炉膛形状为圆台型,已知炉膛体积V=0.02m3,秸秆成型燃料燃烧特点,将炉膛设计为喇叭状,其吊火高度h=0.32m,上炉口半径r=D/2=0.06m,这空气进口大而炉口小。大直径的进口使进入的空气样就可以利用圆台体积公式得出炉膛底部圆的半能够比较均勺的分布在燃烧室下方,在烟囱抽力作径R,从而得出炉排的面积A。而圆台体积公式为:用下使其向上方移动,均匀的供给燃料以形成燃V=πh(r2+rR+R2)烧,而较小的炉口可以起到聚集火焰,增加火力强式中,h为吊火高度,m;R、r分别为炉膛底部圆度的作用的半径和炉膛上炉口半径,m;由(2)式可得到决定炉膛容积大小的主要指标是炉膛容积热个关于R的关联式,将已知数据带入式(2),可负荷,即每立方米炉膛容积中每小时燃料燃烧的发得:R=01m。则炉排总面积A=R2=003m2,因此热量大小。炉膛容积热负荷过大,则燃料在炉内停炉篦面积A=AP2=0015m2留的时间短,不易完全燃烧;反之,炉膛容积热负根据生物质燃料的特殊燃烧性能,在炉箅子中荷过小,炉膛容积过大,燃烧分散,火力不集中。心设计了二次通风孔,以保证生物质燃料的充分燃炉膛容积大小的确定按式(1)计算10烧。由于生物质燃料燃烧时,产生的灰分比较多(试qn(1)验测得,灰分占燃料质量的10%左右),如不及时max清理会影响空气流通,从而对燃烧性能产生影响。式中,V为炉膛容积,m3;m为生物质炉具每小时根据这一问题设计了动炉算子,通过一个延伸到炉燃料的消耗量,kgh;qsar为试验用燃料热值,为外的连杆与之相连,往复拉动连杆时,炉箅子可以14683k/kg。φmx为燃烧室的最大容积热负荷绕其中心旋转,从而把炉箅上的灰抖落进灰室。其kW/hm3,n为热效率,%。作用相当于农村旧灶烧火时的烧火棍,这样就可以本次设计燃料消耗量m取3kg/h,炉具热效率随时清理灰分,减少灰层厚度,降低灰层对空气的η取0.7,容积热负荷一般在250~400kWh-m31,阻碍,从而使燃烧更旺盛。根据炉具燃烧室容积的设计经验,本次设计取容积热负荷qmx为350kWhm3,代入式(1)可得V=0.02m3,符合中国一般家庭所用的燃煤炉具的炉膛容积0015~0025m3的范围18,证明选取的容积热负荷合理。本设计的炉具炉口直径为D=12cm,这也是农用煤炉炉口的常用尺寸2.3吊火高度和拔火筒的设计230吊火高度是指锅底与炉排之间的垂直距离。吊火高度由所烧的燃料种类以及锅的大小确定。根据本设计炉具的结构特点取吊火高度h为32cm,它a.主视图 Front vievb.俯视图 Top vier比一般炉具的吊火高度高(一般农村旧灶的吊火高1.通风孔2.炉箅子3.拉杆度为17~20cm,部分生物质燃料炉的吊火高度为1. Air vent2. Grate3. Connecting rod28~30cm1)。本炉具根据生物质燃烧时会产生图2炉箅子结构简图大量可燃性气体的特性,专门设计了拔火筒(大口直径Φ234mm,小口直径Φ134mm,高h137mm)在炊事时有利于聚集火焰,拔高火苗的高度,使锅25烟囱高度的确定具能够受到高温烟气冲刷,有利于提高上火速度,烟囱高度的确定采用式(3)来计算12提高热能利用率。在焖火烧炕时,去掉拔火筒,燃29.27h(3)料则主要在炉膛中下部燃烧,产生的高温烟气可方便的进入炕洞和对炉体周向换热水管加热。273+1273+122.4炉箅的设计式中,ΔP为炉具的吸风压,Pa,一般为15~25炉箅安装在炉膛的下部,作用是支撑燃料并通Pa2;P为当地大气压,Pa;t1为年平均大气气温,风助燃。空气由进风口经过炉箅的空隙进入炉膛与℃;t2为烟囱内烟气平均温度,℃燃料混合0。本设计炉箅的炉条面积与炉条空隙总取炉具中国煤化工本地情况取面积之比约为1:121,即炉算总面积A为炉排总面P=99500Pa,CNMHG=200℃。将第15期谭文英等:生物质燃料多功能炉设计与性能测试上述数值代入式(3)可得H=3.4m设置在上方,也与传统家用炉灶设置在正前方不烟囱截面积可按式(4)计算2同。见图4。根据生物质燃料的形状特点以及燃烧B2…V(273+1,)特性,将进料口设置在炉灶的前方偏上。进料通道F3600·W·273由进料口向下斜落入炉膛中心,为了使燃料能够顺式中,B为小时燃料消耗量,kgh;V为每小时燃利下落,进料通道沿垂直方向的倾斜角度不能过料产生的烟气量,Nm/kg;W为要求的烟气流速,大,同时也不能过小,否则燃料无法落到炉膛中心ms;t为烟气温度,℃。本试验中,烟气流速W,位置,根据进料简和炉膛实际情况,经过多次设计取15m,V取7Nm/g,t取200℃2。将数值和测试,认为角度在55-60℃之间合适代入式(4)可得F=0.0072m2。本设计采用圆截面白铁皮烟囱,其直径为10cm2.6吸热水套的设计针对大多数生物质燃料炉没有吸热水套或水套吸热效果不理想的情况,设计了一种大功率换热水套。在保证岀烟顺畅的前提下,通过设障法增加了废热烟气和水套接触面积,同时也增加了烟气在水套内的停留时间,从而加强了水套对烟气热量的吸收,使出水套烟气温度降到100℃C以下,同时加强了烟气中粉尘的沉降1料箱2进料筒3.螺杆4.电机1. Feed box 2. Feed tube 3, ScreElectromotor该水套主通水道和炉体周向水箱相连,辅通水道和淋浴设施相连接。在该水套的主进水口与出水图4进料装置结构简图口、辅进水口与出水口各安装1个阀门。主通水道Fig 4 Structural diagram of feeding device2阀门打开辅通水道2阀门关闭时,则水套和水箱日常使用过程中,自动给料器主要用于维持日相通,同时向与它们相连接的暖气供暖;主通水道常焖火供暖的供料。例如在冬季取暖时,可将料斗2阀门关闭辅通水道2阀门打开,则可以向淋浴设装满颗粒燃料,打开自动给料器使进料速度维持在施提供热水。见图3。通过这一途径实现了供暖与2.5~30kgh,经测试,可完成12hG的夜间供暖沐浴功能的集成。需求(维持暖气和烧炕)。3生物质燃料多功能炉性能试验31试验标准依据中华人民共和国能源行业标准NB/T34005201123民用生物质固体成型燃料采暖炉具试验方法来测炉具的额定热功率和炉具热效率。依据国标GB/T6412-200924家庭用煤及炉具试验方法对炉具的炊事热效率进行测试。依据GB/Tl0180一200325工业锅炉热工性能试验规程中的反平衡测量方法来测供热的综合热效率。依据GB1327120012锅炉大气污染物排放标准的计算方法检测炉具的烟气排放。数据取值采用在线仪表计量与现1出水口(主)2出水口(辅)3水套主体4进水口(辅)5烟场计量气通道6进水口(主)1. Main water outletssIst water outlet3. Water jacket4.Asis3.2试验系统water inlet 5. Gas passageway 6 Main water inlet为了测试生物质燃料多功能炉具的热工性能,图3水套结构简图结合北方农村家庭实际情况,设计了一套完整的试Fig 3 Structural diagram of water tank验系统。该试验系统包括试验炉具主体(包括炉体自动给料系统的设计水套、烟囱等)、浴房(900mm×900mm×1930mm),烧效果。本新型炉灶的进料口既不像燃煤炉具一样组(7b参么进料口的大小,位置的高低都直接影响燃料燃节能炕(260中国煤化工)、暖气片热装置和温CNMHG农业工程学报2013年度测试系统(包括温度计和热电偶)、烟气分析仪8[G:(t2-4)+G0(-t)等测试装置。供暖面积为60m2,图5为试验系统BOnet. ar +B, onct vart(6)实物图。Q,=4.18×G3(4-13)+(G3-G4)y式中,B为生物质固体成型燃料用量,kg;Qm为生物质固体成型燃料收到基恒容低位发热量,kJkg;B1为引火柴用量,kg; Onet v arl为引火柴的收到基恒容低位发热量,kJ/kg:Q为余热利用热量kJ;G3为余热利用装置内的初始水量,kg;t4-t3为试验期间余热利用装置内水的温升,℃;G4为试验量结束后余热利用装置内的剩余水量,kg;y为余热利用装置内水的汽化潜热,kJ丿kg图5多功能炉热工性能测试系统3.5结果与分析Fig 5 Test system of thermal performance for multi-purpose炉具的额定热功率和热效率试验数据如表2所示,炉具炊事热效率采用一次使用(不封火)的试3.3测量仪器和仪表验方法24,其试验数据如表3所示。时钟1个,日差小于1min;SF-400A型台秤1表2炉具性能试验数据台,测量范围0-~10kg,感量0.005kg:TL3011TTable 2 Data of stove performance test型磅秤1台,测量范围0~50kg,感量0.02kg;水符号数值桶2个,容量001m3;风速仪,测量范围0ItemsSymbol Data燃料用量Fuel10m/s,精度0.5m/s;林格曼黑度图;干球温度引火柴用量 Kindling/kgB10.190计、湿球温度计等温度计若干,测量范围O燃料低位热值 Low calorific value of fuel(kJkg')Qntm14683100℃,分度值0.2℃;GM900型远红外测温仪精度±0.5℃;镍铬-镍硅K型铠装热电偶,测温范Low calorific value of kindling/(kkg平均出水温度 Average temperature of outlet water/℃r279.3围-200~1300℃,使用前需进行温度标定;崂应平均进水温度 Average temperature of inlet water/C I823012H型综合烟气分析仪。结束时炉体水温 End of the furnace temperature℃t72834试验条件和方法开始时炉体水温试验条件:试验在室内进行;环境温度20℃左Beginning of the furnace temperature/C右;相对湿度小于85%;室内风速小于0.5m/s;测 Rise of temperature of waste heat utilization device/C908试工质用常温水;试验时炉具及暖气等远离其他热出水总量 Total discharge water/kg源、火源。测试燃料用自然风干的成型玉米秸秆燃炉体容水量 Furnace water capacity/k料(圆柱形,直径Φ=10mm,长10~50mm)余热利用装置初始水量Initial water in waste heat utilization device/kg引火物质为干燥松针余热利用装置剩余水量dual water in waste heat utilization device/kg试验方法:试验前按照规定校正仪器,依据试验时间 Test time /T2T1′14400NB/T34005—2011民用生物质固体成型燃料采暖炉汽化潜热 Latent heat of vaporization/(kJkg)具试验方法2进行测试。本次测试共试验3次,每次试验4h,数值取平均值表3炊事效率试验数据其额定热功率按式(5)计算23:Table 3 Data of cooking efficiency test418×[G(2-)+G(t-t)项目 Items公式 Formula数值DataT2点火时间 Time of ignition T/min T=n-79式中,P为额定热功率,kW;G2为试验期间出水上火时间 Time of burning Ty/minT产=T-71总量,kg;l2为平均出水温度,℃;t为平均进水旺火时间 Time of intense burning Twmin Tw=T5-74温度,℃;G为炉体容水量,kg;t为试验结束时可用火时间 Time for cooking T/mil总燃烧时间炉体的水温,℃;t为试验开始时炉体的水温,℃Total time of combustion Tr/minT2-T为试验时间,s。蒸发总量 Total evaporation n/g(m2+m)其热效率按式(6)计算2炉口温度FireeH中国煤化工CNMHG第15期谭文英等:生物质燃料多功能炉设计与性能测试试验结果如表4所示。该生物质燃料炉具在进78.55%。热效率比较高,符合广大北方农村居民的料速率为2.5~3.5kg/情況下,均能进行正常燃烧,生活习惯。排烟中CO平均体积浓度为O.1%,NOx额定热功率为80kW,炉具热效率为697%,炊事平均质量浓度为138mg/m3,SO2平均质量浓度为热效率为39.2%,炊事火力强度为39926Jg,符合148mg/m3,烟气格林曼黑度小于1。烟气污染物排炊事采暖炉具国家标准炊暖型炉热效率放指标均符合国家有关要求坳,具有较好环保效ncx≥60%3的要求,表明该炉具设计参数合理益表4炉具性能试验结果4结论Table 4 Results of stove performance test项目 Items1)生物质燃料多功能炉额定热功率为额定功率 Rated power Pe/kw80kW,炉具热效率为697%,炊事热效率为炉具热效率 Stove thermal efticiency n/%69,739.2%,炊事火力强度为39926J/g,符合一般炊事炉具的炊事效率 Stove cooking efficiency%采暖炉具的要求,能够满足北方居民日常生活中炊事火力强度 Cooking fire intensity(Jg)用能需求。试验系统的综合热效率检测和烟气排放成分2)试验系统的综合热效率为78.55%,热效率检测是由黑龙江省节能监测中心工作人员依据较高。GB/T10180-200325工业锅炉热工性能试验规程和3)生物质燃料多功能炉排烟中CO平均体积浓GB13271-2001锅炉大气污染物排放标准的计度为0.1%,NOx平均质量浓度为138mg/m3,SO2算中的规定和要求进行的现场计量和检测平均质量浓度为148mg/m,烟气格林曼黑度小于试验系统的综合热效率是指生物质燃料多功1,均符合国家相关要求,能够确保洁净的燃烧。能炉单位时间(24h)输出的所有有效热量与投入到炉具内生物质燃料发热量的百分比。其有效热量[参考文献]韩鲁佳,闫巧娟,刘向阳,等.中国农作物秸秆资源包括炊事、暖气取暖、烧炕、热水洗浴等全部能够及其利用现状门.农业工程学报,2002,18(3):87利用的热量。该综合热效率的检测采用反平衡测量91.方法。生物质成型燃料的进料量因工况不同取值在Han Lujia, Yan Qiaojuan, Liu Xiangyang, et al. Straw25~3.5kg/h范围内,平均为3kg/h。烟气成分检resources and their utilization in China []. transactions测在生物质燃料炉具热性能试验开始后,炉具燃of the Chinese Society of Agricultural Engineering烧正常状况下进行,其试验结果如表5所示。(Transactions of the CSAE), 2002, 18(3):87-91.(in表5综合热效率和烟气排放的试验结果Chinese with English abstract)Table 5 Results of Comprehensive thermal efficiency and〕]马文超,陈冠益,颜蓓蓓,等.生物质燃烧技术综述[flue gas emissions text生物质化学工程,2007,41(1):43-48项目Iems数据来源结果Ma Wenchao, Chen guanyi, Yan Beibei, et al. Review onData sources Result固体未完全燃烧热损失 Heat loss from solidbiomass combustion technologies[J]. Biomass Chemical气体未完全燃烧损失 Heat loss from gas计算 calculate3.60incomplete combustion q3/%English abstract)排烟热损失 Heat losing of smoke vent2/%计算 Calculate9.85[3]高利伟,马林,张卫峰,等.中国作物秸秆养分资源散热损失 Heat loss gs/%查表 Lookup2.90数量估算及其利用状况门.农业工程学报,2009,6%计算 Calculate0.1025(7):173-179综合热效率 Integrated thermal efficiency n/%100qg78.55料消耗量 Consumption of fuel b1/(kgh)设定 SettingGao Liwei, Ma Lin, Zhang Weifeng, et al. 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Material Science and Engineering of Northeast Forestry University, Harbin 150040, China; 2. Engineering Centre for BiomassEnergy Technology of Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)Abstract: Rural China has a large number of biomass wastes, but the utilization efficiency of agricultural andforestry wastes are very low. there is a lot of waste in the traditional burning, it destroy the ecology, productindoor air pollution which affects the health of people, affect the sustainable development of rural areasHousehold biomass stoves has a broad application prospects, it not only improves the thermal efficiency, reduceemissions of pollutants, conserve resources, improve the living conditions of rural residents, but also of greatsignificance for China to achieve the sustainable development of the energy. The promotion of the biomass fuelstoves plays an important role for the promotion of the northern region the effective utilization of biomass energyHowever, the biomass stoves in northern China, exist low thermal efficiency, substandard flue gas emission, tarsmell, no consideration of both cooking and heating, no balance for both cooking height and climbing height ofsmoke which was used to warm the kang. In order to solve these problems, combined with the living habits of therural residents in the northern region, design a biomass multi-functional stove in accordance with the relevantnational standards. This design based on the design principles of biomass fuel stove, corn straw briquette fuel wasused. Select layer burning as combustion method according to the fuel combustion characteristics. The mainstructure consists of air duct, components of grate, furnace, Cupping, circumferential water box, water jacket,chimney, feeding device, etc. The furnace volume heat release rate mar is 350 k W/hm, Furnace volume is 0.02m, The adjustment of the flame height is 32 cm, grating area A is 0.015 m". The chimney cross-sectional area F is0.0072 m and white metal chimney of circular cross-section of diameter 10cm was used. Automatic feeder wasused and feed rate is maintained at 2.5 to 3. 0 kg/h, to be completed all night(12 h) of heating demand(heatingand warming kang). The biomass multi-functional stove with functions of heating, cooking, bathing etc integrated,and its performance was tested according to NB/T34005-2011 and GB/T6412-2009 The results show that theated thermal power was 8.0 kw, thermal efficiency was 69.7%0, cooking thermal efficiency was 39.2%0, cookingfire intensity was 39926 J/g, comply with the requirements of the general cooking and heating stove and meet theneeds of the north of peasants'lives. The integrated thermal efficiency and flue gas emission indexes were testedby Energy Conservation Monitoring Center in Heilongjiang Province according to GB/T10180-2003 andGB/T16157-1996. The integrated thermal efficiency was 78.55%0, thermal efficiency is higher than other stoves, ithas good energy saving effect. Flue gas emission indexes were lower than the national standard. Dust emissionconcentration was 14.84 mg/m, average concentration of NOx was 138 mg/m, average concentration of SO2 was14.8 mg/m, average concentration of CO was 0. 1%0, Ringelman emittance class