Zhao xiaowen 1, Zhen Zhenwei 1Wang Hanping 1, Zhao Wuzi2
(1. Departamento de Ingeniería Térmica, Universidad de Jilin, Changchun 130022, China, 2. 93279, Ejército Popular de Liberación del PLA, 118000, Jilin, China)
Resumen: Se estudió el efecto de diferentes proporciones, diferentes temperaturas de moldeo y diferentes presiones de moldeo en el combustible de pellets de biomasa compuesta mediante el método de diseño ortogonal del tallo de maíz y la cáscara de arroz.Las partículas de biomasa compuestas Los resultados mostraron que la proporción de 75% de tallos de maíz y 25% de cáscara de arroz se comprimió y moldeó a la presión de formación de 32 MPa y la temperatura de moldeo de 180 ° C. Los resultados mostraron que la proporción de 75% El combustible de pellets de biomasa compuesta tiene el mejor rendimiento general.
La biomasa como una energía renovable limpia, con sustitución de energía, la protección del medio ambiente y promover el desarrollo económico rural triple función, ha despertado la preocupación generalizada en el hogar y en el extranjero [1-3]La producción anual de paja de cultivo en China es de alrededor de 600 millones de toneladas.Además de la fabricación de papel de materias primas y piensos, alrededor de 300 millones de toneladas pueden utilizarse como combustible para alrededor de 150 millones de toneladas de carbón estándar [4-5]Debido a la dispersión de los recursos de biomasa, diferentes formas, estructura suelta, gran espacio, baja densidad de energía, baja eficiencia térmica de la combustión directa y la eficiencia económica pobres, y convertirse en el principal cuello de botella de la utilización a gran escala.Parlet tecnología de moldeo es suelto, amorfo De la materia prima de biomasa se comprime en un cierto carácter y densidad del combustible, no sólo para mejorar el valor calorífico por unidad de volumen de combustible, fácil de transportar, el almacenamiento, sino también tiene la movilidad, puede lograr el proceso de combustión de alimentación de automoción, cambiar la biomasa tradicional El uso de las maneras de convertirse en una forma eficaz de utilizar la energía de biomasa. La tecnología moderna y los productos utilizados en el tratamiento de la biomasa leñosa, el inicio nacional en esta área tarde, y el principal estudio de una sola tecnología de moldeo de biomasa [6-7](Como partículas de tallos de maíz), algunas cenizas son grandes, el valor calorífico es bajo (como las partículas de cáscara de arroz) y la ceniza es grande ), Etc. Con el fin de mejorar las características de combustión de los combustibles de partículas de biomasa y las características de la escoria de coque, este trabajo ha llevado a cabo el estudio experimental del combustible compuesto de biomasa de pellets.
Diseño experimental
La biomasa contiene una cierta cantidad de lignina, tal como aproximadamente 15% del contenido de lignina en el tallo del maíz, que es un polímero espacial tridimensional compuesto de unidades fenilpropano, amorfo, sin punto de fusión, pero ablandamiento. La temperatura es de 70 ~ 110 ℃, suave y pegajosa, cuando la temperatura alcanza 200 ~ 300 ℃, fue fundido, de alta viscosidad [9-10]La presión y la temperatura son dos factores importantes que influyen en la formación de biomasa en caliente.
El objetivo de este estudio es utilizar los tallos de maíz y la cáscara de arroz como materia prima, en diferentes proporciones, diferentes temperaturas de moldeo, presión de moldeo diferente formando la biomasa de compuestos combustible de pellets (en lo sucesivo denominado "combustible") calidad de moldeo. (1) La temperatura de reblandecimiento Ts del combustible comprimido se midió mediante un dispositivo de ensayo de fusión de cenizas, se utilizó Ts≥1000 ~ (1) para determinar la temperatura del combustible, 1500 ℃, el puntaje 0 ~ 30, (2) cenizas temperatura del combustible del dispositivo de fusión alcanzó 1200 ℃ cuando se saca para evaluar las características del residuo de coque, el orden de 1 a 7, puntuado 30 a 0, Determinación del valor calorífico del medidor de combustible, LHV Qd, ad = 13 ~ 20kJ / g, anotando de 20 a 60; (4) una balanza electrónica con unas mediciones de la densidad y la pinza de masa de las partículas, se observaron las partículas acabado apariencia, con o sin El grado de coque y coque, puntuación en el 10 a 30. Cuanto mayor sea la mejor puntuación, el experimento para los tres factores, tres niveles, la elección de la tabla ortogonal L 9 (34) Factores, el nivel de valor en la Tabla 1.
2 dispositivo experimental
La máquina de prensado en caliente está diseñada por el mecanismo de formación, mecanismo de compresión y mecanismo de calentamiento, en especie, como se muestra en la Figura 1.
El mecanismo de la compresión consiste en el manguito, la base y el émbolo, la precisión que mecaniza se requiere para asegurar la hermeticidad del moldeo por compresión. El mecanismo de la compresión se compone de equipo hidráulico, manómetro y soporte. El mecanismo formador se pega entre el equipo hidráulico y el soporte, Su posicionamiento, a través de la palanca en el equipo hidráulico a la presión del mecanismo de moldeo, de modo que la materia prima de moldeo, medidor de presión medida presión de moldeo.El mecanismo de calentamiento está en la matriz de moldeo en la superficie exterior de los dos conjuntos de 38mm × 40mm anillo de calentamiento manga, El control de la temperatura es principalmente utilizando AI-518P controlador de temperatura de inteligencia artificial, a través del sistema de control de relé para lograr el sistema de medición de la temperatura por el TESTO454 multiparámetro de múltiples funciones Probador y la composición del termopar del níquel-cromo-níquel-silicio. Mediante la medición de la distribución de la temperatura dentro del molde, puede calcular la temperatura dentro de la biomasa.
Los parámetros técnicos principales: rango de la presión: 0 ~ 52MPa; rango de temperatura: temperatura de la sala de>; tamaño de partícula de la formación: φ10mm × (10 ~ 30) milímetro; gama del tamaño de partícula: 0 ~ 10m m.
El equipo para probar la fusión de cenizas y las características de coque es SDAF-2000d probador de fusión automática de Changsha Sande Industrial Co., Ltd. El valor medido es calorímetro automático SDACM-3000 fabricado por Changsha Sande Industrial Co., Ltd. Medición de densidad con balance electrónico PL2002 de Shanghai Mettler y calibrador vernier de 0 ~ 200mm.
3 Resultados y análisis experimentales
Según la tabla ortogonal L 9 (34Los resultados experimentales se obtuvieron en la tabla experimental y los resultados experimentales se calcularon mediante un método de ensayo ortogonal y los resultados experimentales se analizaron por ensayo ortogonal.[11-12].
El valor calorífico del 75% de paja y del 25% de cáscara de arroz fue de 15644 kJ / kg, 70% de paja y 30% de cáscara de arroz El valor calorífico de la relación es 15517kJ / kg, debido a la similitud de los tres tipos de valor calorífico, el puntaje de evaluación es muy pequeño, la influencia de la función objetivo es muy pequeña, por lo que no se puede evaluar el ítem.
Los datos experimentales se muestran en la Tabla 2[13].
Los resultados experimentales son que F (2, 3, 2) es el mejor, el puntaje integral es 75, el valor máximo del factor F1 es el máximo de 23. 4. Los niveles óptimos de F1, F2 y F3 son F (2, 2, 2) y F (2, 3, 2) F (2, 2, 2) son F (2, 2, 2) = F0 + F 21+ F22+ F23= 58. 3+ 8. 4+ 3. 4+ 3. 4 = 73. 5 y F (2, 3, 2) tienen una puntuación negativa de 1. 5, pero la potencia consumida por moldeo es mucho menor. (2, 2, 2) combinación de experimentos muestran que los resultados consistentes con la previsión.
4 Conclusión
Los resultados experimentales muestran que la relación de la biomasa compuesta tiene la mayor influencia en el rendimiento del combustible, que se refleja principalmente en la mejora de la temperatura de reblandecimiento y anti-escorias del combustible.La influencia de la presión de moldeo y la temperatura de moldeo es básicamente la misma y el aumento de la presión de moldeo y temperatura de moldeo Puede aumentar la densidad de moldeo, mejorar la calidad de moldeo. Sin embargo, la presión de moldeo es superior a 32MPa, el aumento de presión para mejorar la calidad de la contribución no es significativo, y reducir en gran medida el consumo de energía, no económica.
Después de que la temperatura de formación alcanzó los 200 ° C, la superficie de las partículas apareció en la superficie de las partículas, los volátiles del combustible se precipitaron y el proceso de compresión fue propenso a la voladura. Presión, 180 ℃ bajo las condiciones de temperatura de moldeo, moldeo por compresión de partículas de biomasa compuesta del mejor rendimiento general del combustible.
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