Jiao Zhenwei 1, Su Junlin 1, Luo Xiaojin2
(1.Department of Thermal Engineering, Université de Jilin, Changchun 130022, Chine; 2. Guangzhou Institute of Metrology and Measurement Technology, Guangzhou 510030, Chine)
Résumé: Dans la plate-forme de chaudière du test de combustion des combustibles à biomasse, l'étude expérimentale a été réalisée dans quatre conditions de travail: distribution de l'air, rapport d'air primaire, position d'alimentation secondaire et évolution de l'épaisseur du combustible. Les résultats expérimentaux montrent que l'efficacité thermique des chaudières à combustible à granulés de biomasse atteint 77,69%, alors que le NO X, SO 2Et d'autres indicateurs environnementaux sont bien inférieurs à l'expérience de simulation de combustion de chaudière à charbon pour la conception et l'exploitation de la chaudière à particules de biomasse pour fournir des données de référence régulières.
0 Introduction
Le carburant solide à base de biomasse est facile à stocker, à transporter et à utiliser, à nettoyer et à protéger l'environnement, à une efficacité élevée de la combustion, au développement et à l'utilisation de l'énergie de la biomasse, l'une des principales directions [1-4]Le combustible à biomasse est principalement divisé en trois types: granulaire, massif et en forme de tige, dans lequel le carburant granulaire présente les avantages d'une forte liquidité, d'un allumage facile et d'une efficacité de combustion élevée, de sorte qu'il est largement préoccupé par le «5». La recherche sur les équipements de combustion vient de commencer, la théorie de l'équipement de combustion des combustibles à particules de biomasse et l'application de peu de recherche, le manque de données de référence de l'opération de combustion.
Pour concevoir une bonne performance de l'équipement de combustion de particules de biomasse, les caractéristiques thermiques correspondantes des paramètres doivent être fondées sur la conception [6-7]Sur la base de l'expérience, l'auteur a produit la chaudière pour l'expérience de combustion des particules de biomasse et a construit sa plate-forme d'essai thermique. L'étude expérimentale sur les caractéristiques de combustion des particules de biomasse, les caractéristiques thermiques de la chaudière et les caractéristiques d'émission de fumée dans différentes conditions de travail est effectuée. Grâce à l'étude expérimentale du système, des données régulières sont obtenues pour fournir une référence pour la conception et l'exploitation de la chaudière à granulés de biomasse.
Caractéristiques du dispositif d'essai et du carburant
La simulation du four de combustion est illustrée à la figure 1. La chaudière d'essai est fabriquée selon les caractéristiques de combustion du combustible à granulés de biomasse et les caractéristiques thermiques de la conception, et l'alimentation en chaleur est de 10 kW.
La section de combustion est composée d'une chambre de combustion en phase solide, d'une chambre de combustion en phase gazeuse et d'une chambre de scories, et la surface de chauffage par convection est deux rangées de faisceaux de fumée disposés dans la partie supérieure de la chambre de combustion en phase gazeuse. Mesures[8].
Utilisation de la pompe à tourbillon type XBD-370 à deux sens pour le vent, respectivement, avec le compteur de débitmètre du flotteur, avec la soupape pour ajuster l'écoulement du second air dans l'alimentation en air par pulvérisation. Sélection de l'unité de ventilateur CSRD-42N pour la chaleur de la chaudière d'essai Charge.
Instrument de mesure: analyseur de gaz de combustion intégré KM9106, compteur de chaleur intégré de type RY20, débitmètre à rotor de type LZB-25, balances électroniques, thermocouple et enregistreur hybride portatif HR1300 / 3750.
Les particules de biomasse de l'expérience sont comprimées avec des tiges de maïs. Les particules sont cylindriques, leur diamètre est de 8 mm et leur longueur est de 20 à 30 mm.Le faible pouvoir calorifique des tiges de maïs est de 16284kJ / kg, la teneur en humidité est de 5,08%, la teneur en matières volatiles est de 85,42% Teneur en céréales 7,22%, teneur fixe en carbone 2,28%, température de ramollissement du cône gris (ST)<1000℃; 热重分析结果表明: 玉米秸秆颗粒的挥发份析出温度集中在220~ 270℃区间, 峰值大约在235℃左右; 焦炭燃烧的温度区域是280~ 430℃.
2 méthodes expérimentales et contenu expérimental
Selon GB 15317-1994, méthode de détection d'économie d'énergie à chaudière industrielle, procédures de test de performance thermique de la chaudière industrielle GB 10180-2003, normes de décharge de polluants atmosphériques de la chaudière GB 13271-2001 et méthode de test de poussière de chaudière GB 5468-1991, en 4 sortes de conditions Le test comparatif, l'analyse, les paramètres de combustion des combustibles de particules de biomasse ont été testés pour déterminer[9-12].
Contenu expérimental:
(1) l'utilisation d'un moyen de fournir l'air, changer la quantité d'air dans le filtre, le meilleur filtre sur le coefficient d'air;
(2) l'utilisation du meilleur coefficient d'excès d'air, la fourniture d'air est divisée en deux voies pour le vent, le meilleur dépistage du premier et du deuxième rapport;
(3) l'utilisation d'un coefficient d'air excédentaire optimisé et d'un ou deux pour le rapport vent, la meilleure sélection de la position d'alimentation en air secondaire.
(4) dans les meilleures conditions d'alimentation en air, le meilleur dépistage de l'épaisseur de la couche de carburant.
3 Résultats expérimentaux et analyse
(1) Effet de l'apport d'air différent sur la concentration de CO et la température du carburant dans les gaz d'échappement
Les résultats expérimentaux montrent que seul l'alimentation en air primaire, l'effet de combustion est très mauvais, le volume d'air augmente, la température de la couche de carburant augmente, le carburant impliqué dans la réaction augmente, la quantité de volatiles générée par unité de temps augmente et la perte de combustion incomplète augmente. En modifiant la taille d'un volume d'air primaire ne peut pas complètement améliorer la combustion du four n'est pas une situation complète.
(2) Après le test de dépistage que l'alimentation en air est de 16 m 3/ h, le coefficient d'air excédentaire est de 1,95 est meilleur, comme base pour l'approvisionnement en air à des taux différents, sont divisés en deux voies dans différentes proportions de distribution d'air, les résultats expérimentaux dans le tableau 1.
Les résultats expérimentaux montrent que lorsque l'apport de volume d'air secondaire est inférieur à 50%, l'alimentation en oxygène dans le four est insuffisante et une combustion incomplète se produit. Lorsque le volume d'air secondaire est supérieur à 50%, le gaz combustible est soufflé en raison de l'air froid. La température est réduite, certains matériaux combustibles sont trop tard pour être amenés au tuyau de fumée, la température des gaz d'échappement augmente, la perte de chaleur augmente. Par conséquent, lorsque le premier et le deuxième rapport de volume d'air est de 50% est le meilleur.
(3) Les résultats du test de la concentration de CO dans l'échappement de la chaudière et le rendement thermique de la chaudière sont les suivants, lorsque le rapport de l'alimentation en air secondaire est modifié et que la position d'alimentation en air secondaire est modifiée et que la position et le rapport de l'alimentation secondaire sont enregistrés.
Les résultats expérimentaux montrent que la position de l'alimentation en air secondaire est la meilleure au milieu du four, et il est préférable d'augmenter la perturbation du mélange du flux d'oxygène et de la flamme et la combustion du CO. Pour améliorer le rendement thermique de la chaudière, la position et le rapport de l'alimentation en air secondaire doivent être pris en compte Deux facteurs, le deuxième au milieu du four pour envoyer de l'air secondaire, avec un rapport de 50%, la chaudière a le plus grand rendement thermique de 77,69%. C'est parce que l'amélioration ici, le phénomène de mauvaise combustion de l'oxygène, réduit la perte de gaz non brûlé, améliorant ainsi la chaudière L'efficacité thermique peut être observée dans le deuxième emplacement d'alimentation en air devrait être brûlé dans le four où le plus inadéquat, de sorte que la sortie chimique complète du carburant.
(4) Lors de la détermination de l'alimentation en air de la chaudière est de 16 m 3/ h, le coefficient d'air excédentaire est de 1,95, le rapport de l'alimentation en air secondaire est de 50% du volume total d'air et l'influence du changement de l'épaisseur de la couche de carburant sur la performance thermique de la chaudière est étudiée au milieu du four.
Comme le montre le tableau 2, l'épaisseur de la couche de carburant de 450 mm, la chaudière est meilleure, la concentration en CO des 364,34mg / m les moins chers 3, L'efficacité thermique est la plus élevée de 77,69%. En effet, avec l'épaisseur de la couche de carburant de l'augmentation supplémentaire de la couche d'oxyde de couche de combustible et l'épaisseur de la couche de réduction augmente, la température du centre de combustion augmente par unité de temps de particules de biomasse volatile Augmenté dans le cas de la même quantité d'alimentation en air, l'hypoxie des gaz combustibles du four, n'a pas complètement brûlé, augmentant la perte de chaleur de combustion incomplète des gaz, provoquant la perte de chaleur de la chaleur d'échappement, ce qui affecte l'efficacité thermique globale. Et lorsque l'épaisseur de la couche de carburant est inférieure à 400 mm, la couche de carburant apparaît comme un phénomène de combustion, la couche supérieure de la couche supérieure de Mars, la température du centre de combustion augmente également, l'unité de temps les particules de biomasse générées par l'augmentation de la perte de chaleur incomplète des gaz volatils Et la perte de chaleur de l'échappement augmente, l'efficacité thermique totale de la chaudière diminue également. Lorsque l'épaisseur de la couche de carburant est faible ou supérieure, la température de la couche de matière augmente rapidement, rapidement jusqu'à plus de 1000 ℃, laitier de ciment de chaudière, brûleur La détérioration du four, à partir du concept de trou de feu observé dans l'intensité de la flamme du four a été considérablement réduite.
4 Conclusion
(1) Après la détermination du combustible à granulés de biomasse, son taux de combustion, ses paramètres de transfert de chaleur et ses substances volatiles analysent la température, le taux est également certain, l'épaisseur de la couche de carburant a également une valeur optimale. Trop élevé ou trop bas entraînera l'augmentation de la température centrale , Afin que les analyses volatiles pour accélérer, augmenter, il y a un scintillement, un phénomène de combustion incomplet.
(2) la combustion des particules de biomasse doit avoir une alimentation en air secondaire, l'utilisation rationnelle de l'alimentation en air secondaire, rendre l'oxygène du four rempli, étendre le four dans la gamme haute température, augmenter les possibilités et le temps de contact avec le combustible et l'oxygène, réduire l'incomplète Brûler des composants pour améliorer l'efficacité thermique de la chaudière.
Dans les meilleures conditions de travail, l'efficacité thermique de la chaudière à combustible à granulés de biomasse a atteint 77,69%, soit une augmentation de 22,69% supérieure à celle du test d'efficacité thermique GB / T15317-1994 stipulé dans la méthode de détection d'économie d'énergie de la chaudière industrielle.[13].
Références
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'12' Division de la Norme de la science et de la technologie de l'Agence nationale pour la protection de l'environnement, préparée. GB 13271-2001 Norme de décharge des polluants atmosphériques de la chaudière. Agence nationale de protection de l'environnement. Administration de l'état de la supervision de la qualité, de l'inspection et de la quarantaine.
Étude expérimentale sur la combustion des granules de biomasse [J]. Changchun: Université Jilin, 2008.
