Wang Xu Tao 1Zhang Bailiang2
(1. Henan Urban Construction Institute, Pingdingshan 467036, Henan, Chine 2. Laboratoire clé des énergies renouvelables, Ministère de l'agriculture, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, Chine)
Résumé: Comme une sorte d'énergie propre renouvelable transformée par la paille, la biomasse de paille présente de nombreux avantages. Dans cet article, les caractéristiques des ressources, les propriétés physico-chimiques, les caractéristiques de combustion et les caractéristiques techniques et économiques du paille de biomasse sont analysées. A des ressources riches, après avoir formé la densité augmente, le stockage de transport est supérieur à la biomasse originale, sans perte de caractéristiques de combustion des caractéristiques de la biomasse d'origine et le charbon sont similaires, facile à enflammer, combustion complète, CO 2, SO 2, NO xLa concentration est inférieure à celle du charbon, mais la teneur plus élevée en métaux alcalins et en Cl entraînera la corrosion et le dépôt lors de la combustion, mais l'économie technique n'est pas importante et les avantages environnementaux complets constituent une bonne option énergétique supplémentaire.
1 statut de combustible de moulage de paille
L'énergie de la biomasse désigne l'énergie chimique contenue dans la biomasse, qui est l'énergie stockée par les plantes vertes après conversion de l'énergie solaire en énergie chimique par la photosynthèse, qui est la seule source de carbone régénératrice pouvant être transformée et transformée en énergie conventionnelle. Combustibles solides, liquides et gazeux [1]Alors que la Chine continue d'accélérer le processus d'industrialisation, le problème de la pénurie d'énergie et de pollution de l'environnement de plus en plus importante, le développement des besoins en énergie propre et la recherche de la technologie de combustion propre du charbon et d'autres sources d'énergie conventionnelles devient plus urgent chaque année de vastes zones de récolte des cultures causées par la combustion de la paille graves à l'environnement la pollution, a également augmenté les préoccupations du public pour la paille de déchets et promouvoir constamment les ressources de paille dans le processus de l'autre côté.
La Chine comme une énergie de biomasse renouvelable, la recherche et le développement et l'utilisation de nouvelles énergies propres a commencé dans les années 1980 [2]La production de 300 000 t devant 5a augmenté à plus de 300 millions de tonnes de courant, le développement rapide, mais il y a un grand écart par rapport aux pays développés. Machines de production de paille de briquette et catégories de produits manquent de normes de l'industrie, donc le produit Inégal, par rapport à l'industrialisation, il y a un grand écart.
2 caractéristiques de carburant de moulage de paille
2.1 caractéristiques des ressources
La Chine est un grand pays agricole, riche en ressources de paille. Selon la production alimentaire actuelle et l'herbe rapport Valley, calculé en Chine la production de paille d'environ 600 millions de tonnes, correspond à 25% peut être utilisé comme énergie [3]Environ 150 millions de tonnes de paille peuvent être utilisées pour produire du combustible façonné.
Mais il faut voir aussi que la Chine des terres agricoles cultivées ou décentralisé, n'est pas propice à une grande échelle des opérations mécanisées, et donc des ressources de paille relativement dispersées, associée à une grande taille de paille, faible densité et de la valeur calorifique de l'unité par l'impact de la récolte, ce qui entraîne la collecte des ressources en paille Et le stockage de carburant que le charbon et d'autres difficultés.
2.2 Propriétés physiques et chimiques
Paille briquette est déshydratée par de la paille en vrac recueilli, pulvérisé et extrudé sous la forme de densité supérieure est plus en forme de barre régulières, massive, sphérique ou de particules combustibles solides, qui sont actuellement en forme de tige plus commune et granulaire. Le moulage par compression paille est différente des propriétés physiques et chimiques du carburant, pour résoudre la petite densité de tassement de la paille, à faible densité d'énergie, un inconvénient de faciliter le rangement et le transport, la densité, la valeur de la chaleur varie compression, des modifications différentes du processus de fabrication, les principaux paramètres du tableau 1.
2.3 caractéristiques de combustion
La paille en vrac briquette grandement améliorée par rapport à la performance de la combustion de la paille, l'efficacité de combustion peut être fait de la combustion de la paille, directe 10% à 15% à 30% à 40% par rapport au même temps a un charbon à haute teneur volatile, facile à enflammer, moins de cendres avantages, seule trace gaz de combustion SO 2, Comme une énergie renouvelable peut atteindre CO 2Zéro émissions, la pollution de l'environnement est petite[4].
2.3.1 performances d'allumage des briquettes de paille
Paille briquette structure dense inhibe la vitesse de dépôt vers l'extérieur volatile et la vitesse de l'air à la diffusion vers l'intérieur de la combustion de la briquette, tout en réduisant la vitesse de propagation de la chaleur de l'extérieur vers l'intérieur, les performances d'allumage de la paille briquette rapport de la biomasse en vrac de paille Déclin significatif[5- 6].
Les expériences montrent que le temps nécessaire à l'allumage est d'environ 2 à 3 min, les principaux facteurs affectant les performances de l'allumage du combustible dans le matériau formant la structure d'une densité de vie (densité), la température d'allumage et de teneur en matières volatiles d'allumage du carburant des briquettes de teneur en carbone fixe avec la longue l'augmentation de la densité de l'étendue et élevé, une densité de 1,2 g / cm 3La paille calage de l'allumage de la densité briquette 0,8 g / cm 3Les temps plus ou plus, la température d'allumage de 300 ~ 400 ℃, environ 50 ℃ augmentation que la paille de la biomasse d'origine [7]; Plus la teneur du feu de paille briquette volatile plus facilement inflammable, Dans l'ensemble, les caractéristiques de la paille briquette d'allumage ont tendance à être plus supérieure aux caractéristiques d'allumage briquette de paille d'origine[8].
2.3.2 mécanisme de combustion de carburant de moulage de paille
briquette de paille pendant four de combustion, la combustion des procédés similaires à la combustion du charbon est une combustion à diffusion de permeation statique, mais encore perdre les caractéristiques de combustion de la paille de matière première, l'ensemble du processus de combustion peut être renvoyée à la combustion du charbon grossièrement divisé en un mécanisme d'allumage (matières volatiles combustion), l'étape de diffusion combustion (combustion du gaz combustible mélangé à du carbone), la combustion stable (de combustion du coke), braise (cendres de coke de trace résiduelle) 4[9- 11].
① paille contact de la surface de briquette de combustion combustible en matières volatiles a effectué une réaction chimique exothermique du gaz combustible et de l'oxygène pour former une flamme. En raison de sa structure compacte, la couture non poreux, la conductivité thermique, libération lente inflammable de gaz volatils, ralentir la flamme de combustion Long et faible.Avec le chauffage lent de la chaleur de chauffage de la paille de moulage interne, les précipitations soutenues, la combustion a duré environ 10min.
② combustion par diffusion avec la montée de la température de combustion, la surface de combustion commence à entrer dans la transition de phase de combustion du coke, les matières premières de carbone formant la couche de surface commence à brûler du carburant et une quantité mineure par la combustion du gaz combustible échapper à l'intérieur, carbonisé pour maintenir le carburant à l'intérieur.
Combustion continue Au fur et à mesure que la combustion se poursuit, la flamme bleue s'amincit, la flamme devient plus courte et plus forte, la combustion commence à devenir violente et la combustion pénètre dans la couche de coke plus profonde. La couche interne est le charbon de bois [12]En raison de la diffusion relative des champs d'air et de gaz de combustion, il n'y a pas assez d'air à l'intérieur du combustible formant la biomasse, et la cellulose et la lignine sont gazéifiées à des températures élevées pour former du CO, H 2, CH 4Et d'autres gaz combustibles, ils continuent à étaler la combustion pour assurer une combustion en douceur jusqu'à ce que la flamme devienne plus courte et plus forte, ce qui est principalement la combustion du coke.
(4) Le charbon résiduel dans les braises continue de brûler, les combustibles sont essentiellement épuisés, la flamme est raccourcie, la couleur passe du clair au foncé et disparaît, et le carburant devient rouge foncé et gris lorsque le processus de combustion dure environ 60 minutes. Courbe de température de combustion représentée sur la figure 1.
Dans la phase initiale de la combustion, la température augmentait rapidement et la vitesse de montée en température de la combustion de diffusion et de la combustion régulière diminuait graduellement et lorsque la température était plus élevée, la température du remblai de combustion commençait à diminuer graduellement.
2.3.3 poussière de carburant de moulage de paille, corrosion de sédimentation
Le produit de moulage de paille de biomasse dans le processus de production ne comporte pas de changements chimiques, de composition et de paille de biomasse ou moins, et le nombre de fumées émises en plus de la combustion (pas plus de 200 mg / m 3) A diminué [13- 14]Quelles Aucune différence significative avec les composants de la fumée de paille de matières premières d'origine, les composants indiqués dans le tableau 2. La paille principale biocombustible poussière produit briquette de contenu Cl plus élevés provoqueront une grave corrosion du four, et était sujette à l'épuisement professionnel jonction charbon similaire phénomène de scories qui se dépose et le mécanisme de corrosion de la paille contient plus de 1% d'éléments de potassium et d'autres métaux, lors de la combustion de sel de métal alcalin volatil dans le four à une température élevée d'environ 700 deg.] vapeur C, des cendres et d'autres fines particules volatiles certains vont se condenser pour former un dépôt initial de la surface de condensation. Lorsque la température augmente de surface des surfaces adhésives thermofusibles apparaissent de plus grandes particules de poussière frappent la surface de la couche déposée initialement est déposée pour former une nouvelle [15- 16], Lorsque la température du four est supérieure à 780 ℃, ces dépôts forment un laitier vitreux (mélange complexe), entraînant de graves scories chaudières ne peuvent pas fonctionner normalement grande chaudière à biomasse tous les 10 à 12 mois pour arrêter le four pendant une semaine Nettoyer autour.
La teneur en Cl dans les combustibles de paille de biomasse est de l'ordre de 0,2% à 3,0%, ce qui est la caractéristique la plus importante de la paille de biomasse, contrairement au charbon et aux autres combustibles minéraux. 2Et diverses formes de chlorure sur l'érosion de la paroi de l'eau du plus grand rôle, à cause de HCl et Cl 2A la capacité de pénétrer le film protecteur d'oxyde métallique et réagit avec le fer pour former du chlorure de fer, qui est facilement ré-oxydé pour former un flocon d'oxyde de fer épais dans le four à haute température et haute atmosphère oxydante. Dans le SO 2, SO 3Cl est formé en réagissant avec le chlorure de fer dans le dépôt et en générant (indice) du sulfate de fer 2, Répéter le processus de corrosion gazeuse, aggraver la corrosion du four.En outre, KCl, CrCl 2Et FeCl 2Les chlorures de métaux alcalins réagissent avec des surfaces métalliques ou des oxydes métalliques pour former des composés eutectiques à bas point de fusion (350-450 ° C), ce qui entraîne des problèmes de formation de scories avec les combustibles de moulage de la paille[15].
2.4 Caractéristiques techniques et économiques
Paille prix de la biomasse 400 yuans / t, plus frais de port, les frais de stockage, les coûts de main-d'œuvre et de carburant et d'autres coûts d'amortissement du matériel de traitement, le prix de revient. Le prix de l'énergie du charbon et les ventes actuelles de 500-550 yuans / t Prix 500 ~ 600 yuans / t par rapport à aucun avantage, mais si couplé avec les subventions du gouvernement pour l'énergie propre, essentiellement être en mesure d'être plat ou avoir un excédent dans le prix du charbon est supérieur à 600 yuans / t, plus le carburant de moulage de paille pas avantages environnementaux par rapport, il a la supériorité technique et économique a commencé à montrer, en particulier lorsqu'il est utilisé comme une petite chaudière, les hauts-fourneaux, la cuisine et d'autres l'énergie rurale devient plus apparente.
3 Conclusion
1) la formation d'un combustible de la biomasse comme une énergie propre et renouvelable, a des ressources relativement abondantes, de la paille à surmonter la faible densité calorique, les problèmes de stockage et de transport facile, mais la normalisation des équipements et des produits sont nécessaires d'urgence pour promouvoir et faciliter la formation de la biomasse Processus d'industrialisation du carburant.
2) Propriétés physiques des caractéristiques d'allumage du combustible de biomasse moulés plus près de la biomasse d'origine, est supérieur au procédé de combustion de charbon est une combustion à diffusion de permeation statique, semblable à du charbon, la combustion peut être divisé en matières volatiles, la combustion de diffusion, de combustion stable et l'épuisement 4 étapes, une faible concentration en poussières des gaz d'échappement de combustion, CO, CO 2, SO 2, NO xMoins que la concentration de charbon, mais supérieur métal alcalin et la teneur Cl et la suie peuvent conduire à une corrosion de la surface métallique de chauffe.
3) Indépendamment des avantages environnementaux, l'économie actuelle de la production de briquettes de biomasse n'a aucun avantage sur le charbon et nécessite des politiques gouvernementales pour réaliser une croissance significative.
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