Wang Xu Tao 1Zhang Bailiang2
(1. Henan Urban Construction Institute, Pingdingshan 467036, Henan, China; 2. Laboratório-chave de Energia Renovável, Ministério da Agricultura, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)
Resumo: Como um tipo de energia renovável transformada por palha, o combustível de palha de biomassa tem muitas vantagens. Neste trabalho, são analisadas as características dos recursos, as propriedades físico-químicas, as características de combustão e as características técnicas e econômicas do combustível de palha de biomassa. Tem recursos ricos, após a formação da densidade aumenta, o armazenamento do transporte é superior à biomassa original, sem perda de características de combustão das características originais da biomassa e do carvão são similares, fáceis de inflamar, combustão completa, CO 2, SO 2, NÃO xA concentração é menor do que a do carvão, no entanto, o maior teor de metal alcalino e Cl levará a corrosão e deposição durante a combustão. Atualmente, a economia técnica não é proeminente, e um benefício ambiental abrangente é uma boa opção de energia suplementar.
1 status de combustível de moldagem de palha
A energia de biomassa refere-se à energia química contida na biomassa, que é a energia armazenada pelas plantas verdes depois de converter a energia solar em energia química pela fotossíntese. É a única fonte de carbono na Terra que pode ser regenerada e pode ser processada e transformada em convencional Combustíveis sólidos, líquidos e gasosos [1]Com o processo de aceleração da industrialização na China, a questão da escassez de energia e da poluição ambiental tornou-se cada vez mais proeminente e a demanda por tecnologias de combustão limpas para o desenvolvimento de energia limpa e fontes de energia convencionais como o carvão está se tornando cada vez mais urgente. O ambiente é gravemente danificado pela queima de palha todos os anos durante a safra de colheita A poluição, mas também aumenta as preocupações da comunidade sobre a disposição da palha abandonada, continua a promover a conversão de recursos de palha de outra perspectiva.
A pesquisa e o desenvolvimento da biomassa da China como fonte de energia renovável e limpa começaram na década de 1980 [2]A produção foi aumentada de 300.000 t antes de 5a para mais de 3 milhões de t no presente, e desenvolveu-se rapidamente, mas ainda há uma grande diferença em comparação com os países desenvolvidos. Existe uma falta de padrões da indústria correspondente para moldagem de palha máquinas de produção de combustível e categorias de produtos, portanto, produtos Desigual, em relação à industrialização, há uma grande lacuna.
2 características de combustível de moldagem de palha
2.1 características do recurso
Como um país agrícola, a China possui abundantes recursos de palha de colheita. Com base no atual rendimento de grãos e na relação gramado / grão, estima-se que a produção anual de palha na China é de cerca de 600 milhões de toneladas, calculada em 25% [3]Cerca de 150 milhões de toneladas de palha podem ser usadas para produzir combustível moldado.
Mas devemos também ver que terras cultivadas da China ou descentralizada, não é propício para grande escala operações mecanizadas e recursos de palha, portanto, relativamente dispersos, juntamente com um tamanho grande de palha, baixa densidade e poder calorífico da unidade pelo impacto da época da colheita, resultando na arrecadação de recursos de palha e armazenamento difícil do que o combustível como o carvão.
2.2 Propriedades físicas e químicas
O combustível em forma de palha é produzido por desidratação dos talos soltos coletados e esmagamento em combustível sólido, em forma de bloco, esférico ou granular com uma forma regular e uma densidade relativamente grande, o que é comum em varas e grânulos. As propriedades físicas e químicas de combustível foram diferentes da palha, para resolver a densidade aparente da palha, baixa densidade de energia, não é fácil de armazenar e transportar falhas, densidade, valor calorífico com o método de compressão, o processo de produção varia, os principais parâmetros na Tabela 1.
2.3 características de combustão
O desempenho da combustão do combustível em forma de palha é muito melhor em comparação com o da palha variável e a eficiência da combustão pode ser aumentada de 10% a 15% da queima de palha direta para 30% -40%, embora tenha as vantagens de alta volatilidade, fácil ignição e baixo teor de cinzas Vantagens, apenas uma quantidade de traço de SO nos gases de combustão 2Como uma energia renovável pode atingir CO 2Emissões zero, a poluição ambiental é pequena[4].
2.3.1 moldagem de palha desempenho de ignição de combustível
A estrutura compacta do combustível de moldagem de palha inibirá a taxa de volatilização externa e a difusão interna do ar durante a combustão do combustível de moldagem, reduzindo a transferência de calor de fora para dentro. O desempenho da ignição do combustível de moldagem de palha é maior que o da palha de biomassa em massa Declínio significativo[5- 6].
As experiências mostram que o tempo de ignição é de cerca de 2 ~ 3min, os principais fatores que afetam o desempenho da ignição da densidade (densidade) da estrutura do combustível de biomassa, conteúdo volátil e conteúdo fixo de carbono da moldagem de biomassa temperatura da ignição do combustível, tempo de ignição Aumentando e aumentando a densidade de sua extensão, a densidade de 1,2g / cm 3O tempo de ignição do combustível da moldagem de palha do que a densidade de 0,8 g / cm 3Mais de 1 vez mais do que a temperatura de ignição de 300 ~ 400 ℃, do que a palha de biomassa de cerca de 50 ℃ [7]; Quanto maior o teor volátil do combustível de moldagem de palha, mais propensos a inflamar o fogo, o ponto de vista geral, as características de ignição do combustível de moldagem de palha tendem para as características originais da ignição de palha e melhor do que o briquete[8].
2.3.2 mecanismo de combustão de moldagem de palha
Quando o combustível em forma de palha queima na lareira, o processo de combustão de carvão similar é a combustão difusiva osmótica estática, mas ainda não perde as características da queima de palha de biomassa. Todo o processo de combustão pode ser grosseiramente dividido em ignição (voláteis Combustão), combustão por difusão (combustão mista de gás combustível e carbono), combustão suave (combustão de coque), cinzas ardentes (cinzas, coque residual) 4 estágios[9- 11].
(1) Combustão de voláteis inflamáveis na superfície do combustível estratificado, ignição de gases inflamáveis e oxigênio, devido à sua estrutura compacta, costuras não porosas, pequena condutividade térmica e liberação lenta de gases voláteis combustíveis, Longo e fraco. Com o aquecimento lento do calor interno do combustível de moldagem de palha, precipitação sustentada, a combustão durou cerca de 10min.
(2) Combustão de difusão À medida que a temperatura de combustão continua a aumentar, a combustão começa a entrar na fase de combustão de transição da coque de superfície. O carbono na camada superficial do combustível em forma de biomassa começa a queimar e uma pequena quantidade de gás combustível escapando do interior é gerada.
Combustão constante À medida que a combustão continua, a flama azul externa se torna mais fina, a chama torna-se mais curta e mais forte, a combustão começa a se tornar violenta e a combustão penetra na camada de coque mais profunda. Nesta fase, o CO é queimado na superfície do combustível e no combustível A camada interna é queima de carvão [12]Devido à difusão relativa dos campos de ar e gases de combustão, não existe ar suficiente dentro do combustível que fabrica biomassa, e a celulose e a lignina são gasificadas a altas temperaturas para formar CO, H 2CH 4E outros gases combustíveis, que continuam a difundir a combustão externa para garantir uma combustão suave até que a chama se torne mais curta e mais forte, principalmente a combustão da coca.
(4) O carbono residual nas brasas queimadas continua a queimar, os combustíveis são basicamente exaustos, a chama é encurtada, a cor começa a mudar da luz para a escuridão e desaparece e o combustível se transforma em vermelho escuro e cinza quando o processo de combustão dura cerca de 60 minutos. Curva de temperatura de queima mostrada na Figura 1.
No estágio inicial de combustão, a temperatura subiu rapidamente, e a taxa de aumento de temperatura na combustão por difusão e a fase de combustão estável diminuíram gradualmente. Quando a temperatura foi maior, a temperatura no aterro de combustão começou a diminuir gradualmente.
2.3.3 moldagem de palha pó de combustível, corrosão de sedimentação
O combustível de moldagem de palha de biomassa no processo de produção não ocorre alterações químicas, composição e palha de biomassa ou menos e o número de fumos emitidos além da combustão (não superior a 200mg / m 3) Diminuiu [13- 14], O que não é significativamente diferente do pó de palha de biomassa e os principais componentes de fuligem e poeira são mostrados na Tabela 2. O alto teor de Cl no combustível de palha de biomassa causará corrosão séria na lareira e as cinzas queimadas aparecerão facilmente parecidas com o nó de carvão O fenômeno da deposição de escória e da corrosão é que a palha contém mais de 1% de potássio e outros elementos metálicos. Os sais de metais alcalinos voláteis no processo de combustão entram na fase gasosa, cinzas voláteis e outras partículas finas no forno a uma temperatura elevada de cerca de 700 ° C Parte da condensação da superfície de condensação para formar a camada de deposição inicial. Com o aumento da temperatura, a superfície aparecerá na superfície de ligação por fusão, o fulgor de partículas maiores afetou a superfície de deposição inicial para formar uma nova camada de deposição [15- 16]Quando a temperatura do forno é superior a 780 ℃, esses depósitos formam uma escória vítrea (mistura complexa), resultando em calhas de escória severas não podem operar normalmente uma caldeira de biomassa grande a cada 10 a 12 meses para parar o forno por uma semana Limpe por aí.
O teor de Cl em combustíveis de palha de biomassa é tão alto quanto 0,2% a 3,0%, o que é a característica mais significativa da palha de biomassa ao contrário do carvão e outros combustíveis minerais. Nos fornos de combustão de biomassa, Cl 2E várias formas de cloreto na erosão da parede de água do maior papel, por causa de HCl e Cl 2Tem a capacidade de penetrar a película protetora de óxido metálico e reage com ferro para formar cloreto de ferro, que é facilmente reoxidável para formar um espessura de flocos de óxido de ferro no forno a alta temperatura e alta atmosfera oxidante. No SO 2, SO 3Cl é formado por reagir com cloreto de ferro no depósito e gerar (subscrito) sulfato de ferro 2, Repetirá o processo de corrosão gasosa, agravará a corrosão do forno. Além disso, KCl, CrCl 2E FeCl 2Os cloretos de metal alcalino reagem com superfícies metálicas ou óxidos metálicos para formar compostos eutéticos com um baixo ponto de fusão (350-450 ° C), resultando em problemas de formação de escória com combustíveis de moldagem de palha[15].
2.4 Características técnicas e econômicas
O preço de compra da palha de biomassa é de 400 yuan / t, além de custos de transporte, custos de armazenamento, custos trabalhistas e combustíveis de processamento, depreciação de equipamentos e outros custos, o preço de custo de 500 a 550 yuan / t. Esse preço e as atuais vendas dinâmicas de carvão Preço 500 ~ 600 yuan / t em comparação com nenhuma vantagem, mas se combinado com os subsídios do governo para energia limpa, basicamente pode ser plana ou ter um excedente no preço do carvão é superior a 600 yuan / t, além de combustível de moldagem de palha não Em comparação com os benefícios ambientais, que as vantagens técnicas e econômicas começaram a aparecer, especialmente quando usado como uma pequena caldeira, alto forno, cozinha e outras energias rurais é ainda mais evidente.
3 Conclusão
1) a formação de uma biomassa de combustível como energia renovável, limpo, tem recursos relativamente abundantes, palha superar a baixa densidade calórica, os problemas de armazenamento e de transporte fácil, mas a normalização de equipamento e produtos são urgentemente necessários para promover e facilitar a formação de biomassa Processo de industrialização de combustíveis.
2) As propriedades físicas do moldadas características de ignição do combustível biomassa para mais perto da biomassa original, é superior ao processo de combustão de carvão é uma combustão de difusão de permeação estática, semelhante ao carvão, a combustão pode ser dividido em matérias voláteis, a combustão de difusão, a combustão estável e neutralização 4 fases, baixa concentração de poeiras dos gases de escape de combustão, CO, CO 2, SO 2, NÃO xMenos do que a concentração de carvão, mas superior de metal alcalino e de teor de Cl e a fuligem pode levar à corrosão da superfície de aquecimento do metal.
3) Independentemente dos benefícios ambientais, a economia atual da produção de briquete de biomassa não tem vantagem sobre o carvão e exige políticas governamentais para alcançar um crescimento significativo.
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