Ван Сюй Тао 1Чжан Байлянь2
(1. Хэнаньский городской институт строительства, Pingdingshan 467036, Хэнань, Китай; 2. Основная лаборатория возобновляемых источников энергии, Министерство сельского хозяйства, Хэнаньский сельскохозяйственный университет, Чжэнчжоу 450002, Китай)
Аннотация: В качестве возобновляемой чистой энергии, преобразованной соломой, соломенное топливо биомассы имеет много преимуществ. В этой статье анализируются характеристики ресурса, физико-химические свойства, характеристики горения и технико-экономические характеристики соломенного топлива биомассы. Обладает богатыми ресурсами, после формирования плотности увеличивается, хранение в транспорте превосходит исходную биомассу, без потери характеристик сгорания исходных характеристик биомассы и угля аналогичны, легко воспламеняются, полностью сгорают, CO 2, SO 2, НЕТ xКонцентрация ниже, чем у угля, однако более высокое содержание щелочного металла и Cl приведет к коррозии и осаждению во время горения. В настоящее время техническая экономика не является заметной, а комплексная экологическая выгода является хорошим вариантом дополнительной энергии.
1 статус формования соломы
Энергия биомассы относится к химической энергии, содержащейся в биомассе, которая является энергией, хранящейся зелеными растениями после преобразования солнечной энергии в химическую энергию путем фотосинтеза. Это единственный источник углерода на Земле, который может быть регенерирован и может быть обработан и преобразован в обычную Твердое, жидкое и газообразное топливо [1]С ускоряющимся процессом индустриализации в Китае проблема нехватки энергии и загрязнения окружающей среды становится все более заметной, и спрос на экологически чистые технологии сжигания для разработки экологически чистой энергии и традиционных источников энергии, таких как уголь, становится все более актуальным. Окружающая среда сильно повреждается сжиганием соломы каждый год во время сезона сбора урожая Загрязнение, но также усиливает обеспокоенность сообщества по поводу удаления оставленной соломы, продолжает содействовать конверсии соломенных ресурсов с другой точки зрения.
Исследования и разработка Китая биомассы в качестве возобновляемого и чистого источника энергии начались в 1980-х годах [2], Производство было увеличено с 300 000 тонн до 5a до более чем 3 миллионов тонн в настоящее время и быстро развивается, но по-прежнему существует большой разрыв по сравнению с развитыми странами. Отсутствуют соответствующие отраслевые стандарты для соломотрясного оборудования для производства топлива и категорий продуктов, следовательно, продукция Неравномерно, по сравнению с индустриализацией существует большой пробел.
2 свойства соломенно-формовочного топлива
2.1 Характеристики ресурсов
По оценкам, ежегодная добыча соломы в Китае составляет около 600 млн. Тонн, что на 25% меньше, чем в Китае. [3]Около 150 миллионов тонн соломы можно использовать для производства формованного топлива.
Но мы должны также видеть, что культивируется сельхозугодья Китая или децентрализованное, не способствуют крупномасштабному механизированные операциям, а следовательно, относительно рассеянных солом ресурсов, в сочетании с большим размером соломы, низкой плотностью и теплотворной способностью устройства в результате воздействия времени сбора урожая, в результате сбора соломы ресурсов и хранение труднее, чем топлива, такого как уголь.
2.2 Физические и химические свойства
Соломенное топливо вырабатывается путем обезвоживания собранных рыхлых стеблей и дробления их в виде стержнеобразного, блочного, сферического или гранулированного твердого топлива с обычной формой и относительно большой плотностью, что характерно для палочек и гранул. Физические и химические свойства топлива были отличны от соломы, чтобы решить объемную плотность соломы, низкую плотность энергии, непросто хранить и транспортировать недостатки, плотность, теплотворную способность с помощью метода сжатия, процесс производства меняется, основные параметры в таблице 1.
2.3 характеристики горения
Характеристики горения соломенного топлива намного лучше, чем объемная солома, и эффективность горения может быть увеличена с 10% -15% до 30% -40% от прямого сжигания соломы, в то время как она имеет преимущества высокой летучести, легкого воспламенения и низкого содержания золы Преимущества, только незначительное количество SO в дымовых газах 2, Поскольку возобновляемая энергия может достигать CO 2Нулевые выбросы, загрязнение окружающей среды невелико[4].
2.3.1 Производительность зажигания соломы
Компактная структура соломенного формовочного топлива будет препятствовать скорости наружного улетучивания и диффузии воздуха во время сгорания формовочного топлива при одновременном снижении теплопередачи извне вовнутрь. Характеристики зажигания соломосодержащего топлива выше, чем у соломы объемной биомассы Значительное снижение[5- 6].
Эксперименты показывают, что время воспламенения составляет около 2 ~ 3 мин, основные факторы, влияющие на характеристики воспламенения плотности (плотности) плотности топлива в биомассе, содержание летучих веществ и фиксированное содержание углерода в температуре воспламенения топлива в биомассе, время зажигания Увеличивая и увеличивая плотность его растяжения, плотность 1,2 г / см 3Время зажигания топлива соломы, чем плотность 0,8 г / см 3Более 1 раза дольше, чем температура воспламенения 300 ~ 400 ℃, чем солома биомассы около 50 ℃ [7]. Чем выше летучее содержание соломенного формовочного топлива, тем больше вероятность воспламенения огня, общая точка зрения, характеристики сжигания топлива соломенной формовки имеют тенденцию к первоначальным характеристикам воспламенения соломы и лучше, чем брикет[8].
2.3.2 механизм сжигания соломы
Когда соломенное топливо горит в очаге, процесс сжигания подобного угля представляет собой статическое осмотическое диффузионное сжигание, но все же не теряет характеристики сжигания соломы биомассы. Весь процесс горения можно в целом разделить на воспламенение (летучие вещества Сжигание), диффузионное сжигание (смешанное сжигание горючего газа и углерода), плавное сжигание (сжигание кокса), сжигание золы (золы, остаточного кокса) 4 стадии[9- 11].
(1) Сжигание горючих летучих веществ на поверхности стратифицированного топлива, воспламенение горючего газа и кислорода из-за его компактной структуры, непористых швов, малой теплопроводности и медленного высвобождения горючих летучих газов, Длительный и слабый. При медленном нагреве соломенного формовочного топлива внутреннее тепло, устойчивое осаждение, сжигание продолжалось около 10 минут.
(2) Диффузионное горение Поскольку температура горения продолжает расти, сгорание начинает поступать в переходную фазу сгорания поверхностного кокса. Углерод в поверхностном слое топлива в форме биомассы начинает гореть и образуется небольшое количество горючего газа, выходящего изнутри.
Устойчивое сгорание По мере продолжения горения внешнее синее пламя становится более тонким, пламя становится короче и сильнее, сгорание начинает становиться сильным, а сгорание проникает в более глубокий слой кокса. На этом этапе СО сжигается на поверхности топлива, а топливо Внутренний слой - это сжигание древесного угля [12]Из-за относительной диффузии воздушных и газовых полей в биомассеобразующем топливе недостаточно воздуха, а целлюлоза и лигнин газифицируются при высоких температурах с образованием CO, H 2, CH 4И другие горючие газы, они продолжают распространять горение, чтобы обеспечить плавное сжигание, пока пламя не станет короче и сильнее, что является главным образом сжиганием кокса.
(4) Остаточный углерод в горящих углях продолжает гореть, горючие вещества в основном истощены, пламя сокращается, цвет начинает меняться от светлого до темного и исчезает, а топливо превращается в темно-красный и серый, поскольку процесс горения длится около 60 минут. Кривая температуры горения, показанная на рисунке 1.
На начальном этапе горения температура быстро возрастала, а скорость роста температуры в диффузионном сгорании и устойчивой фазе горения медленно замедлялась. Когда температура была выше, температура на набережной нагнетания постепенно уменьшалась.
2.3.3 соломенная формовочная топливная пыль, осаждающая коррозия
При производстве соломы в биомассе в процессе производства не происходит химических изменений, состава и соломы биомассы или меньше, а количество дыма, выделяемого в дополнение к горению (не выше 200 мг / м 3) Уменьшилось [13- 14], Который не имеет существенной разницы с составом пылевидной пыли соломы биомассы, основными компонентами сажи, как показано в таблице 2. Содержание солей в солевом соке биомассы выше, приведет к сильной коррозии внутри печи, в то время как сжигающая зола легко выглядит похожей на конец угля Явление осаждения шлака и коррозии заключается в том, что солома содержит более 1% калия и других металлических элементов. Летучие соли щелочных металлов в процессе горения входят в газовую фазу, летучую золу и другие мелкие частицы в печи при высокой температуре около 700 o C Часть конденсационной конденсации поверхности с образованием исходного слоя осаждения. При увеличении температуры поверхность будет возникать на поверхности слияния, более крупная частица сажи воздействует на начальную поверхность осаждения, образуя новый слой осаждения [15- 16], Когда температура печи выше 780 ℃, эти отложения образуют стекловидный шлак (сложная смесь), в результате чего серьезные шлаковые котлы не могут нормально работать с большим количеством котлов с биомассой каждые 10-12 месяцев, чтобы остановить печь на неделю Очистите вокруг.
Содержание Сl в солевом топливе из биомассы достигает 0,2% до 3,0%, что является наиболее существенной особенностью соломы биомассы, в отличие от угля и других видов минерального топлива. В печах для сжигания биомассы Cl 2И различные формы хлоридов на эрозии водной стены наибольшую роль, из-за HCl и Cl 2Имеет возможность проникать в защитную пленку из оксида металла и реагирует с железом с образованием хлорида железа, который легко повторно окисляется с образованием толстой чешуйки оксида железа в печи при высокой температуре и высокой окислительной атмосфере. В SO 2, SO 3Cl образуется путем взаимодействия с хлоридом железа в осадке и получения (подстрочного) сульфата железа 2, Повторит процесс газовой коррозии, усугубляет коррозию печи. Кроме того, KCl, CrCl 2И FeCl 2Хлориды щелочных металлов реагируют с металлическими поверхностями или оксидами металлов с образованием эвтектических соединений с низкой температурой плавления (350-450 ° С), что приводит к проблемам образования шлака с соломенно-формовочными топливами[15].
2.4 Технические и экономические характеристики
Покупная цена соломы из биомассы составляет 400 юаней / т, плюс транспортные расходы, затраты на хранение, затраты на рабочую силу и топливо для переработки, амортизацию оборудования и другие затраты, себестоимость 500-550 юаней / т. Эта цена и текущие динамические продажи угля Цена 500 ~ 600 юаней / т по сравнению с отсутствием преимуществ, но в сочетании с государственными субсидиями на чистую энергию, в основном, могут быть плоскими или иметь избыток в цене на уголь выше 600 юаней / т, плюс соломенное формовочное топливо, а не По сравнению с экологическими преимуществами, которые имеют преимущества технического и экономического, стали проявляться, особенно когда они используются в качестве небольшого котла, еще более очевидны доменная печь, кулинария и другая сельская энергия.
3 Заключение
1) формирование топлива из биомассы в качестве чистой возобновляемой энергии, имеет относительно обильные ресурсы, соломы преодолеть низкую плотность калорийности, легко хранения и транспортировки проблемы, но стандартизация оборудования и продукты крайне необходимы для стимулирования и облегчения формования биомассы Процесс индустриализации топлив.
2) Физические свойства формованных характеристик топлива из биомассы с воспламенением ближе к исходной биомассе, превосходит процесс сгорания угля статического горение диффузии проницаемости, подобно угль, сжигание можно разделить на летучие вещества, сжигание диффузии, устойчивое горение и выгорание 4 этапа, выбросы сажи в горение низки, CO, CO 2, SO 2, НЕТ xМеньше чем концентрация угля, но выше щелочной металл и содержание Cl и сажа могут привести к коррозии поверхности нагрева металла.
3) Независимо от экологических выгод текущая экономика производства брикетов из биомассы не имеет преимуществ перед углем и требует правительственной политики для достижения значительного роста.
Ссылки:
'1' Чжао Цзюнь, Ван Шуян. Ресурсы и использование биомассы, J '. Journal of Solar Energy, 2008, 29 (1): 90-94.
'2' WANG Min, GUO Kang-quan. Экспериментальные исследования по производству формовочного топлива соломой [J]. Journal of Agricultural Engineering, 1993, 9 (10): 99- 103.
«3» Чжан Байлян, Сюй Гуйцзюань, Ван Цзицин и др. Размышления об использовании биоэнергетики в Китае [J]. Journal of Agricultural Engineering, 2009, 25 (9): 226-231.
«4» Чжан Байлян, Ван Сютао, Ян Шигуан. Обсуждение основных проблем применения формовочных масел [J]. Journal of Agricultural Engineering, 2008, 24 (7): 296-300.
«5» Лоджу Сян, Ван Реншанг. Изучение модифицированного рисового хаска как брикетировочного связующего [J]. Чистая технология угля, 2012, 18 (5): 35-38
«6» Фан Фэнмин, Ян Бо, Вэн Вэй и др. Экспериментальное исследование SDBF для сжигания печи [J]. Возобновляемая энергия, 2006 (1): 22-25.
«7» Song Yongli, Yang Lihua. Технология сжигания биомассы промышленного котла «J». Энергосберегающая технология, 2003, 21 (3): 44-45.
«8 Ма Сяоцинь, Ли Ган. Проспект анализа малой утилизационной котлоагрегата в котле SDBF« J ». Rural Energy, 2001 (5): 20-22.
'9' LIU Sheng-yong, WANG Yan-ling, BAI Bing и др. Кинетический анализ компактного сжигания кукурузных стеблей J '. Journal of Agricultural Engineering, 2011, 27 (9): 287-229.
'10 'Пан Вейлин, Пу Гуйлинь, Се Хао и др. Экспериментальное исследование характеристик горения полукоксовой биомассы [J]. Технология чистого угля, 2013, 19 (1): 83-86, 96.
'11 'FAN Feng-ming, ZHANG Bai-liang, LI Bao-qian и др. Изучение физических характеристик биомассы с крупными размерами частиц «J» Journal of Agricultural Environmental Sciences, 2005, 24 (2): 398-402.
«12» М.А. Сяоцинь. Исследование кинетики горения биомассы (соломенной) формовки и улучшения конструкции гидравлической соломы «D». Чжэнчжоу: Хэнаньский сельскохозяйственный университет, 2002.
'13 'Sun Qi, Hu Yangdong, Wu Lianying. Исследование факторов, влияющих на выброс NO x из метановых горелок на основе CFD' J '. Clean Coal Technology, 2012, 18 (6): 67-71.
«14» Чжао Цинлин. Экспериментальное исследование осаждения и коррозии в процессе сжигания соломенного формовочного топлива. Чжэнчжоу: Хэнаньский сельскохозяйственный университет, 2007.
Thomas R. Miles Jr, Larry L. Baxter, et al. Бюллетень отложений от сжигания биомассы «J». Biomass and Bioenergy, 1996, 10 (2/3): 125-138.
Исследование характеристик дробления биотоплива сжигания биомассы «D». Чжэнчжоу: Хэнаньский сельскохозяйственный университет, 2007.
