Wang Xu Tao 1Zhang Bailiang2
(1. Henan Universidad de Construcción Urbana, Pingdingshan 467.036; 2. Henan Agricultural University, clave Laboratorio de Energía Renovable, Zhengzhou 450002, China)
Resumen: como una energía limpia y renovable, un tipo de una paja en la briqueta de la paja de papel biomasa tiene muchas ventajas análisis de la propiedad de los recursos de briquetas de biomasa paja, las propiedades físicas y químicas, las características de combustión y las características económicas encontró briquetas de biomasa. tiene abundantes recursos, después de la formación aumenta la densidad, por lo que el almacenamiento y el transporte de la biomasa original; características de combustión sin pérdida de carbón nativo y propiedades de los materiales similares, fácilmente inflamables, la combustión completa, hollín en el CO 2, SO 2NO xConcentración de menos de carbón; pero mayor metales alcalinos y el contenido de Cl puede conducir a la corrosión y la deposición en la combustión; economía la tecnología actual no es prominente, una consideración global de los beneficios ambientales es un buen complemento a las opciones de energía.
1 estado de combustible moldeado de paja
La biomasa se refiere a la biomasa que contiene energía química, la fotosíntesis por las plantas verdes convertir la energía solar en energía química almacenada en la propia energía, está en la tierra única fuente de carbono renovable, que se puede convertir en el procesamiento convencional Combustibles sólidos, líquidos y gaseosos [1]A medida que China continúa acelerando el proceso de industrialización, el problema de la escasez de energía y la contaminación del medio ambiente cada vez más importante, el desarrollo de las necesidades de energía limpia y la búsqueda de la tecnología de combustión limpia del carbón y otras fuentes convencionales de energía es cada vez más urgente de todos los años grandes áreas de la cosecha de los cultivos causados por la quema de la paja graves problemas ambientales La contaminación, pero también aumenta las preocupaciones de la comunidad sobre la eliminación de la paja abandonada, continúa promoviendo la conversión de los recursos de paja desde otra perspectiva.
La investigación y el desarrollo de China de la biomasa como fuente renovable y limpia de energía comenzó en la década de 1980 [2]La producción se ha incrementado de 300,000 t antes de 5a a más de 3 millones de toneladas en la actualidad, y se ha desarrollado rápidamente, pero todavía hay una gran brecha en comparación con los países desarrollados. Desigual, en relación con la industrialización, hay una gran brecha.
2 características del combustible de moldeo de paja
2.1 características del recurso
Como país agrícola, China tiene abundantes recursos de paja para cultivos. Sobre la base del rendimiento actual del grano y la proporción de pasto a grano, se estima que la producción anual de paja en China es de aproximadamente 600 millones de toneladas, calculada en un 25% [3]Se pueden usar alrededor de 150 millones de toneladas de paja para producir combustible en forma.
Pero debemos ver también que la tierra cultivada de China o descentralizada, no es propicio a gran escala las operaciones mecanizadas, y los recursos de paja, por tanto, relativamente dispersos, junto con un tamaño grande de paja, de baja densidad y el valor calorífico de la unidad por el impacto del tiempo de la cosecha, lo que resulta en la colección de recursos de paja Y el almacenamiento de combustible que el carbón y otras dificultades.
2.2 Propiedades físicas y químicas
briquetas de paja se deshidrata por paja suelta recogió, se pulveriza y se extruye en la forma de mayor densidad se combustibles más regulares de barra, masivo, esférica o de partículas sólidas, en la actualidad en forma de varilla más común y moldeo por compresión granular. paja es diferente de las propiedades físicas y químicas del combustible, para resolver el pequeña densidad de empaquetamiento de paja, de baja densidad de energía, una desventaja de fácil almacenamiento y transporte, la densidad, el valor de calor variará de compresión, diferentes cambios en el proceso de fabricación, los principales parámetros de la Tabla 1.
2.3 características de combustión
Straw briqueta mayor mejorado mucho en los rendimiento de la combustión de la paja, la eficiencia de la combustión puede ser de quema de paja, directa 10% a 15% a 30% a 40% con relación al mismo tiempo tiene un alto carbón volátil, fácil de encender, menos ceniza Ventajas, solo una pequeña cantidad de SO en los gases de combustión 2, Como una energía renovable puede lograr CO 2Cero emisiones, la contaminación ambiental es pequeña[4].
2.3.1 rendimiento de encendido de combustible de moldeo de paja
briquetas de paja estructura densa inhibe volátil velocidad de depósito hacia el exterior y la velocidad del aire en la difusión hacia el interior de la combustión de briquetas, además de reducir la velocidad de propagación del calor desde el exterior al interior, el rendimiento de encendido de la relación de biomasa paja a granel paja briqueta Disminución significativa[5- 6].
Los experimentos muestran que el tiempo necesario para la ignición es de aproximadamente 2 ~ 3min, los principales factores que afectan el rendimiento de la ignición del combustible en el material que forma la estructura de una densidad de estar (densidad), temperatura de ignición y el contenido volátil del contenido de carbono fijo ignición del combustible de briquetas con el largo Aumentando y aumentando la densidad de su extensión, la densidad de 1.2g / cm 3El tiempo de ignición del combustible del molde de paja que la densidad de 0.8g / cm 3El más largos o más veces; temperatura de ignición de 300 ~ 400 ℃, sobre 50 ℃ aumento de la paja biomasa original [7]; Cuanto mayor sea el contenido de fuego de paja de briquetas volátil encendió más fácilmente, En general, las características de briquetas de paja de ignición tienden a ser más superior a las características de ignición de briquetas de paja originales[8].
2.3.2 Mecanismo de combustión de combustible de moldeo de paja
briquetas de paja durante horno de combustión, la combustión procesos similares a la combustión de carbón es una combustión de difusión de permeación estática, pero aún así perder características de la quema de material de paja cruda, todo el proceso de combustión se puede hacer referencia a la combustión de carbón o menos dividido en un mecanismo de ignición (volátiles de combustión), la combustión de difusión (combustión del gas combustible mezclado con carbono), la combustión estable (combustión del coque), brasa (ceniza, coque en trazas residual) etapa 4[9- 11].
① paja de encendido de superficie de briquetas de combustible de combustión de materia volátil lleva a cabo una reacción química exotérmica de gas combustible y gas oxígeno para formar una llama. Debido a su estructura compacta, la costura no porosa, la conductividad térmica, la liberación lenta de vapores combustibles, de modo que la llama combustión lenta Largo y débil. Con el lento calentamiento del combustible moldeado de paja después del calor interno, la precipitación continuada, la combustión duró aproximadamente 10 minutos.
② combustión de difusión con el aumento de la temperatura de combustión, la superficie de combustión comienza a entrar en el coque de transición de fase de combustión, el carbón materia prima forma la capa de superficie comienza a quemar el combustible y una cantidad menor por la combustión del gas combustible se escape el interior, carbonizado para mantener el combustible en el interior.
③ combustión estable como la combustión continúa, delgada llama exterior azul, la llama se vuelve corta y potente, se convirtió combustión violenta, la combustión de la capa de coque a la penetración más profunda. Esta etapa en la superficie del combustible es un combustible de combustión CO La capa interna es carbón ardiendo [12]Debido a la relativa difusión de los campos de aire y de gases de combustión, no hay suficiente aire en el interior del combustible formador de biomasa, y la celulosa y la lignina se gasifican a altas temperaturas para formar CO, H 2, CH 4Y otros gases combustibles, continúan extendiendo la combustión para asegurar una combustión suave hasta que la llama se vuelve más corta y más fuerte, que es principalmente la combustión del coque.
④ agotamiento de carbono sigue quemando el combustible que queda en este caso quemar sustancialmente de combustible, la llama se vuelve más corto, el color comenzó a desaparecer de la luz, hasta que desaparece, en este momento el combustible tiene un bloque gris rojo oscuro, todo el proceso de combustión duró 60 minutos. La curva de temperatura de combustión se muestra en la Figura 1.
La fase inicial del rápido aumento de la temperatura de la combustión, la combustión estable y la tasa de aumento de temperatura etapa de combustión de difusión se ralentizó gradualmente hacia abajo, una temperatura más alta, la temperatura de la etapa burnout comenzó a caer.
2.3.3 polvo de combustible de moldeo de paja, corrosión por sedimentación
briquetas de paja de biomasa no cambia químicamente durante la producción, componente y paja biomasa virgen o menos, y las emisiones de humo durante la combustión, además de la cantidad (no más de 200 mg / m 3) Ha disminuido [13- 14]Qué No hay diferencias significativas con los componentes del humo material de paja primas originales, los componentes mostrados en la Tabla 2. La principal polvo producto paja combustible de biomasa de briquetas mayor contenido de Cl se causan corrosión severa del horno, y era propenso al agotamiento unión carbón similares fenómeno de escoria, que se deposita y el mecanismo de la corrosión de la paja contiene más de 1% de potasio y otros elementos metálicos, durante la combustión de sal de metal alcalino volátil en el horno a una temperatura elevada de aproximadamente 700 °.] C vapor, cenizas y otras partículas finas volátiles algunos se condensará para formar un depósito inicial en la superficie de condensación. medida que aumenta la temperatura de la superficie superficies adhesivas de fusión aparecen partículas de polvo más grandes golpean la superficie de la capa depositada inicialmente se deposita para formar un nuevo [15- 16]Cuando la temperatura del horno es superior a 780 ℃, estos depósitos forman una escoria vidriosa (mezcla compleja), lo que resulta en calderas de escoria graves. Normalmente no se puede operar una caldera de biomasa grande cada 10 a 12 meses para detener el horno durante una semana Limpia alrededor.
El contenido de Cl en los combustibles de paja de biomasa es tan alto como 0.2% a 3.0%, que es la característica más significativa de la paja de biomasa a diferencia del carbón y otros combustibles minerales. En los hornos de combustión de biomasa, Cl 2Y varias formas de cloruro en la erosión de la pared de agua del mayor papel, debido a HCl y Cl 2Tiene la capacidad de penetrar la película protectora de óxido de metal y reacciona con el hierro para formar cloruro de hierro, que se reoxida fácilmente para formar un copo de óxido de hierro grueso en el horno a alta temperatura y alta atmósfera oxidante. En el SO 2, SO 3El Cl se forma al reaccionar con el cloruro de hierro en el depósito y generar (subíndice) sulfato de hierro 2, Repetirá el proceso de corrosión gaseosa, agravará la corrosión del horno. Además, KCl, CrCl 2Y FeCl 2Los cloruros de metales alcalinos reaccionan con superficies metálicas u óxidos metálicos para formar compuestos eutécticos con un bajo punto de fusión (350-450 ° C), lo que resulta en problemas de formación de escoria con combustibles de moldeo de paja[15].
2.4 Características técnicas y económicas
El precio de compra de la paja de biomasa es de 400 yuanes / t más los costos de transporte, almacenamiento, mano de obra y combustible del procesamiento, la depreciación del equipo y otros costos, el precio de 500 ~ 550 yuanes / t. Este precio y las actuales ventas dinámicas de carbón Precio 500 ~ 600 yuanes / t en comparación con ninguna ventaja, pero si se combina con los subsidios del gobierno para la energía limpia, básicamente puede ser plana o tener un excedente en el precio del carbón es superior a 600 yuanes / t, además de combustible moldeado de paja no En comparación con los beneficios ambientales, que tienen las ventajas de técnicas y económicas comenzaron a mostrarse, especialmente cuando se usa como caldera pequeña, el alto horno, la cocina y otras energías rurales son aún más evidentes.
3 Conclusión
1) formar un combustible de biomasa como una energía renovable limpia, tiene relativamente abundantes recursos, paja superar la baja densidad calórica, fáciles problemas de almacenamiento y de transporte, pero la normalización del equipo y se necesitan urgentemente productos para promover y facilitar la biomasa formando Proceso de industrialización del combustible.
2) Las propiedades físicas de características de ignición combustible de biomasa moldeados más cerca de la biomasa original, es superior a proceso de la combustión de carbón es una combustión de difusión de permeación estática, similar al carbón, la combustión se puede dividir en materia volátil, la combustión de difusión, una combustión estable y el desgaste 4 etapas, baja concentración de polvo de los gases de escape de combustión, CO, CO 2, SO 2NO xMenos de la concentración de carbón, pero más alto de metal alcalino y el contenido de Cl y el hollín pueden conducir a la corrosión de la superficie de calentamiento de metal.
3) Independientemente de los beneficios ambientales, la economía actual de la producción de briquetas de biomasa no tiene ninguna ventaja sobre el carbón y requiere políticas gubernamentales para lograr un crecimiento significativo.
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