Yang Guofeng 1, Yu Youfang 2Sheng Kui Chuan1
(College of Science, Université du Zhejiang et de l'alimentation de l'ingénierie des systèmes biologiques, Hangzhou 310058, Chine; 2. Zhejiang Institut de formation technique et professionnelle des entreprises d'ingénierie appliquée, Hangzhou 310053, Chine)
Résumé: Afin d'étudier l'influence de la vitesse d'alimentation des particules de biomasse dans le processus de combustion et les émissions de polluants des composants de la fumée à des particules de biomasse 5G-20/85 à 0,23 type de brûleur pour l'objet, la recherche dans le mode d'alimentation est 2s 13s, des butées d'arrêt dans 2s 15s, 2s butée dans 17S, 19S dans les 2 secondes d'arrêt, l'alimentation 2s arrêt 21S (respectivement 13.02, 15.02, 17.02, 19.02, 21.02 représenté) correspondant moyenne Fumée CO, O à des vitesses d'alimentation de 6,9, 6,2, 5,5, 5,0 et 4,5 kg / h 2Et NON xChangements dans le contenu, examiner le CO et NO xLa relation entre le contenu des fluctuations et les résultats montrent que les émissions de temps de fonctionnement: le débit d'alimentation a été réduite de 6,9 kg / h (13/02) à 5,0 kg / h (19/02), la teneur en CO des gaz de combustion Graduellement diminué à un minimum de 66 mg / Nm à 5,0 kg / h 3NO xAtteint la valeur minimum 8,8 mg / Nm lorsque la variation de la teneur en CO est similaire, le débit d'alimentation de 5,0 kg / h (19/02) 3; Gaz de combustion Fluctuation teneur en CO à fonctionner à une vitesse d'alimentation de 6,9 kg / h (13/02) de la durée maximale, la teneur en CO a montré une variation périodique, la période du cycle de fluctuation coïncident sensiblement avec la charge à différentes vitesses d'alimentation , Alors que NO xMoins volatile avec le temps en cours d'exécution. En général, la vitesse d'alimentation moyenne de 5,0 kg / h, à savoir, arrêter l'alimentation en mode de réalisation de 2s 19s peut réduire de manière significative les émissions de polluants.
des particules de combustible de biomasse sont en bois moulé, de la paille et d'autres déchets agricoles et forestiers en tant que matières premières, l'utilisation de l'équipement mécanique et comprimé dans une texture de pastille cylindrique article solide moulé peut être utilisé comme les chaudières industrielles, fours de cuisson, four combustible de chauffage du chauffage agricole et domestique, Avec la mise en œuvre de politiques de développement et d'utilisation des énergies renouvelables et de réduction de l'énergie et des émissions en Chine, la production et la vente de biocombustible à granulés sont entrées dans la phase d'exploitation commerciale et leur utilisation à grande échelle. Le carburant particulaire est en hausse et dans certaines régions il y a même une pénurie de carburant particulaire.
Au cours des dernières années, les brûleurs à granulés de biomasse ont été largement utilisés dans les petites chaudières à eau chaude, les serres agricoles, les poêles chauffants pour les installations de chauffage et les poêles domestiques, etc. Lieu plus déraisonnable, entraînant l'utilisation des gaz de combustion, limitant la promotion de son application. [1]Dans les études d'aptitude au combustible de la biomasse en granulés, on a constaté que les émissions de particules du brûleur variaient généralement de 98 mg / Nm 3Donc, le gaz de combustion Greenman noir est de grade 2. Zhang Xuemin et al [2]L'étude des caractéristiques d'émission des brûleurs dans différents modes d'alimentation a révélé que la teneur en CO dans les gaz de combustion est habituellement de 800 mg / Nm 3À propos, NO xLe contenu de 134 mg / Nm 3A propos vu, la plupart des particules existantes dans le brûleur pendant l'utilisation et la concentration de poussière est des valeurs d'émission élevée de CO, par conséquent, il est nécessaire d'étudier la relation entre les paramètres et la chambre de combustion des émissions conditions de fonctionnement, afin de nettoyer le combustible particulaire Normes de combustion et de rejet pour fournir une base scientifique.
Avance est l'un des paramètres importants de l'état de particules du brûleur, le brûleur est directement lié à la charge thermique et les émissions polluantes. De réglage des paramètres de conception et de la structure de brûleur de traitement, la chambre de combustion et la quantité d'air d'admission ont été configuration optimisée, etc. OK, donc le débit d'alimentation de la régulation rationnelle est devenu un facteur clé. le débit d'alimentation de l'Assemblée générale résultant de l'offre insuffisante d'oxygène, CO des gaz de combustion, NO xAutres polluants tels que les émissions élevées, polluant l'environnement [3]Le débit d'alimentation est trop faible non seulement atteindre la charge thermique requise, mais aussi en raison d'une prise d'air excessive, résultant en un temps de séjour du gaz combustible dans le four trop court, entraînant une combustion incomplète, augmentera également les émissions de polluants[4].
DIAS et ainsi de suite [5]Dans l'étude de la relation entre la vitesse d'alimentation et la teneur en CO, on constate que la teneur en CO dans les gaz de combustion diminue progressivement avec l'augmentation du débit de 5 kg / h à 6 kg / h En outre, certains chercheurs ont constaté que l'air introduit dans le four n'est pas pleinement utilisé dans la phase initiale de l'augmentation du débit d'alimentation, ce qui permet d'utiliser pleinement le débit d'alimentation à mesure que le débit d'alimentation continue d'augmenter. La teneur en CO a commencé à diminuer Lorsque le débit d'alimentation a dépassé une certaine valeur critique, la combustion d'oxygène s'est produite dans le four et la teneur en CO a augmenté de nouveau [6-7]En résumé, les études existantes se concentrent principalement sur l'impact du taux d'alimentation sur les émissions de CO, tandis que le taux d'alimentation du NO xles émissions d'influence, mais rarement signalés, et les niveaux de polluants dans les gaz de combustion avec les caractéristiques de volatilité de la durée de fonctionnement du brûleur est clair. Par conséquent, le présent document dans une petite chaudière à eau chaude supportant les brûleurs à granulés de biomasse comme un objet, la recherche de combustible granulés Taux d'alimentation en CO et NO dans les gaz de combustion xTels que l'impact du contenu, examiner le CO et NO xEt les caractéristiques d'émission varient avec les changements de la durée de fonctionnement du brûleur, un choix raisonnable pour le débit d'alimentation, afin de réduire les particules de biomasse pour fournir une base théorique pour le processus de combustion dans les émissions de polluants.
1 matériaux et méthodes
1.1 Matériaux d'essai
des particules de combustible de biomasse à partir du combustible Jinhua Zhejiang Jianghong plantes Yong, la principale matière première de sapin, des résidus de traitement du bois de pin. Le diamètre moyen des particules du combustible est 9.0mm, une masse volumique de 1200 kg / m 3; Son analyse de la composante industrielle, la composition élémentaire et la valeur calorifique sont indiquées dans le tableau 1, dans lequel: le composant d'analyse « analyse de l'industrie du combustible de biomasse solide » (GB / T 28731-2012) mesurée conformément à, la valeur de chauffage est Test « de la biomasse combustible solide procédé « (NY / T 1881,1 à 2010) analyse; trouvé C, H et N le contenu à l'aide de l'analyseur élémentaire (EA1112, CarloErba, Italie), l'élément O 100 moins la fraction de masse de C, H, N, S, et un groupe de séchage Teneur en cendres obtenue par calcul Carburant à particules dans l'espace intérieur sec et frais scellé avec des sacs en plastique stockés jusqu'à l'accès au test.
1.2 plateforme d'essai et équipement
1.2.1 plate-forme d'essai de brûleur de particules de biomasse
Type 5G-20/85 à 0,23 granulés de biomasse chaudière à eau chaude avec Lanxi, province de Zhejiang champs agricoles New Energy Technology Co. fabriqué à l'aide d'un brûleur, selon le groupe de recherche conçu et construit pour la plate-forme de test de brûleur à granulés de biomasse , essentiellement par le four, le système d'alimentation, de régulation et d'essai, dont la structure est représentée sur la figure 1. du four intérieure et une couche d'isolation thermique extérieure et suivie par l'isolation du four, à partir du bas à la partie supérieure du four est successivement → chambre de collecte de cendres de grille (première entrée) → → l'entrée d'air de combustion secondaire → de conduit de refroidissement et analogues; mécanisme d'alimentation à double vis parallèle à l'axe, le contrôle du volume d'air et d'instrumentation sont principalement: 130FLJ2WYD4-2 ventilateur centrifuge ( émergents Shanghai électrique Group Limited), SLDLUGB-DN40 débitmètre à vortex intégré intelligent (Nanjing-up instrument Co., Ltd.), a des moyens de réglage du volume d'air de la vanne papillon manuel de laboratoire (tube de diamètre 110 mm, 1200 mm de longueur).
1.2.2 flux de travail du brûleur
La quantité ajoutée de particules dans la trémie, tourner l'opération d'alimentation conformément à des programmes prédéterminés, comme suit: alimentation (20S) → allumage (4min) → allumage réussi, le fonctionnement normal (intervalle d'alimentation) → → stabilisation arrêter la combustion dans attendu, a continué à brûler après la fin de la 15 min. d'alimentation mécanisme d'avance intermittente (période d'alimentation) en mode d'alimentation, à savoir la pause de travail de la presse à vis pendant quelques secondes pour une période de quelques secondes, le fonctionnement en continu d'une vis. mécanisme d'alimentation à vis jumelées à l'écart Le but principal du matériau est d'empêcher efficacement la chambre de combustion de tempérer et de brûler le combustible particulaire dans le silo[8].
1.3 méthode d'essai
1.3.1 Détermination de la composition des gaz de combustion
Fumer dans le CO, NO, NO 2, NO xEt O 2Détection de contenu: référence « émissions provenant de sources fixes carneau exigences techniques du système de surveillance des gaz et méthodes d'essai » (HJ / T 76-2007), complet avec analyseur de gaz Testo350 (un Testo, Allemagne) la teneur en NOx du détecteur à NO. Avec NO 2Sum. Les exigences en matière de détection, jusqu'à ce que le brûleur est (température du four à peu près constante) stable, la distance sonde de gaz de combustion 50cm fixe au-dessus du four, et la section transversale de la cheminée 30 ~ 45 ° dans les coins. Mesure avant de calibrer l'analyseur de gaz, le temps de détection de 5min, un 10s / temps de la fréquence d'échantillonnage, enregistrer automatiquement la valeur moyenne des constituants de la fumée par 10s, la valeur maximale des données de valeurs minimales.
1.3.2 réglage du débit d'alimentation
1.3.3 une fois dans le vent et la deuxième mesure du débit d'air d'admission
Une entrée d'air secondaire sont fournis par le ventilateur centrifuge 2 du même type, l'extrémité avant du régulateur d'entrée de débit d'air du ventilateur installé vanne papillon, l'extrémité avant de la sortie du ventilateur 15 fois le diamètre (60 cm) au niveau du débitmètre à vortex de montage pour la mesure du gaz Le rapport d'air secondaire est exprimé en volume d'air secondaire / volume d'air total, et le volume d'air total est la somme du volume d'air primaire et du volume d'air secondaire.
1.3.4 volume d'air théorique de la combustion des particules
1.4 Conception expérimentale
Les résultats des tests pré préliminaires, lorsque la vitesse d'alimentation moyenne de 6,2 kg / h (2s dans les 15 secondes d'arrêt), des émissions relativement situe dans une plage raisonnable, de sorte que le mode d'alimentation est mis en arrêt 2s 15s (6,2 kg / h), le volume d'air primaire, le volume d'air secondaire étaient de 47,2 m 3/ h, 38,1 m 3/ H, à savoir, le rapport d'air secondaire est de 0,4, le rapport d'air en excès à tester de 2,5, les résultats montrent que, la concentration en CO de 193mg / Nm 3, NO xLa concentration en masse est de 72 mg / Nm 3, Plus bas que les normes nationales: Description des paramètres de cette condition est dans une plage relativement raisonnable en gardant les autres paramètres constants, l'augmentation que le débit d'alimentation, dans les 4s d'arrêt sélectionnés 15s (10 kg / h) alimentation. Méthode de test des matériaux, les résultats montrent que la concentration de CO jusqu'à 3293mg / Nm 3, Beaucoup plus que les contaminants normes nationales d'émission associés. Ainsi, à différentes vitesses d'alimentation par le biais de la soupape de commande d'écoulement d'air, l'air primaire et l'air secondaire pour modifier la quantité d'admission d'air, pour maintenir le rapport de l'air secondaire et le rapport d'excès d'air de 0,4 à 2,5 inchangé, sélectionnez une fente d'alimentation dans les 13s d'arrêt de gradation de 2s, 2s dans les 15 secondes d'arrêt, 2s butée dans 17S, 19S dans les 2 secondes d'arrêt, l'alimentation 2s arrêter 21S (respectivement 13.02, 15.02, 17.02, 19.02, 2 / 21), les débits moyens correspondants sont de 6,9, 6,2, 5,5, 5,0 et 4,5 kg / h.
2 résultats et discussion
2.1 CO et O dans les gaz de combustion 2Content
2.1.1 débit d'alimentation en CO et O dans les gaz de combustion 2Effet de la teneur de la teneur en CO des gaz de combustion directement réfléchie conditions volatilisation et de combustion des points de précipitation, O et CO dans le gaz de combustion à différentes vitesses d'alimentation 2Figure 2 vue du contenu, avec débit d'alimentation décroissant du gaz de fumée après la concentration de CO est réduite à augmenter, ce qui se traduit par des études antérieures [11-13]Similaire
Dans le procédé d'alimentation varie entre 2/19 2/13 ~ teneur en CO a diminué Description diminue la vitesse d'alimentation moyenne, les conditions de combustion dans le four est améliorée, plus complètement combustion principalement en raison du rapport d'air excédentaire et La proportion de l'air secondaire reste la même, la diminution de la vitesse d'alimentation augmente le souffle en O 2Le temps de mélange avec les matières volatiles permet de les mélanger plus complètement [14]Lorsque la méthode d'alimentation a été changée de 2/17 à 2/19, le CO était de 146 mg / Nm 3Directement jusqu'à 66mg / Nm 3, 55% de réduction: le procédé décrit dans la teneur en CO a réduit significativement la libération de combustion volatil et plus complète en une teneur en CO de la charge a augmenté de manière significative 21.02 manière, une augmentation de plus de 2 fois, le maximum se produit dans cette variante, (. 205 mg / Nm 3). En effet, le débit d'alimentation continue à diminuer, les particules de combustible au-dessus de la couche de grille existe phénomène de « burn through », à savoir passe sous la grille dans l'air primaire se produit phénomène « de fuite », l'air entrant dans le temps de séjour dans le four est raccourci , Une partie du CO généré par la pyrolyse des particules loin, trop tard avec l'air d'admission O 2Combustion mixte et sortie de la sortie de fumée supérieure du four, entraînant une augmentation significative de la teneur en CO dans les gaz de combustion.
Lorsque le débit d'alimentation diminue, les gaz de combustion O 2Le contenu a augmenté d'abord puis diminué, atteignant la valeur maximale (environ 16%) lorsque la méthode d'alimentation était de 2/19. 2teneur plus élevée phénomène se produit, ce qui peut être associé à la chambre de combustion au moyen d'un mécanisme à vis d'alimentation et l'alimentation de la grille fixe (grille): le carburant en pastilles est délivré à un bouchon à vis de la grille répartition inégale, les particules sont présentes dans un four au-dessus de la grille empilée à proximité du côté d'entrée du phénomène, l'absence de particules de l'autre côté pour produire différents degrés de « fuite », une petite résistance de l'air, ce qui conduit à l'air primaire dans le four à travers une fente sur le côté de la grille et directement dans le courant de gaz de four Accélérer, de sorte que les gaz de combustion O 2Contenu élevé
2.1.2 Teneur en CO dans les fluctuations des gaz de combustion
des changements de la teneur en CO en fonction du temps peuvent refléter directement la stabilité de l'état de combustion dans le four de la figure 3 est un changement à différents débits d'alimentation de la teneur en CO des gaz de combustion qui peut être vu avec le temps de fonctionnement:. le mode d'alimentation est 13/02 lorsque, CO plus le contenu volatil varie avec le temps, ce qui indique que les conditions de combustion dans le four de ces fluctuations de conditions dans le temps de test pour les années 80, il y avait un pic net, la quantité des particules peut être déposée à l'heure actuelle dans le four atteint le maximum, étant donné que CO produit par la combustion incomplète d'une augmentation soudaine, suivie par la vitesse de combustion, le débit d'alimentation et le taux de combustion a atteint un nouvel équilibre, la teneur en CO est réduit la volatilité, teneur en CO en fonction du temps entre le sommet et la vallée continue pendant environ 15 secondes, le maximum la valeur et la valeur minimale et la butée d'extrémité, la charge à la fin de la période correspondre sensiblement à la charge d'alimentation est apparu. Bien que la teneur en CO des gaz de combustion moins de fluctuations dans l'alimentation de plusieurs autres façons, mais la variation sensiblement périodique, et le cycle d'alimentation correspondant coïncident. Ainsi, le mode d'alimentation intermittente, le temps d'alimentation est pas trop long, sinon il en résultera quantité d'accumulation accrue de granulés, une combustion incomplète, les émissions de CO Élevé.
2.2 gaz de combustion NO, NO 2Et NON xContent
2.2.1 débit d'alimentation en gaz de combustion NO, NO 2Et NON xEffet du contenu
Figure 4 pour le taux d'alimentation de NO, NO 2Et NON xLe contenu peut être vu à partir de laquelle, NON, NON 2Avec NO xLe changement de contenu est fondamentalement similaire. Avec la diminution du taux d'alimentation, le NO dans les gaz de combustion xLe contenu montre une tendance à la baisse puis à l'augmentation: la valeur maximale apparaît lorsque la méthode d'alimentation est de 2/13 (78 mg / Nm) 3), Atteindre le minimum au 2/19 (8,8 mg / Nm 3), Respectivement, une température de four inférieure détectée par le capteur de thermocouple atteint un maximum de 758 ℃, lorsque le mode d'alimentation est de 21/02 lorsque, NO xLe contenu a été augmenté de façon significative, de manière correspondante, la partie inférieure de la température du four a été abaissée à 375 ℃. Décrit dans une certaine plage de température, l'augmentation de la température est favorable à l'inhibition de NO xDe la production et réduisent des émissions. Dans les conditions d'étude, les particules de biomasse n'ont pas brûlé dans l'air N 2À NO xLa température de conversion (1300 ℃ ci-dessus), ne produit fondamentalement pas de NO thermique x[15-16]En raison de la faible teneur en N dans les particules de bois, NO xPrincipalement à partir de l'oxydation de N dans le carburant, donc à différents taux d'alimentation, gaz de combustion NO xLe contenu est faible. De la figure 2 et la figure 4 peut être vu, avec le taux d'alimentation a diminué, le gaz de combustion NO xLe changement de contenu est similaire à la tendance de changement de CO, montrant le changement après avoir diminué d'abord puis augmenté[17-18].
2.2.2 gaz de combustion NO xFluctuation du contenu
NO dans les gaz de combustion à différents taux d'alimentation xLes fluctuations du contenu au fil du temps, comme le montre la figure 5. On peut voir à partir de, NO xAucun changement périodique n'est présent Lorsque la méthode d'alimentation est 2/19 et 2/17, NON xLe contenu fluctue peu dans le temps, avec une fluctuation relativement importante dans le temps lorsque les méthodes d'alimentation sont 2/15 et 2/13, peut-être en raison de l'accumulation de particules dans le four à un certain moment à mesure que le débit augmente. Conduisant à des conditions de combustion instables, promu NON xLa production et les changements de concentration d'émission. Comme mentionné précédemment, NON xLa principale source de matières premières est la conversion de N, donc le taux d'alimentation et la matière première de N à NO xLa conversion est étroitement liée, c'est à dire, plus le taux d'alimentation est élevé, plus il y aura de matière première de l'élément N dans le four [19-20]On peut voir que le taux d'alimentation affecte non seulement le NO dans les gaz de combustion xContenu, mais aussi affecter la volatilité.
3 Conclusion
3,1 vitesse d'alimentation a un effet significatif sur la teneur en CO du gaz de combustion. Lorsque le mode d'alimentation est 2/19 (vitesse d'alimentation moyenne de 5,0 kg / h) d'émissions de CO minimum, le mode d'alimentation est 2/13 (alimentation moyenne lorsque la vitesse de 6,9 kg / h), le maximum d'émission de CO, également fluctuation maximale. teneur en CO dans le gaz de fumée change périodiquement sa périodicité et le cycle d'alimentation essentiellement. alimentation intermittente peut être garanti conditions de la demande de charge de chaleur Dans les conditions de test, le choix de la méthode d'alimentation 2/19 (en 2s, stop 19s) est plus raisonnable.
3.2 à différents taux d'alimentation NO xLa tendance changeante du contenu correspond à celle du CO. Lorsque la méthode d'alimentation est de 2/19 (la vitesse d'alimentation moyenne est de 5,0 kg / h), NON xLe contenu minimum de 8,8 mg / Nm 3, La valeur maximale de 78 mg / Nm apparaît lorsque la méthode d'alimentation est 2/13 (la vitesse d'alimentation moyenne est de 6,9 kg / h) 3NON à différents taux d'alimentation xAucun changement périodique n'était présent Lorsque la méthode d'alimentation était 2/19 et 2/17, NON xLa volatilité au fil du temps est petite.
3.3 CO et NO dans les gaz de combustion à différents taux d'alimentation xLes changements de contenu sont plus constants L'effet du taux d'alimentation sur les émissions de CO est plus important que celui du NO xImpact des émissions.
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