Li Ya Meng 1, 2, Zhou flocon de neige 1, 2Hu Jianjun 1, 2Zhu Shengnan1, 2, Jingyan brillant 1, 2Zhang pays entier1, 2
(École de génie mécanique et électrique, Henan Université agricole, Zhengzhou 450002, Chine; 2. les centres d'innovation collaborative d'énergie de la biomasse du Henan, Zhengzhou 450002)
Résumé: Compte tenu de l'efficacité thermique faible courant de poêle à biomasse, principalement l'intensité du feu, le vent ne suffit pas pour une combustion incomplète, la fonction unique et d'autres questions, selon la demande centralisée d'alimentation de cuisson pour poêle à granules combustibles de la biomasse propre, mis au point un en mode de combustion Stoker, réglez la cuisson, la vapeur, l'eau bouillante, le chauffage et d'autres fonctions dans l'un des résultats des tests particules de biomasse à combustion directe poêle performance opérationnelle montrent que: l'efficacité thermique de la plaque de cuisson 42,9%, l'efficacité thermique globale de 70,7% , l'intensité de cuisson 14.1kW, l'indice d'émission de fumée est inférieure à la norme nationale, les particules de biomasse combustion plus complète, référence peut être prévu pour la conception et l'application du poêle de cuisson de mise au point scientifique alimentant les particules de biomasse au carburant.
Introduction
L'énergie est la base du développement économique et du progrès social, mais en raison de la capacité de stockage limitée de la théorie classique de l'épuisement progressif de l'énergie et le développement et l'utilisation des ressources renouvelables est imminente. La biomasse comme énergie renouvelable et respectueuse de l'environnement, est largement l'attention. la Chine a la paille de récolte abondante, 2015 récolte des ressources théoriques paille 1,04 milliards de tonnes, collecter des ressources 900 000 000 t, en utilisant la quantité de 720 millions de tonnes, dont quantité paille d'utilisation de carburant de 100 millions de tonnes (équivalent à 050.000.000 t Charbon standard), représentant 11,4% du montant des ressources collectées [1]La biomasse de paille a une volatilité élevée, une activité élevée en carbone, une faible teneur en cendres et une faible teneur en S. Pendant tout le cycle du carbone, le CO 2Zéro émissions et autres avantages, est une sorte de carburant propre de haute qualité.Par conséquent, la biomasse de paille par voie de combustion directe, est son utilisation de carburant la plus simple et efficace[2- 4].
En raison de la souplesse et de la dispersibilité de la paille, cela pose des problèmes de stockage, de transport et de combustion. [5]Par des moyens chimiques, physiques de paille collée, à des conditions de température élevée et de pression, ou en ajoutant un liant, comprimé en un certain autre granulaire ou compactage massif de combustible particulaire [6- 8], Facile à transporter et à stocker, efficacité de combustion élevée [9- 10]Pour utiliser les particules de combustible du poêle civile, le gouvernement a encouragé les fourneaux de cuisine de bois de chauffage, etc., mais en analysant les poêles et les poêles le processus de transformation, on a constaté que l'efficacité thermique d'environ 20%, et en raison de l'alimentation en air la combustion incomplète et irrégularité des émissions de gaz de combustion de non-conformité, alors qu'il ya une unité de fonction causée par le carburant, ne peut pas atteindre une variété de la cuisine et l'eau chaude et le chauffage en même temps [11- 12]La table de cuisson apparaissant sur le marché sont principalement des familles avec petit poêle, les unités d'alimentation ne peuvent pas répondre à certaines exigences de la force collective et la fonction du poêle de cuisson Par conséquent, cet article la conception d'un repas qui répond aux besoins collectifs, de veiller à ce qu'un certain nombre de Cuisiner en même temps, mais aussi prendre en compte le chauffage de la biomasse, l'approvisionnement en eau de la biomasse, et son évaluation de la performance opérationnelle.
1 base de conception
1.1 caractéristiques de combustion du combustible de granule de biomasse
La conception d'un poêle à biomasse doit incorporer les caractéristiques de combustion de la biomasse. L'essence du mécanisme de combustion des particules de la biomasse est la combustion par diffusion osmotique statique de la pression. [13- 14], Le processus de combustion peut être divisé en déshydratation sèche, analyse volatile de la combustion, la combustion du coke et burnout quatre étapes[15- 17]:
① particules de la biomasse dans la chambre de combustion, avec la température augmente, l'eau progressivement évaporée.
② Lorsque la température de la chambre de combustion monte à environ 250 deg.] C, dévolatilisation, les substances volatiles ont été combinés avec de l'oxygène, dans la zone de transition et la zone de combustion à diffusion.
③ infiltration et diffusion de combustion, la combustion du coke dominer la combustion du monoxyde de carbone sur la surface des particules, la combustion soutenue stabilité, haute température.
④ brûler en continu épaissie cendre de coquille, la consommation de carburant de base, les cendres formées coque intégrale, la surface d'enveloppe de la cendre ne peut pas voir la flamme, le combustible devient rouge foncé, le processus de combustion [18- 19]Le combustible de particules de paille de maïs utilisé dans l'expérience a une taille de particule de 5-15 mm, une longueur de 20-30 mm, une densité de 800 kg / m 3, Résultats de l'analyse industrielle et de l'analyse élémentaire présentés dans le tableau 1.
1.2 principes de conception de poêle à granulés de biomasse
Depuis l'alimentation la plus concentrée lors de la cuisson peut nécessiter une cuisson au feu, cuisson à l'eau chaude et de résoudre le problème, en fonction des caractéristiques de combustion de base de la conception du poêle à granules combustibles de la biomasse doit respecter les principes suivants: ① allumage facile à se mettre en colère rapide, combustion stable, la puissance de feu complète, adéquate, l'air peut être uniforme en douceur dans le four, pas de fumée noire, haute efficacité énergétique. ② complètement structure fonctionnelle, simple, facile à utiliser, à faible coût, sûr, fiable, pratique et durable. l'efficacité thermique ③ Haute performance thermique et stabilité.
2 conception de poêle à combustion directe de particules de biomasse
2.1 structure globale
Reliure caractéristiques de combustion de carburant de granulés de biomasse et les besoins de la cuisson, la conception des particules de biomasse à feu direct poêle représentée sur la figure 1, se compose principalement d'un évaporateur, un four de combustion, le ventilateur d'air primaire et secondaire, d'un ventilateur trois haut, le concept de feu Trou, entrepôt secondaire de carbonisation de charge et d'autres composants.
Le poêle alimentation intermittente à partir des matériaux d'entrée de carburant et de polyéthylène bacs d'alimentation de cratère, accessoires poubelle conçus pour assurer que la demande de combustible pour la cuisson, le combustible de soute lors de la cuisson ne peut pas répondre aux besoins, le compartiment auxiliaire peut l'entrée d'alimentation, le carburant va progressivement glisser dans le four de combustion peut être séchée et les matières de la cartouche de combustible vaporisé four brûlant en même temps, pour améliorer l'efficacité énergétique ;. adopté à l'allumage, la combustion des particules à partir du haut; chambre de cendres dans le four inférieur, la grille est montée au-dessus du compartiment de tiroir à cendres, pourvu d'un ventilateur (12W) en face du four, en réglant le bouton de commande du ventilateur, pour obtenir l'air primaire et secondaire et avec la taille de rapport, fourni au-dessus du feu de concept de trous de cratères a été observé lors de la combustion de l'adéquation de l'air d'alimentation, et équipé d'un ventilateur II (12W) pour fournir de l'air pour atteindre cubique; four est prévue au-dessus de l'échafaudage en contact étroit avec la casserole partie inférieure l'évaporateur annulaire, à la flamme et de fumée en utilisant un évaporateur de chauffage, l'eau par le bas dans l'entrée de l'évaporateur, un évaporateur en communication avec le foyer de la jauge de niveau d'eau à l'extérieur, afin d'assurer une quantité modérée d'eau, brûlé la vapeur d'eau à haute température générée à la sortie de l'évaporateur se dégage de la vapeur à haute température pour cuisson à la vapeur, de la bouillie et l'alimentation en eau chaude, la cuisson et la vapeur et analogue pour obtenir le même temps, raccourcit le temps de cuisson, la vapeur à une sortie de vapeur une soupape de pression, lorsque la pression dépasse une valeur de sécurité, le dispositif de décharge de pression de décompression automatique. Tous les composants de l'appareil est réalisée en utilisant un marquage de moule, le dessin, la matière de coupe automatique, le soudage tour automatique du volume, et un ensemble modulaire du processus de chaîne d'assemblage du four , Pour assurer l'unité de qualité et d'apparence du produit.
2.2 Conception de four
La biomasse des caractéristiques de combustion du carburant en pastilles nécessaires pour assurer l'uniformité de l'air d'alimentation, de sorte que les parties supérieure et inférieure du four est conçu pour diminuer progressivement la taille du volume du four taux de dégagement de chaleur déterminé par le four, le volume du four de la charge de chaleur est trop grande, le combustible dans le four le temps de séjour est court, une combustion incomplète, sinon, la charge thermique du volume du four est trop petit, trop grand volume de four, la dispersion combustion, le feu ne répond pas à la concentration de concentré en alimentant le four doit être, de sorte que la consommation de carburant prend 9 kg / h. , L'efficacité thermique du poêle prend 0,65, la capacité de la charge thermique du poêle est généralement de 250 ~ 400W / m 3La capacité de conception de la charge thermique prend 380kW / m3[20].
Le volume du four est
2.3 dans la conception de manchon de vent
La plupart des particules de biomasse est inférieure pour l'alimentation en air du four et problème de non-uniformité, une hauteur de construction de 19 cm, le rayon de 25cm maillages non structurés conique manchon d'entrée d'air, comme représenté sur la Fig.
Dans le même plan horizontal, séparées par la même distance de l'orifice d'entrée avec la même taille, et une entrée d'air secondaire est fourni à la fois le manchon conique dans le vent, le vent de manière à faire tourner le corps dans le four par l'orifice d'entrée, pour obtenir chaque ventilation uniforme du trou d'entrée, assurant ainsi l'uniformité de la combustion du combustible. air primaire et alimentation en air secondaire est commandé par le ventilateur 12W, le rapport entre eux est commandé en réglant le bouton sur le ventilateur.
2.4 hauteur de feu accrochant et conception de poly cratère
Hanging distance verticale de la hauteur du feu entre le fond du pot et la grille. Au fond de la flamme de combustion d'une région à haute température de la cuve est positif, il convient, en fonction des caractéristiques de combustion des particules de combustible de biomasse, généralement faible hauteur de levage du feu dans le four 28 biomasse ~ 30cm [21]Tout en étant suspendu la taille du pot aura une incidence sur la hauteur de la cheminée, en prenant la conception de la hauteur du four de 40 cm. Comme l'utilisation de la combustion d'allumage de la grille du combustible, va produire des gaz combustibles volatils, ce poêle corne spécialement conçu cratère poly (Φ14cm) , Est propice à la collecte de la flamme, en tirant la hauteur de la flamme.
2.5 calcul de la section transversale de la cheminée
3 particules de biomasse de test de performance de poêle à feu direct
3.1 base de test
« 22 » sur l'efficacité thermique de la cuisson au four est effectuée selon la littérature d'essai de la littérature « 23 » détecte les émissions de fumée calculées en utilisant les données d'essai réchauds ensemble en utilisant la mesure en ligne et le site de mesure.
3.2 système de test
Appareil d'essai utilisé dans un poêle corps principal (y compris le foyer, un évaporateur, un conduit de fumée, etc.), la température du système d'essai (y compris d'un thermomètre et d'un thermocouple), système de test de l'analyseur de gaz de combustion.. La figure 3 est un prototype d'essai.
3.3 équipement d'essai et d'essai
2 seaux d'une capacité de 0,01 m chacun 3; Scales une table, plage de mesure 0 ~ 10 kg; balances au sol d'électrons XK3190A12E, précision 10g, horloge 1, jour est inférieur à 1 min, plage de mesure de l'anémomètre de 0 ~ 10 m / s, la précision de 0,5 m / s; nickel-chrome-nickel Type de silicium K plage de température de thermocouple - 200 ~ 1200 ℃, KMQuintox 9106 analyseur de gaz de fumée de type.
3.4 Conditions et méthodes d'essai
essai à l'intérieur, la température ambiante est d'environ 25 deg] C;. humidité relative inférieure à 85%, la vitesse du vent à l'intérieur est inférieure à 1,0 m / s; l'eau d'essai à la température ambiante du fluide de travail, les poêles de test de distance à partir d'autres sources de chaleur, de la paille de maïs carburant briquette; d'allumage une des tiges de coton sec. chaque test a été effectué trois fois, et la valeur moyenne.
3.5 Résultats et analyse
la biomasse de données de test de performance particules poêle comme indiqué dans le tableau 2.
Les résultats de la performance thermique et fumée poêle d'émissions comme indiqué dans le tableau 3, l'efficacité thermique de la cuisson des particules de biomasse à combustion directe poêle atteint 42,9%, est généralement supérieure à l'efficacité des particules de réchauds domestiques [24- 25]La conception de l'évaporateur annulaire de l'utilisation efficace des flammes et de fumée chaleur périphérique réalisée améliorer le rendement thermique global du poêle, atteint 70,7%, l'intensité de la 14.1kW de cuisson au feu, conformément à l'efficacité thermique norme nationale du poêle de cuisson de la biomasse (≥35%) , Intensité de feu de cuisson (≥ 10kW) [26]Les exigences de fumée SO 2La concentration moyenne de masse de 13.45mg / m 3, CO fraction volumique moyenne de 0,087%, pas de concentration moyenne de 103.27mg / m 3, NO 2La concentration moyenne de masse de 4.11mg / m 3, La noirceur de Greenman est inférieure à 1. La conception des indicateurs de gaz de combustion des gaz d'échappement des poêles à particules à combustion directe est conforme aux réglementations pertinentes de l'état [23, 26], Avec de bons avantages sociaux et environnementaux.
4 Conclusion
(1) poêle de cuisson à feu direct efficacité thermique de 42,9% de particules de biomasse, l'efficacité thermique globale de 70,7%, l'intensité de cuisson au feu 14.1kW, répondent aux exigences du poêle de cuisson de la biomasse, il est possible de répondre aux besoins énergétiques en concentré d'alimentation.
(2) La concentration massique moyenne de NO dans les gaz d'échappement des poêles à combustion directe à particules de biomasse était de 103,27 mg / m 3, NO 2La concentration moyenne de masse de 4.11mg / m 3, La fraction volumique moyenne du CO est de 0,087%, SO 2La concentration moyenne de masse de 13.45mg / m 3, Le gaz de fumée Greenman noir inférieur à 1, sont en conformité avec les dispositions pertinentes du poêle, pour obtenir une combustion propre.
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