리야 멩 1, 2, 서주 눈송이 1, 2후진준 1, 2Zhu Shengnan1, 2, Jingyan brilliant 1, 2장 국가 전체1, 2
(1. 중국 허난 농업 대학교 정주 450002 기계 전기 공학 대학, 2. 중국 정주 450002, 바이오 매스 에너지 협력 혁신을위한 허난 성 센터)
초록 : 난로 열 효율, 화재의 중심으로 강도를 굽기 현재의 낮은 바이오 매스의 관점에서, 바람이 깨끗한 바이오 매스 펠릿 연료 스토브에 대한 중앙 집중식 조리 공급 요구에 따라, 불완전 연소, 단일 기능 및 기타 문제에 대한 충분하지 않다, 개발 스토커 연소 모드에서 설정된 조리, 김 직접 연소 매스 입자 렌지의 작동 성능 테스트 결과 중 하나에 물 가열 및 기타 기능을 끓는 표시 내용 : 가스 난로의 열 효율이 42.9 %, 70.7 %의 종합 열효율 14.1kW의 조리 강도, 국가 표준 이하의 연도 가스 배출 지표, 바이오 매스 입자의 연소가 더 적절하며, 조리 용 스토브 바이오 매스 입자 연료의 중앙 집중식 공급의 설계 및 적용에 대한 과학적 참고 자료를 제공 할 수있다.
소개
에너지는 경제 발전과 사회 발전의 기초이지만, 때문에 에너지와 재생 자원의 개발과 활용의 점진적 고갈의 기존 이론의 제한된 저장 용량 임박. 바이오 매스는 재생 가능하고 환경 친화적 인 에너지로 널리입니다 주의. 중국은 050,000,000톤에 1억톤 (상당의 연료 사용 금액을 짚있는 720,000,000톤의 양을 사용하여, 풍부한 작물 밀짚 2015 년 작물 이론적 자원 밀짚 1,040,000,000t, 수집 자원 000 000t (900)이있다 표준 석탄), 수집 가능한 자원의 11.4 %를 차지한다 [1]짚 매스 갖는 고 휘발성, 높은 활성 탄소, 낮은 회분 함량이 낮은 S 탄소 사이클 내내 CO 2제로 방출 및 기타 장점은 고품질의 깨끗한 연료의 일종입니다. 따라서 직접 연소 방식으로 짚 바이오 매스는 가장 간단하고 효율적인 연료 활용입니다[2- 4].
밀짚의 느슨 함과 분 산성으로 인해 저장, 운송 및 연소에 몇 가지 문제가 발생합니다 [5]어떤 다른 과립 또는 미립자 연료 엄청난 압축으로 압축 된 고온 고압 조건 또는 결합제를 추가로 접착 된 짚의 물리적, 화학적 수단으로 [6- 8], 운송 및 보관 용이, 높은 연소 효율 [9- 10]시민 스토브 연료 입자를 사용하기 위해서는, 정부 등이 있지만, 스토브 및 변환 처리를 레코딩 스토브를 분석해서 장작 조리 스토브 촉진, 그것은 그 약 20 %의 열 효율 의한 급기였다 요철 불완전 연소 및 부적합의 배기 가스 배출, 연료에 의한 함수의 일치가 존재하는 동안, 동일한 시간에 조리의 다양한 온수와 난방 수에 도달하지 [11- 12]시장에 나오는 쿡탑이 논문은, 집단의 요구를 충족 식사를 설계하기 위해, 공급 단위 따라서 렌지의 집단적 힘과 기능의 몇 가지 요구 사항을 충족 할 수없는, 작은 난로 주로 가족입니다 그 숫자 동시에 조리, 이는 가열 및 매스 입자 스토브 급탕, 그 작동 성능을 평가 모두 가능하다.
1 디자인 기준
1.1 바이오 매스 펠릿 연료 연소 특성
매스 스토브 설계 정적 삼투압 확산 연소의 연소기구의 원료 입자의 바이오 매스의 본질 연소 특성의 조합을 필요 [13- 14], 연소 공정은 건조 탈수, 연소의 휘발성 분석, 코크스 연소 및 연소 4 단계[15- 17]:
① 연소실의 바이오 매스 입자는 온도가 상승하면 물이 점차 증발합니다.
② 연소실의 온도가 약 250 ℃로 상승하는 경우.] C, 휘발 물질은 휘발 전이 영역과 확산 연소 영역에, 산소와 결합되었다.
③ 침투 및 확산 연소, 코크스의 연소 입자, 정상 연소의 표면에 일산화탄소 연소 우세, 가열 온도가 높다.
④ 쉘 재가 연속적 육화 구울, 기본 연료 연소, 재 형성된 일체 쉘 불꽃을 볼 수 회분의 쉘면은 연료 암적색, 연소 공정진다 [18- 19]시험에 사용 된 연료의 줄기 입경 5 ~ 15mm, 20 ~ 30mm의 길이, 밀도 800kg / m 3, 산업 분석 및 원소 분석 결과를 표 1에 나타내었다.
1.2 바이오 매스 펠렛 난로 설계 원리
대부분의 중앙 집중식 먹이기는 요리 시간에 조리가 필요하기 때문에 요리, 요리 및 온수 사용 문제를 해결할 수 있습니다. 바이오 매스 바이오 매스 연료를 태우는 기본 특성에 따라 스토브의 설계는 다음과 같은 원칙을 충족해야합니다. ① 점화가 쉽고 화를 내기 쉽습니다. 빠르고 안정적인 연소 완료, 충분한 화력은, 공기가로, 아니 검은 연기, 높은 에너지 효율로 완만하게 할 수있다. ② 완전히 기능 간단한 구조, 안전하고, 사용하기 쉽고 저렴한 비용, 신뢰성, 실용적이고 내구성. ③ 열효율 높은 열 성능 및 안정성.
2 개의 바이오 매스 입자 직접 연소 난로 설계
2.1 전반적인 구조
바이오 매스 펠릿 연료 연소 특성 및 조리의 요구 바인딩,도 1에 나타낸 직접 연소 매스 입자 렌지의 디자인은 주로 증발기, 연소 노, 주 및 보조 송풍기, 팬 세까지 화재의 개념 구성된다 구멍, 2 차 적재 탄화 창고 및 기타 구성품.
연료 유입구 폴리에틸렌 재료 분화구 공급 빈들에서 난로 간헐 피드 설계 함 보조 보장하는 것을 보조 실 수의 필요성을 충족시킬 수 없다 조리시 연료 벙커 연료 요리 수요 공급 물 유입구가 서서히 연소로 내로 미끄러 연료가 건조 함과 동시에 에너지 효율을 향상시키기 위해, 퍼니스 연소 연료 카트리지 물질을 기화 할 수도 있으며 상단에서 점화, 미립자의 연소를 채용하고, 재 챔버 하단 노, 화격자가 재 카세트 실 위에 장착되고, 일차 및 이차 공기를 달성하기 위해 팬 제어 노브를 조정함으로써, 그리고 사이즈와 노 앞에 1 팬 (12W)를 구비 비; 분화구 구멍 개념 화재 상방 연소 중에 공급 공기의 적합성을 관측하고, 팬 II (12W) 입방 달성 공기를 공급하기 위해 구비 하였다 퍼니스 팬 바닥 부에 밀착 발판 상방에는 탄 물을 적당한 양을 확보하기 위해, 가열 증발기, 증발기 입구 아래에 물이 외부 수위 게이지 렌지 통신 증발기를 사용하여 환형 증발기 불꽃과 연기 증발기 출구에서 발생하는 고온의 스팀은 스팀 죽 급탕 조리 김과 동시에 달성하는 등을위한 고온 증기로부터 나오는 스팀 출구, 증기 조리 시간을 단축 압력 안전 값, 감압 장치, 자동 감압. 상기 장치의 모든 구성 요소를 초과하는 압력 밸브를, 자동 재료의 절단, 드로잉, 자동 볼륨 둥근 용접 오븐 조립 라인 공정 모듈 조립체를 몰드 스탬핑을 사용하여 달성된다 제품의 품질과 단결의 모습을 확인합니다.
2.2 노 설계
노의 상부와 하부가 노 결정 퍼니스 용적 열 방출 속도의 크기 테이퍼 설계되도록 매스 펠릿 연료 연소 특성, 공급 공기의 균일 성을 보장하기 위해 요구되는 열 부하의 연소실 용적은 퍼니스에서 연료 너무 큰 체류 시간이 짧고, 불완전 연소이고, 그렇지 퍼니스 용적 열 부하가 너무 작고, 너무 커서 노 볼륨 분산 연소하고, 오븐을 공급함으로써, 농축액의 농도를 충족하지 못하는 불 있어야하므로 연비 9kg / H 걸린다. 난로의 열효율 스토브 체적 열 부하는 일반적으로 250 ~ 400W / m이고, 0.65 얻어 3설계 메스 열부하가 380kW / m 소요3[20].
용광로 부피 :
슬리브 디자인 바람 입 2.3
도에 나타내는 바와 같이 매스 입자의 대부분은 퍼니스 공기 공급 및 불균일성 문제 19cm의 설계 높이 미만, 25cm 비정형 격자의 반경은, 공기 입구 슬리브 테이퍼.
동일한 수평면에서, 동일한 크기의 주입구로부터 동일한 거리만큼 분리하고, 유입 홀을 통해 가열로 본체를 회전하도록 보조 공기 유입구는 바람에 테이퍼 슬리브 모두 바람을 제공하고, 달성 입구 구멍의 각 유니폼 환기, 따라서 연료의 연소의 균일 성을 보장한다. 차 공기와 2 차 공기 공급 팬 12W에 의해 제어되며, 비 사이에는 팬 손잡이를 조정함으로써 제어된다.
2.4 교수형 높이 및 다발 분화구 설계
냄비와 화격자의 바닥 사이 불 높이 수직 거리 매달려. 팬의 고온 영역의 연소 화염의 바닥 것은 미생물 연료 입자, 노 (28) 미생물의 불 전형적 작은 양정의 연소 특성에 따라, 적절한 양의 ~ 30cm [21]연료의 화격자 연소 연소의 사용으로 휘발성 가연성 가스를 생성합니다로 높이 40cm의 디자인을 고려하여 화재의 높이에 영향을 미칠 것 냄비 크기에 매달려있는 동안.이 스토브는 특별히 디자인 된 혼 분화구 폴리 (Φ14cm) 불꽃의 높이를 과장, 불꽃를 수집 도움이.
2.5 굴뚝 단면적 계산
3 직접 해고 바이오 매스 스토브의 성능 시험을 입자
3.1 시험 기준
오븐 요리 열효율에 '22' '23'온라인 계량 및 측정 부위를 이용 스토브에게 전체 테스트 데이터를 이용하여 계산 스모크 배출량을 검출 문헌 테스트 문헌에 따라 수행된다.
3.2 시험 시스템
(등 노상 증발기하는 배기 덕트를 포함 함) 렌지 본체에 사용 된 시험 장치 (온도계 및 열전대 포함) 테스트 시스템의 온도, 배기 가스 분석기, 테스트 시스템..도 3은 테스트 원형이다.
3.3 시험 및 시험 장비
용량이 0.01m 인 2 개의 양동이 3;는 XK3190A12E 전자 바닥 비늘 정밀 10g; 시계 1 일 1 분 미만이다 풍속계 측정 0 ~ 10m / s의 범위, 0.5M / s의 정확도, 니켈 - 크롬 - 니켈 0 ~ 10kg 측정 테이블 비늘 실리콘 K 형 열전쌍, 온도 범위 - 200 ~ 1200 ℃, KMQuintox 9106 연소 가스 분석기.
3.4 시험 조건 및 방법
실내 시험은 주위 온도는 약 25 ℃이다] C;., 상대 습도 85 % 이상, 실내 풍속 1.0m 미만 / 초이고, 상기 작동 유체의 실온에서 시험 물 멀어지는 다른 열원에서 테스트 스토브, 옥수수 짚 연탄 연료, 점화 마른 면봉의 경우 각 시험을 평균 3 회 실시하여 평균값을 구한다.
3.5 결과 및 분석
바이오 매스 입자 난로의 성능 시험 데이터는 표 2에 나와있다.
표 3에 나타낸 바와 같이 열 성능 및 연기 배출 렌지의 결과 조리 직접 연소 매스 입자 렌지의 열 효율은 42.9 %로 가정 조리 스토브 입자의 효율보다 높다 도달 [24- 25]화염을 효과적으로 사용하는 환형 증발기 설계는 주변 열이 오븐의 전체 열 효율을 향상 실시 흡연, 매스 렌지의 국가 표준 열효율에 맞춰, 70.7 %, 불 조리 14.1kW의 강도에 도달 (≥35 %) , 조리 강도 (≥ 10kW) [26]연기의 요구 사항 SO 2평균 질량 농도는 13.45mg / m 3, CO의 평균 체적 분율은 0.087 %, NO의 평균 농도는 103.27mg / m 3, 아니오 24.11mg / m의 평균 질량 농도 3, Greenman blackness는 1 미만입니다. 직접 연소 미립자 난로 배기 가스관 표시기의 디자인은 관련 주 규정 [23, 26]좋은 사회적, 환경 적 혜택이 있습니다.
4 결론
42.9 % 매스 입자 (1)의 직접 연소 렌지 열효율, 70.7 %의 종합 열효율 화재 조리 강도 14.1kW는 바이오 매스 렌지의 요건을 충족는 농축 공급함으로써 에너지 요구를 충족시킬 수있다.
(2) 바이오 매스 입자 직접 연소 난로의 배기 가스에서 NO의 평균 질량 농도는 103.27mg / m 3, 아니오 24.11mg / m의 평균 질량 농도 3, CO의 평균 부피 분율은 0.087 %, SO 2평균 질량 농도는 13.45mg / m 3, 굴뚝 가스 그린만 흑인 미만 1, 깨끗한 연소를 달성하기 위해 스토브의 관련 조항과 일치합니다.
참고 문헌
(1) 양 후아 리우시 컬러, Zhaojia Ping 및 재료 연구의 막대 모양 연료의 다른 물리적 특성 'J'건강, 임업 및 기술, 2015 년 중앙 남부 대학교, 35 (2) : 114-118.
도 2 Jazon 우 Tongjie 자오 Lixin의 성형 및 휘발성 유기 화합물의 다른 미생물 연료 연소 배출 시험 'J / OL'농업 JOURNAL 2015, 46 (10) : 235-240.
3 MA Chang-geng, SU Xiao-hua. 바이오 매스 에너지 개요 'J'. 세계 산림 연구, 2005, 18 (6) : 32-38.
4 Liu Shengyong, Wang Xiaoru, Wang Sen. 다른 형태학 'J'에서의 연소 기술의 현황 및 전망 농업 기술 : 신 에너지 산업, 2007 (4) : 23-28.
259-267 : 쑤 Yayun 5, 필드 물, 조 Lixin의가, 다른 작물 밀짚 및 기타 저장 및 운송 비용과 에너지 소비 모드 농업 엔지니어링, 2014, 30 (20)의 'J'를 비교해야한다.
6 첸 Shuren 세그먼트 구조, 치아 용, 등 최적화 'J'루프 모드 볏짚 압축 성형기 농업 공학 2013, 29 (22)의 성형 파라미터 : 32-41.
7 인도 쑤 강한 쉔 셩, 후 지엔, 밀짚 및 기타 냉 압축 성형 실험적 연구 Microstoructure 'J'태양 중앙 연구원 2010, 31 (3) : 273-278.
8 주홍 릉, 왕 지바이 새로운 분할 넓은 옥수수 짚 연탄 전 과정 평가 농업 공학 2016, 32 'J'저널 (6) : 262-266.
9. 메카 서예 첸, 동 Yuping 밀짚 바이오 매스 열 성형 점 소성 모델 건물 농업 공학 'J', 2015, 31 (8) : 221-226.
10 Ning Penghui. 링 형 스트로 브리켓팅 프레스 'D'의 컴팩트 포밍 메커니즘 연구. 석가장 : 하북성 과학 기술 대학교, 2011.
11 Chenxiao 푸 장 Weihao, Liuguang 청 등 난로 'J'재생 에너지 2010, 28 (2)의 생활 원료의 개발 및 적용 : 118-122.
12 Zhangwei 하오, Chenxiao 푸, 리우 Xiaoying, 난로 등의 기술 발전과 중국의 바이오 매스 'J'화학 진행, 2009, 28 (Suppl에) 적용 : 516-520.
연구 해 민, 장 Mingxu 매스 연소 모드 및 13 'J'석탄 학회 2005, 30 (1)의 연소 특성 : 104-108.
바이오 매스 연료 취사 용광로 'D'설계 및 연구 하얼빈 : 동북 임업 대학교, 2008.
농업 공학 2006, 22 (10)의 캐시 (15), 리 Dingkai 왕 인쇄 등 실험 매스 펠릿 형 연료 연소 특성 'J': 175-177.
16 등 Liusheng 용인, 장 Bailiang, 양 모세포, 농업 기술 연구 및 보일러 화격자 매스 연탄 이중 'J'의 디자인 학회, 2003, 19 (6) : 268- 271 ...
17 Zhaoting 린, Houzhong 란,에 푸 첸, 기타 바이오 매스 연탄 난로 'J'신 재생 에너지 2006 년 (3) : 66-67.
18 Zhang National, 불타는 'M'베이징 : 중국 농업 언론, 2015.
20-22 : 19 마 샤오 킨, 리강 작은 석탄 보일러는 보일러 전망 분석 'J'농촌 에너지 2001 (5) 빨대.
20 Shu Wei. 고효율 바이오 매스 형성 연료 조리 난로 'D'의 설계 및 시험. 정주 : 허난 농업 대학교, 2007.
과학 출판사, 2011 : 21 개 중국 농촌 에너지 산업 협회 지방 장작, 석탄 스토브 쉬운 'M'베이징을 만들어 실제적인 기술을 강.
22NB / T34014-2013 대규모 바이오 매스 조리 용 스토브의 시험 방법 'S'.2013.
23GB13271-2014 보일러 대기 오염 물질 배출 표준 계산 방법 'S'.2014.
24 Tanwen 잉 XuYong는 상기 양 왕 같은 농업 공학 2013, 29 (15)의 'J'의 다기능 화로 설계 및 테스트와 같은 바이오 연료 : 10-17.
25 새로운 이순신시, 지앙 핑, 펭 Cybozu 작은 바이오 매스 보일러로 디자인 사용 'J'타임즈, 2015 년 (1) : 25-27.
26NB / T34015-2013 대규모 바이오 매스 스토브 'S'.2013에 대한 일반 기술 요건.
