Li Ya Meng 1, 2Floco de neve Zhou 1, 2Hu Jianjun 1, 2Zhu Shengnan1, 2Jingyan brilhante 1, 2Zhang todo o país1, 2
(Escola de Engenharia Mecânica e Elétrica, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; centros de inovação colaborativas 2. Henan energia de biomassa, Zhengzhou 450002)
Resumo: Tendo em vista a baixa corrente biomassa fogão a lenha eficiência térmica, principalmente a intensidade do fogo, o vento não é suficiente para a combustão incompleta, função única e outros problemas, de acordo com a demanda de alimentação de cozedura centralizada para fornos de biomassa limpo combustível sedimento, desenvolveu um no modo de combustão Stoker, definido cozinhar, vapor, água, aquecimento e outras funções de ebulição em um dos resultados do teste partículas directos-fired biomassa desempenho operacional fogão mostram que: a eficiência térmica da placa para cozinhar de 42,9%, a eficiência térmica global de 70,7% , intensidade cozinhar 14.1kW, índice de emissão de fumaça é menor do que o padrão nacional, partículas de biomassa queimar mais completamente, podem ser fornecidas referência para a concepção e aplicação de foco científico fogão alimentando as partículas de biomassa para combustível.
Introdução
A energia é a base do desenvolvimento económico eo progresso social, mas por causa da capacidade limitada de armazenamento da teoria convencional de esgotamento gradual da energia e do desenvolvimento e utilização de recursos renováveis é iminente. Biomassa como energia renovável e ambientalmente amigável, é amplamente atenção. a China tem palha abundante colheita de 2015 das culturas de recursos teórica palha 1,04 bilhão de t, coletar recursos 900 000 000 t, com o valor de 720 milhões de t, das quais palha montante utilização de combustível de 100 milhões de t (equivalente a 050 milhões de t Carvão padrão), representando 11,4% da quantidade de recursos colecionáveis [1]A biomassa de palha tem alta volatilidade, alta atividade de carbono, baixo teor de cinzas e baixo teor de S. Durante todo o ciclo do carbono, CO 2Emissões zero e outras vantagens, é um tipo de combustível limpo de alta qualidade. Portanto, a biomassa de palha por via de combustão direta, é a sua utilização de combustível mais simples e eficiente[2- 4].
Devido à frouxidão e dispersibilidade da palha, traz alguns problemas à sua armazenagem, transporte e combustão [5], Usando métodos físicos e químicos de colar a palha, sob alta temperatura e pressão ou sob as condições de aglutinante, comprimido em combustível granular granulado ou grumoso com um certo grau de densidade [6- 8]Fácil de transportar e armazenar, alta eficiência de combustão [9- 10]A fim de permitir o uso de combustível granular para o fogão doméstico, o governo promoveu a reforma dos fogões de economia de combustível, etc. No entanto, através da análise do processo de combustão do fogão convertido e do fogão, a eficiência térmica foi de cerca de 20% Do combustível desigual causado pela combustão incompleta e as emissões de gases de combustão não são padrão, ao mesmo tempo, há uma única função, para não conseguir uma variedade de cozimento e aquecimento e aquecimento de água ao mesmo tempo [11- 12]Os fogões que aparecem no mercado são principalmente alguns pequenos fogões domésticos, que não podem satisfazer a demanda de algumas unidades de catering coletivo pela intensidade da cozinha e as funções dos fogões. Portanto, este artigo pretende projetar um sistema que possa atender às necessidades de alimentação coletiva, Cozinhando ao mesmo tempo, mas também para levar em conta o aquecimento do aquecedor de biomassa de abastecimento de água de biomassa e sua avaliação de desempenho operacional.
1 base de design
1.1 Características da combustão do combustível de pelotização de biomassa
O projeto de um fogão de biomassa precisa incorporar características de combustão de biomassa. A essência do mecanismo de combustão de partículas de biomassa é a combustão por difusão de pressão osmótica estática [13- 14]O processo de combustão pode ser dividido em desidratação seca, análise volátil de combustão, combustão de coque e burnout em quatro estágios[15- 17]:
① partículas de biomassa na câmara de combustão, com a temperatura aumenta, a água evaporou gradualmente.
② Quando a temperatura da câmara de combustão aumentar para cerca de 250 ℃, os voláteis serão analisados. Os compostos voláteis serão combinados com oxigênio e queimarão na zona de transição e na zona de difusão.
③ infiltração e combustão por difusão, a combustão de coque dominam a combustão do monóxido de carbono na superfície das partículas, a estabilidade sustentada da combustão, a alta temperatura.
④ casca cinzenta queimada continua a engrossar, o desgaste básico de material combustível para formar uma casca cinza inteira, a superfície cinzenta da casca não pode ver a chama, o combustível fica vermelho escuro, o processo de combustão acabou [18- 19]O combustível de partículas de palha de milho utilizado no experimento tem um tamanho de partícula de 5-15 mm, um comprimento de 20-30 mm, uma densidade de 800 kg / m 3, Análise industrial e resultados de análise elementar mostrados na Tabela 1.
1.2 princípios de design do fogão de pelota de biomassa
Como a maior parte da alimentação centralizada requer cozinhar no horário de cozedura, ela pode resolver os problemas de cozinhar, cozinhar e usar água quente. De acordo com as características básicas da queima de combustível de biomassa de biomassa, o projeto do fogão deve atender aos seguintes princípios: ① fácil ignição e ignição Combustível rápido e estável, completo, fogo suficiente, o ar pode entrar no forno de forma uniforme e suave, não fumo preto, alta eficiência energética. ② funções completas, estrutura simples, fácil de usar, de baixo custo, segura e confiável, prática e durável. ③ eficiência térmica Alto desempenho térmico e estabilidade.
2 partículas de biomassa projetadas com fogão direto
2.1 estrutura geral
Combinando as características de combustão do combustível de pelota de biomassa e as necessidades de cozimento, o projeto da estrutura de fornalha direta de pellets de biomassa é mostrado na Fig. 1, que é composto principalmente de evaporador, câmara de combustão, ventiladores primários e secundários de entrada de ar, Buraco, armazém carbonizado de carga secundária e outros componentes.
O fogão adota alimentação intermitente, o combustível é alimentado a partir da porta de carga da boca de poli-fogo e do silo auxiliar, o silo auxiliar é projetado para garantir que o cozimento precisa do combustível. Quando o combustível do silo não pode satisfazer as necessidades de cozimento, Da alimentação de entrada de combustível, o combustível irá gradualmente deslizar para a combustão do forno. Ao mesmo tempo, a câmara de combustão pode alimentar a secagem auxiliar de silo e gaseificação, melhorar a eficiência energética, usando o modo de ignição, as partículas de combustão de cima para baixo; Na parte inferior da lareira, a grelha está instalada acima da bandeja de cinzas da gaveta. Na frente da lareira, há uma ventoinha No. 1 (12W) que pode ajustar o tamanho do ar primário e do ar secundário ajustando o botão de controle no ventilador Do que na saída de fogo é ajustado acima do furo de fogo para observar a adequação do fornecimento de ar no processo de combustão e equipado com o ventilador No.2 (12W) para atingir três vezes o vento, ajustado no topo do forno e no fundo da panela em contato próximo com o stent O evaporador anular, o uso de chamas e gases de combustão no aquecimento do evaporador, a água da entrada no evaporador abaixo, o evaporador e o fogão fora do medidor de nível de água conectado para garantir que a quantidade de entrada de água, a queima No vapor de alta temperatura gerado a partir da saída do evaporador, vapor de alta temperatura usado para vapor de arroz, mingau e água quente para conseguir cozinhar e cozinhar ao mesmo tempo, encurtar o tempo de cozimento, a saída de vapor com vapor A válvula de pressão, quando a pressão excede o valor de segurança, o dispositivo de alívio de pressão alivia automaticamente a pressão. Todas as partes do equipamento adotam morrer para completar a estampagem, alongamento, corte automático de material, soldagem redonda automática, montagem de forno usando processo de montagem modular e de linha de montagem , Para garantir a unidade de qualidade e aparência do produto.
2.2 Projeto de fornalha
As características de combustão do combustível de pelota de biomassa são necessárias para assegurar a uniformidade do ar de alimentação de modo que as partes superior e inferior da lareira sejam projetadas para serem afuniladas. O tamanho da lareira é determinado pela carga de calor volumétrica da lareira e a carga de calor volumétrica da lareira é muito grande, Pelo contrário, a carga de calor do volume do forno é muito pequena, o volume do forno é muito grande, o queima descentralizada, o poder de fogo não está concentrado porque o fogão é para atender às necessidades de alimentação centralizada, de modo que o consumo de combustível seja de 9 kg / h , A eficiência térmica do fogão para tirar 0,65, a capacidade da carga de calor do fogão é geralmente de 250 a 400 W / m 3A capacidade de projeto da carga de calor leva 380kW / m3[20].
O volume do forno é
2.3 no projeto da manga do vento
Para a maioria dos problemas de insuficiência de forno de partículas de biomassa e problema de não-homogeneidade, projetou uma altura de 19 cm, o raio de 25 cm de círculo na manga de entrada de cone de malha não estrutural, mostrada na Figura 2.
No mesmo nível, com a mesma distância do mesmo tamanho com o orifício de entrada, um tempo no vento e a entrada de ar secundária são fornecidos no conjunto de cone de entrada, de modo que o vento através da entrada de ar na rotação do corpo do forno para alcançar Cada uniformidade de ventilação da entrada de ar, de modo a garantir uma combustão uniforme do combustível. O ar primário e o fornecimento de ar secundário são controlados pelo ventilador de 12W, a proporção entre eles através do ventilador no botão de controle para controlar.
2.4 altura de fogo suspensa e design de cratera de poli
Altura de suspensão refere-se à distância vertical entre o fundo do pote e a grelha para queimar a chama da zona de alta temperatura até o fundo do pote é apropriado, de acordo com as características de combustão do combustível de pelotização de biomassa, ~ 30cm [21]Enquanto o tamanho da panela terá um impacto na altura do fogo, o design da altura do forno para levar 40cm. Devido à escolha da combustão da combustão da camada de combustível, produzirá gases voláteis inflamáveis, o fogão especialmente concebido para chamar a boca de poli-fogo (Φ14cm) , É propício para reunir chama, puxando o alto da chama.
2.5 cálculo da área da seção transversal da chaminé
3 partículas de biomassa do teste de desempenho do fogão direto
3.1 teste base
De acordo com a referência '22 ', a eficiência de cozimento do fogão de cozinha foi testada e o teste de emissão de gases de combustão do fogão foi calculado pelo método de referência 23. Os dados gerais do teste foram medidos por medição on-line e no local.
Sistema de teste 3.2
O principal equipamento de teste utilizado é o sistema de teste do corpo principal do forno (incluindo forno, evaporador, chaminé, canal de ar, etc.), sistema de teste de temperatura (incluindo termômetro e termopar), analisador de gases de combustão,
3.3 equipamentos de teste e teste
2 baldes, cada um com uma capacidade de 0,01m 3XK3190A12E balança de piso eletrônico, precisão 10g, relógio 1, a diferença é inferior a 1min, anemômetro, faixa de medição 0 ~ 10m / s, precisão de 0.5m / s; níquel-cromo-níquel Termopar de tipo silicon K, faixa de temperatura - 200 ~ 1200 ℃, analisador de gases de combustão KMQuintox 9106.
3.4 Condições e métodos de teste
O teste é realizado em ambientes internos, a temperatura ambiente é de cerca de 25 ℃, a umidade relativa inferior a 85%, a velocidade do vento interior é inferior a 1,0 m / s, o meio de teste é a temperatura normal da água, o fogão de teste está longe de outras fontes de calor, o combustível é combustível de moldagem de palha de milho, Para os talos de algodão seco, cada teste é realizado 3 vezes, encontre o valor médio.
3.5 Resultados e Análise
Os dados do teste de desempenho do fogão de partículas de biomassa são mostrados na Tabela 2.
A Tabela 3 mostra os resultados do teste de desempenho térmico e descarga de gases de combustão do fogão. A eficiência térmica da cozedura do fogão direto de biomassa atingiu 42,9%, maior que a eficiência do fogão comum de uso doméstico [24- 25]O design do evaporador anular efetivamente utiliza o calor transportado pela chama externa e os gases de combustão para melhorar a eficiência térmica global do fogão para 70,7% e a intensidade de fogo de cozimento de 14,1kW, que atende a eficiência térmica (≥35%) do fogão padrão nacional de biomassa. Intensidade de fogo de cozimento (≥ 10kW) [26]Os requisitos de fumo SO 2A concentração média de massa de 13,45 mg / m 3, A fração volumétrica média de CO foi de 0,087%, a concentração média de NO foi de 103,27 mg / m 3, NÃO 2A concentração média de massa de 4.11mg / m 3, A escuridão Greenman é inferior a 1. Design de indicadores de gases de combustão de gases de combustão de combustão direta estão em conformidade com os regulamentos estatais relevantes [23, 26]Com bons benefícios sociais e ambientais.
4 Conclusão
(1) A eficiência térmica dos fogões a combustão de biomassa é de 42,9%, a eficiência térmica global é de 70,7% e a intensidade de fogo da culinária é de 14,1kW, que atende aos requisitos dos fogões de biomassa e pode atender às necessidades de fornecimento de alimentos centralizado.
(2) A concentração média de massa de NO no escape de partículas de biomassa, os fogões de fogo direto foi de 103,27 mg / m 3, NÃO 2A concentração média de massa de 4.11mg / m 3A fração volêmica média de CO é 0,087%, SO 2A concentração média de massa de 13,45 mg / m 3Os gases de combustão A escuridão Greenman inferior a 1, estão em conformidade com as disposições relevantes do fogão, para conseguir uma combustão limpa.
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