Ли Я Мэн 1, 2, Чжоу снежинка 1, 2Ху Цзяньцзюнь 1, 2Чжу Шенгнан1, 2, Цзиньян блестящий 1, 2Чжан вся страна1, 2
(1. Колледж механики и электротехники, Хэнаньский сельскохозяйственный университет, Чжэнчжоу, 450002, Китай, 2. Провинциальный центр провинции Иннайань по биоэнергетике в провинции Хэнань, Чжэнчжоу 450002, Китай)
Аннотация: В связи с текущими проблемами низкой тепловой эффективности, недостаточной интенсивности пожаров, неполным сгоранием подачи воздуха и одной функцией печей для биомассы, была разработана топливная горелка для биомассы на основе централизованного питания и общественного питания. Сжигание пламени для сжигания, приготовление пищи, пропаривание риса, кипячение воды, нагревание и другие функции в одной из печей прямого действия с биомассой. Результаты экспериментальных испытаний показывают, что: тепловая эффективность печи составляет 42,9%, общий тепловой КПД 70,7% , Интенсивность приготовления составляет 14,1 кВт, показатель выбросов дымовых газов ниже национального стандарта, а сжигание частиц биомассы является более адекватным. Оно может служить научной ссылкой для проектирования и применения централизованной подающей и кухонной плиты с гранулами биомассы в качестве топлива.
введение
Энергия является основой для экономического развития и социального прогресса, но из-за ограниченных и постоянно истощающихся теоретических резервов традиционной энергии неизбежно развитие и использование возобновляемых ресурсов. В качестве возобновляемой и экологически чистой энергии широко используется энергия биомассы В 2015 году теоретический объем соломы составил 1,04 миллиарда тонн, объем собранных ресурсов составил 9,0 миллиарда тонн, а использованная сумма составила 720 миллионов тонн, из которых использование соломенного топлива составило 100 миллионов тонн (что эквивалентно 0,5 миллиардам тонн Стандартный уголь), что составляет 11,4% от объема собираемых ресурсов [1]Соломенная биомасса обладает высокой летучестью, высокой активностью в отношении углерода, низким содержанием золы и низким содержанием S. В течение всего углеродного цикла СО 2Нулевые выбросы и другие преимущества являются своего рода высококачественным чистым топливом. Поэтому биомасса соломы путем прямого сжигания является самым простым и эффективным использованием топлива[2- 4].
Из-за слабости и диспергируемости соломы это создает проблемы для его хранения, транспортировки и сжигания [5]Физических, химических средства клееной соломы, при высокой температуре и под давлением, или добавлении связующего, сжатые в некоторые другие гранулированный или массивное уплотнение частиц топлива [6- 8], Простота транспортировки и хранения, высокая эффективность сгорания [9- 10]Для того чтобы использовать частицы гражданского печного топлива, правительство продвигали кухонные плиты дрова, и т.д., но и путем анализа печей и печей выжигания процесс трансформации, было установлено, что тепловой КПД приблизительно 20%, и в связи с подачей воздуха неравномерность неполное сгорание и выбросы дымовых газов несоблюдения, в то время как существует единство функции, вызванной топлива, не может достичь разнообразные приготовления пищи и горячей воды и отопления в то же время [11- 12]Варочная появляется на рынке, в основном семьи с небольшой плитой, питающие устройства не могут удовлетворить некоторые требования коллективной силы и функции кухонной плиты Поэтому этот документ дизайн еды, которая отвечает коллективным потребности, чтобы гарантировать, что ряд Приготовление в то же время, но также учитывать нагрев биомассы биомассы для биомассы и ее оценку эксплуатационных характеристик.
1 дизайн
1.1 Характеристики горения топлива на топливных элементах биомассы
Конструкция Биомасса печи требует сочетания характеристик сгорания биомассы сущности частиц сырья механизма горения статического осмотического горения диффузионного [13- 14], Процесс сжигания можно разделить на сухую дегидратацию, летучий анализ горения, сжигание кокса и выгорание четырех стадий[15- 17]:
① частиц биомассы в камере сгорания при повышении температуры вода постепенно испаряется.
② Когда температура в камере сгорания повышается до примерно 250 ° С.] С, удаление летучих веществ, летучие вещества в сочетании с кислородом, в переходной зоне и зоне горения диффузии.
③ проникновение и диффузионное горение, горение кокса преобладает сжигание окиси углерода на поверхности частиц, устойчивого горения, температура печи выше.
④ оболочка зола ожога непрерывно утолщена, основной топливный ожог, зола образует единое целое оболочки, поверхность оболочки золы не может видеть пламя, топливо становится темно-красным, процесс горения [18- 19]Стебель диаметр частиц топлива, используемого в тестах 5 ~ 15 мм, длина 20 ~ 30 мм, плотностью 800 кг / м 3, Результаты промышленного анализа и элементного анализа, показанные в таблице 1.
1.2. Принципы проектирования печей плиты биомассы
Поскольку основная часть централизованного кормления требует кулинарии во время приготовления, она может решить проблемы приготовления пищи, приготовления пищи и использования горячей воды. Согласно основным характеристикам сжигания биомассы биомассы, конструкция печи должна соответствовать следующим принципам: ① легко воспламенить и разозлиться Быстрое, стабильное сгорание, полное, достаточно огнестойкое, воздух может поступать в печь равномерно и плавно, а не черный дым, высокая энергоэффективность. ② полные функции, простая конструкция, проста в использовании, низкая стоимость, надежность и надежность, практичность и долговечность. Высокие, тепловые характеристики и стабильность.
2 части из биомассы с прямым обжигом
2.1 общая структура
Сочетая характеристики сгорания топлива с гранулами биомассы и потребности в приготовлении пищи, конструкция печной структуры с прямым обжигом биомассы показана на фиг.1, которая в основном состоит из испарителя, камеры сгорания, вентиляторов первичного и вторичного воздуха, Отверстие, хранилище для вторичной зарядки и другие компоненты.
Плита прерывистой подачи из бункеров топлива на входе и полиэтиленовые материалы кратера, BIN аксессуары, предназначенные для того, чтобы спрос на топливо для приготовления пищи, бункерного топлива при приготовлении пищи не может удовлетворить потребность, вспомогательный отсек может впускной канал, топливо будет постепенно скользить в пламенной печи может быть высушена и испаряется топливные материалы картриджа одновременно горения печи, чтобы повысить эффективность использования энергии ;. приняты при прокаливании, сжигание твердых частиц из верхней части; золы камеры в нижней части печи, решетка устанавливается над зольный ящик отсека, при условии, один вентилятор (12W) в передней части печи, регулируя ручку управления на вентиляторе, чтобы достичь первичного и вторичного воздуха и с размером было отмечено выше, при условии, кратер отверстии концепции пожара в процессе горения адекватности подаваемого воздуха, а также оснащено вентилятором II (12W) для подачи воздуха для достижения кубических;; отношение печи обеспечивается выше строительные лесов в тесном контакте с нижней частью поддона кольцевой испаритель, пламя и дым с помощью нагрева испарителя, воду снизу в вход в испарителе, испаритель в связи с внешним уровнем воды калибровочной печью, с тем чтобы обеспечить умеренное количество воды, сжигается Высокотемпературный пар, генерируемый в выходе из испарителя выходит из высокотемпературного пара для пропаривания, каши и горячего водоснабжения, приготовления пищи и обработки паром и тому подобное, чтобы достигнуть того же самого времени, сокращает время приготовления пищи, пар на выходе из паровой клапан давления, когда давление превышает безопасное значение, облегчение автоматического давления сброса давления устройства. Все компоненты устройства осуществляется с использованием пресс-формы штамповки, рисунок, автоматически резки материала, автоматический объем круглой сварки, и модульную сборку процесса сборки печи линии для обеспечения качества продукции и видимость единства.
2,2 Печь Дизайн
Характеристики горения топливного гранулята биомассы требуются для обеспечения равномерности приточного воздуха, так что верхняя и нижняя части очага предназначены для сужения. Размер очага определяется объемной тепловой нагрузкой пода и объемная тепловая нагрузка пода очень велика, Наоборот, объемная тепловая нагрузка печи слишком мала, объем печи слишком велик, сжигание децентрализовано, огневая мощь не сконцентрирована, потому что печь отвечает потребностям централизованного питания, поэтому расход топлива составляет 9 кг / ч , Тепловой КПД печи составляет 0,65, мощность тепловой нагрузки печи обычно составляет 250 ~ 400 Вт / м 3Проектная мощность тепловой нагрузки составляет 380 кВт / м3[20].
Объем печи
2.3 в конструкцию ветровой втулки
Для большинства проблем с недостаточностью и неоднородностью печи для частиц биомассы была рассчитана высота 19 см, радиус 25 см на невзаимодействующей входной втулке конуса, показанный на рисунке 2.
На том же уровне, на том же расстоянии от входа с таким же размером, время на ветру и впускное отверстие для вторичного воздуха предусмотрены на входном конусе, так что ветер через вход воздуха во вращение корпуса печи для достижения Каждая равномерность воздуха для впуска воздуха, чтобы обеспечить равномерное сгорание топлива. Подача первичного воздуха и вторичного воздуха регулируется вентилятором 12 Вт, соотношение между ними через вентилятор на ручке управления для управления.
2.4 висящая высота огня и конструкция поли кратера
Высота подвеса относится к вертикальному расстоянию между дном горшка и решеткой для сжигания пламени высокотемпературной зоны до дна горшка, в соответствии с характеристиками сгорания топлива для топливных гранул биомассы, как правило, малая высота подвески биомассы 28 ~ 30 см [21], В то время как размер горшка будет влиять на высоту пожара, конструкция высоты печи должна составлять 40 см. Благодаря выбору сжигания горения топливного слоя будут образовываться легковоспламеняющиеся летучие газы, специально разработанная печь для горения факела (Φ14 см) , Способствует сбору пламени, поднимая высоту пламени.
2.5 Расчет площади поперечного сечения дымовой трубы
3 частицы биомассы теста с непосредственным нагревом печи
3.1 тестовая база
В соответствии с эталоном «22» была проверена эффективность приготовления кухонной плиты, а тест на выброс дымовых газов в печи был рассчитан по методу ссылки 23. Общие данные испытаний были измерены путем измерения в режиме on-line и on-site.
3.2 тестовая система
Основным испытательным оборудованием является испытательная система основного корпуса печи (включая печь, испаритель, дымоход, воздуховод и т. Д.), Систему контроля температуры (включая термометр и термопару), анализатор дымовых газов,
3.3 испытательное и испытательное оборудование
2 ведра, каждая из которых имеет емкость 0,01 м 3Электронная шкала XK3190A12E, точность 10 г, часы 1, разница менее 1 мин, анемометр, диапазон измерения 0 ~ 10 м / с, точность 0,5 м / с, никель-хромоникель Термопара типа кремния K, диапазон температур - 200 ~ 1200 ℃, анализатор дымовых газов KMQuintox 9106.
3.4 Условия и методы испытаний
Испытание проводится в закрытом помещении, температура окружающей среды составляет около 25 ℃, относительная влажность воздуха составляет менее 85%, скорость внутреннего воздуха меньше 1,0 м / с, испытательная среда - это нормальная температура воды, испытательная печь находится далеко от других источников тепла, топливо - это топливо для производства кукурузы, Для сухих хлопковых стеблей каждый тест проводится 3 раза, найдите среднее значение.
3.5 Результаты и анализ
Данные испытаний производительности печи для частиц биомассы показаны в таблице 2.
В таблице 3 приведены результаты испытаний тепловых характеристик и выхода дымовых газов печи. Тепловая эффективность приготовления печи с прямым нагревом биомассы достигла 42,9%, что выше, чем эффективность обычной бытовой печи с зернистостью [24- 25]Конструкция кольцевого испарителя эффективно использует тепло, переносимое внешним пламенем и дымовым газом, чтобы повысить общий тепловой КПД плиты до 70,7%, и интенсивность пожаротушения 14,1 кВт, что соответствует тепловой эффективности (≥35%) национальной стандартной печи для приготовления биомассы. , Приготовление интенсивности огня (≥ 10 кВт) [26]Требования дыма SO 2Средняя массовая концентрация 13,45 мг / м 3, Средняя объемная доля СО составляла 0,087%, средняя концентрация NO составляла 103,27 мг / м 3, НЕТ 2Средняя массовая концентрация 4,11 мг / м 3, Чернота Гринмана меньше 1. Конструкция индикаторов дымовых газов дымовых газов прямого сгорания с прямым сгоранием соответствует соответствующим государственным нормам [23, 26], С хорошими социальными и экологическими преимуществами.
4 Заключение
(1) Тепловая эффективность печей для сжигания биомассы составляет 42,9%, общий тепловой КПД составляет 70,7%, а интенсивность пожаротушения составляет 14,1 кВт, что отвечает требованиям кухонных печей для биомассы и может удовлетворять потребности централизованного питания.
(2) Средняя массовая концентрация NO в выхлопе частиц биомассы с прямым нагревом составляла 103,27 мг / м 3, НЕТ 2Средняя массовая концентрация 4,11 мг / м 3, Средняя объемная доля СО составляет 0,087%, SO 2Средняя массовая концентрация 13,45 мг / м 3, Дымовой газ Greenman blackness менее 1, соответствуют соответствующим положениям печи, чтобы обеспечить чистое сгорание.
ссылки
1 YANG Hua, LIU Shi-cai, ZHAO Jia-ping, et al. Изучение физических характеристик топлива в форме стержня из биомассы [J]. Журнал Центрального Южного университета лесного хозяйства и технологии, 2015, 35 (2): 114- 118.
2 Яо Цзонглу, Ву Тунцзе, Чжао Лисинь и др. Эксперимент по характеристикам выбросов летучих органических соединений, сжигаемых с формовочными маслами для биомассы, журнал «Сельскохозяйственная механика», 2015, 46 (10): 235-240.
3 MA Chang-geng, SU Xiao-hua. Обзор энергетической энергии биомассы «J». World Forestry Research, 2005, 18 (6): 32-38.
4 Лю Шеньюн, Ван Сяору, Ван Сен. Современная ситуация и перспективы технологий горения в разной морфологии «J». Технологии сельскохозяйственного машиностроения: Новая энергетическая промышленность, 2007 (4): 23-28.
5 Сюй Яюнь, Тянь Ишуи, Чжао Лисинь и др. Сравнение расхода и потребления энергии в различных режимах хранения и транспортировки соломы [J]. Journal of Agricultural Engineering, 2014, 30 (20): 259-267.
6 CHEN Shu-Ren, DUAN Jian, YAO Yong и др. Оптимизация параметров процесса формования прессованных стеблей риса в машине для формования колец [J]. Journal of Agricultural Engineering, 2013, 29 (22): 32-41.
7 Сюй Гуанъин, Шен Шэнцян, Ху Цзяньцзюнь и др. Экспериментальное исследование изменения микроструктуры соломы с холодным компрессионным формованием «Дж». Китайский журнал солнечной энергии, 2010, 31 (3): 273-2788.
8 ZHU Jinling, WANG Zhiwei, SHI Xinguang и др. Оценка жизненного цикла кукурузного соломенного формовочного топлива «J». Journal of Agricultural Engineering, 2016, 32 (6): 262-266.
9 SUN Qi-Xin, CHEN Shu-Fa, DONG Yu-Ping.Study на термовиско-пластической конститутивной модели формирования соломенной биомассы «J». Journal of Agricultural Engineering, 2015, 31 (8): 221-
10 Ning Penghui.Study на компактном формовочном механизме кольцевого брикетировочного пресса «D». Шицзячжуан: Хэбэйский университет науки и технологий, 2011.
11 Chen Xiaofu, Zhang Wehao, Liu Guangqing, et al. Разработка и применение отечественных печей для биомассы [J]. Возобновляемая энергия, 2010, 28 (2): 118- 122.
12 Чжан Вхао, Чэнь Сяофу, Лю Сяоин и др. Достижения в области технологий и применения печей для биомассы в Китае, J. Progress in Chemical Industry, 2009, 28 (Suppl): 516-520.
13 Min Haifei, Zhang Mingxu. Изучение режимов сгорания биомассы и характеристик горения «J». Journal of the China Coal Society, 2005, 30 (1): 104-108.
Проектирование и исследование производства биомассы для формовки топлива «D». Харбин: Северо-восточный лесной университет, 2008.
15 WANG Cui-ping, LI Ding-kai, WANG Feng-yin, et al. Экспериментальные исследования характеристик сгорания топлива из гранул биомассы J. Journal of Agricultural Engineering, 2006, 22 (10): 175- 177.
16 LIU Sheng-yong, ZHANG Bai-liang, YANG Qun-fa, и др. Разработка и исследование двухслойного котла для брикетирования биомассы решетки [J]. Journal of Agricultural Engineering, 2003, 19 (6): 268-271.
17 ZHAO Tinglin, HOU Zhonglan, CHEN Fujin, et al. Биологические плиты для биомассы J. 'Возобновляемая энергия, 2006 (3): 66-67.
18 Zhang National. Burning 'M'. Пекин: China Agriculture Press, 2015.
19 М. А. Сяокин, Л. И. Ган. Перспективы Анализ мелкомасштабной переработки котельного котла в соломообразующий топливный котел «J». Rural Energy, 2001 (5): 20-22.
20 Shu Wei.Design и испытание высокоэффективной биомассы, образующей печь для приготовления топлива «D». Чжэнчжоу: Хэнаньский сельскохозяйственный университет, 2007.
21 Китайская ассоциация энергетической промышленности провинции. Провинциальная коммунальная техника для печей для дымоходов «М». Пекин: Science Press, 2011.
22NB / T34014-2013 Методы испытаний для крупномасштабных печей для приготовления биомассы S'.2013.
23GB13271-2014 Метод расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для котлов 'S'.2014.
24 TAN Wen-ying, XU Yong, WANG Shu-yang, et al. Разработка и испытание эффективности многоцелевой печи для топлива из биомассы [J]. Journal of Agricultural Engineering, 2013, 29 (15): 10-
25 SHI Yi-xin, JIANG Ping, PENG Cai-wang.Design мелкой биомассы с прямой горелкой «J». Times Agricultural Machinery, 2015 (1): 25-27.
26NB / T34015-2013 Общие технические требования для крупномасштабных печей для приготовления биомассы S'.2013.
