Li Ya Meng 1, 2, Copo de nieve de Zhou 1, 2Hu Jianjun 1, 2Zhu Shengnan1, 2, Jingyan brillante 1, 2Zhang todo el país1, 2
(Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad de Agricultura de Henan, Zhengzhou 450002, China; centros de innovación colaborativa 2. Henan de energía de biomasa, Zhengzhou 450002)
Resumen: En vista de la baja corriente de la quema de la eficiencia térmica estufa, principalmente la intensidad del fuego de la biomasa, el viento no es suficiente para la combustión incompleta, una sola función y otros temas, de acuerdo con la demanda de alimentación de cocción centralizado para estufa de biomasa limpia pastilla de combustible, desarrolló una en el modo de combustión Stoker, ajuste de cocción, vapor, hervir agua, calefacción y otras funciones en uno de los resultados de las pruebas partículas de encendido directo de biomasa de rendimiento operativo estufa muestran que: la eficiencia térmica de la placa de cocina 42,9%, la amplia eficiencia térmica de 70,7% , la intensidad de cocción 14.1kW, el índice de emisión de humos es inferior a la norma nacional, partículas de biomasa queman más plenamente, la referencia se pueden proporcionar para el diseño y aplicación del enfoque científico estufa alimentar las partículas de biomasa al combustible.
Introducción
La energía es la base del desarrollo económico y el progreso social, pero debido a la limitada capacidad de almacenamiento de la teoría convencional de agotamiento gradual de la energía y el desarrollo y la utilización de recursos renovables es inminente. La biomasa como energía renovable y el medio ambiente, es ampliamente atención. china tiene la paja abundante cosecha de 2015 de cultivos de recursos teórico paja 1,04 mil millones de t, recoger recursos 900 000 000 t, utilizando la cantidad de 720 millones de toneladas, de las cuales paja de la cantidad de utilización de combustible de 100 millones de toneladas (equivalentes a 050 millones de toneladas Carbón estándar), que representa el 11.4% de la cantidad de recursos coleccionables [1]La biomasa de paja tiene alta volatilidad, alta actividad de carbono, bajo contenido de ceniza y bajo contenido de S. Durante todo el ciclo del carbono, CO 2Cero emisiones y otras ventajas, es un tipo de combustible limpio de alta calidad. Por lo tanto, la biomasa de paja por combustión directa, es su utilización de combustible más simple y eficiente[2- 4].
Debido a la soltura y dispersabilidad de la paja, trae algunos problemas para su almacenamiento, transporte y combustión [5]Por medios físicos, químicos de paja pegados, a alta temperatura y condiciones de presión, o la adición de un aglutinante, comprimidos en un cierto otro granular o compactación masiva de combustible particulado [6- 8], Fácil de transportar y almacenar, alta eficiencia de combustión [9- 10]Con el fin de utilizar las partículas de combustible de la estufa civil, el gobierno promovió las cocinas leña, etc., pero mediante el análisis de estufas y estufas a cabo el proceso de transformación, se encontró que la eficiencia térmica de aproximadamente 20%, y debido a la alimentación de aire la irregularidad de combustión incompleta y las emisiones de gases de combustión de incumplimiento, mientras que hay una unidad de función causada por combustible, no puede llegar a una variedad de cocinar y agua caliente y calefacción al mismo tiempo [11- 12]La placa de cocción apareciendo en el mercado son principalmente familias con una pequeña cocina, unidades de alimentación no pueden cumplir con algunos requisitos de la fuerza colectiva y la función de la estufa de cocina Por lo tanto, este diseño de papel de una comida que satisfaga las necesidades colectivas, para asegurarse de que una serie de Cocinar al mismo tiempo, pero también para tener en cuenta el calentamiento de la estufa de biomasa de suministro de agua de biomasa, y su evaluación del rendimiento operativo.
1 base de diseño
1.1 características de combustión de combustible de pellets de biomasa
diseño estufa de biomasa requiere una combinación de características de combustión de biomasa esencia de partículas de materia prima de mecanismo de combustión de una combustión de difusión osmótica estático [13- 14], El proceso de combustión se puede dividir en deshidratación seca, análisis de combustión volátil, combustión de coque y cuatro etapas de combustión[15- 17]:
① partículas de biomasa en la cámara de combustión, con la temperatura aumenta, el agua se evapora gradualmente.
② Cuando la temperatura de la cámara de combustión se eleva a aproximadamente 250 ℃, los componentes volátiles se combinarán con el oxígeno y arderán en la zona de transición y la zona de difusión.
③ infiltración y combustión de difusión, la combustión de coque dominan la combustión de monóxido de carbono en la superficie de las partículas, la combustión sostenida estabilidad, alta temperatura.
④ la coraza gris quemada continúa espesándose, el material combustible quemado básico forma una capa gris completa, la superficie gris de la cubierta no puede ver la llama, el combustible se vuelve rojo oscuro, el proceso de combustión ha terminado [18- 19]diámetro de partícula tallo del combustible utilizado en las pruebas de 5 ~ 15 mm, una longitud de 20 ~ 30 mm, una densidad de 800 kg / m 3, Resultados de análisis industrial y análisis elemental se muestran en la Tabla 1.
1.2 Principios de diseño de la estufa de pellets de biomasa
Desde la alimentación más concentrada al cocinar puede requerir un fuego de cocina, cocina con agua caliente y resolver el problema, de acuerdo con las características de combustión básicos del diseño de la estufa de pellets de combustible la biomasa debe cumplir con los siguientes principios: ① ignición fácil enojarse , una combustión estable rápida, completa, potencia de fuego adecuada, el aire puede ser uniformemente sin problemas en el horno, no humo negro, de alta eficiencia energética. ② totalmente funcional, la estructura simple, fácil de usar, de bajo costo, seguro, fiable, práctico y durable. ③ eficiencia térmica rendimiento alto y estable térmica.
Diseño de la estufa de combustión directa de 2 partículas de biomasa
2.1 estructura general
Encuadernación características de combustión de biomasa de pellets de combustible y las necesidades de la cocción, el diseño de la estufa partículas de encendido directo de biomasa se muestra en la Figura 1, se compone principalmente de un evaporador, un horno de combustión, soplador de aire primario y secundario, ventilador de tres arriba, el concepto de fuego agujero, el segundo carburo de cartucho de carga y otros componentes.
La estufa de alimentación intermitente de las tolvas de alimentación en los materiales de entrada de combustible y de polietileno de cráter, accesorios bin diseñado para asegurar que la demanda de combustible para cocinar, combustible bunker cuando se cocina no puede satisfacer la necesidad, el compartimento auxiliar puede la entrada de alimentación, el combustible se desliza gradualmente en el horno de combustión se puede secar y se vaporiza materiales de los cartuchos de combustible que se quema simultáneamente horno, para mejorar la eficiencia energética ;. adoptó en ignición, la combustión de partículas desde la parte superior; cámara de cenizas en el horno inferior, la rejilla está montada encima del compartimiento de cajón para la ceniza; proporciona un ventilador (12W) delante del horno, mediante el ajuste de la perilla de control en el ventilador, para lograr aire primario y secundario y con el tamaño de se observó proporcionado encima de los orificios de cráter concepto fuego durante la combustión de la adecuación del suministro de aire, y equipado con ventilador II (12W) para suministrar aire a lograr cúbico;; relación de horno se proporciona por encima del andamio en estrecho contacto con la porción de fondo de la cuba el evaporador anular, llama y el humo mediante el uso de un evaporador de calentamiento, el agua de abajo en la entrada del evaporador, un evaporador en comunicación con la estufa indicador de nivel de agua en el exterior, a fin de asegurar una cantidad moderada de agua, quemado vapor a alta temperatura generada en la salida del evaporador emerge del vapor a alta temperatura para cocer al vapor, avena y suministro de agua caliente, cocinar y cocer al vapor y similares para conseguir el mismo tiempo, acorta el tiempo de cocción, vapor de agua a una salida de vapor una válvula de presión, cuando la presión supera un valor seguro, el dispositivo de alivio de presión de alivio de presión automático. Todos los componentes del aparato se lleva a cabo utilizando una estampación en molde, dibujo, material de corte de forma automática, la soldadura redondo automático de volumen, y un conjunto modular del proceso de línea de montaje de horno para asegurar la calidad del producto y la apariencia de la unidad.
2.2 Diseño del horno
características de combustión de combustible pellet biomasa necesaria para asegurar la uniformidad de aire de suministro, de modo que las porciones superior e inferior del horno está diseñado para disminuir el tamaño de la tasa de liberación de calor volumen del horno determinado por el horno, el volumen del horno de la carga de calor es demasiado grande, el combustible en el horno el tiempo de residencia es de combustión corta, incompleta, de lo contrario, la carga de calor volumen del horno es volumen del horno demasiado pequeño, demasiado grande, la combustión de dispersión, el fuego no cumple con la concentración concentrado alimentando el horno tiene que ser, por lo que el consumo de combustible toma 9 kg / h. , la eficiencia térmica de la estufa toma 0,65, estufa carga de calor volumétrica es generalmente 250 ~ 400W / m 3La capacidad de diseño de la carga de calor toma 380kW / m3[20].
El volumen del horno es
2.3 en el diseño de manga de viento
La mayoría de las partículas de biomasa es menor que para el suministro de aire del horno y el problema de la no uniformidad, una altura de diseño de 19 cm, el radio de 25cm mallas no estructuradas cónica de la manga de entrada de aire, como se muestra en la figura.
En el mismo plano horizontal, separados por la misma distancia desde el agujero de entrada con el mismo tamaño, y se proporciona una entrada de aire secundario, tanto en el casquillo cónico en el viento, el viento de modo que gire el cuerpo en el horno a través del orificio de entrada, para lograr cada ventilación uniforme del orificio de entrada, lo que garantiza la uniformidad de la combustión del combustible. aire primario y suministro de aire secundario es controlada por el ventilador 12W, la relación entre las mismas se controla ajustando la perilla en el ventilador.
2.4 altura del fuego colgante y diseño de cráter de poli
Colgando altura fuego distancia vertical entre el fondo de la olla y la rejilla. En la parte inferior de la llama de combustión de una región de alta temperatura de la sartén es positivo es apropiado, de acuerdo con las características de combustión de partículas de combustible de biomasa, típicamente pequeña altura de elevación del fuego en la biomasa horno 28 ~ 30cm [21]Mientras que cuelga tamaño del bote afectará a la altura del incendio, teniendo el diseño de 40cm de altura del horno. Como el uso de Hogar de parrilla del combustible, producirá gases combustibles volátiles, esta estufa diseñado especialmente cráter cuerno poli (Φ14cm) propicio para reunir llama, exagerar la altura de las llamas.
2.5 Cálculo del área de la sección transversal de la chimenea
3 partículas de biomasa de la prueba de rendimiento de la estufa de combustión directa
3.1 base de la prueba
'22' en la eficiencia térmica del horno de cocción se realiza de acuerdo a la literatura pruebas de la literatura '23' detecta las emisiones de humo calculadas utilizando las estufas de datos globales de prueba utiliza la medición en línea y el sitio de medición.
3.2 sistema de prueba
Aparato de prueba utilizado en un cuerpo principal de la estufa (incluyendo la chimenea, un evaporador, un conducto de humos, etc.), la temperatura del sistema de prueba (incluyendo un termómetro y termopar), sistema de prueba analizador de gases de combustión. La Fig. 3 es un prototipo de prueba.
3.3 equipo de prueba y prueba
2 cubos, cada uno con una capacidad de 0.01m 3; Escalas una mesa, rango de medición 0 ~ 10 kg; escalas XK3190A12E piso de electrones, precisión 10 g; reloj 1, día es inferior a 1 minuto; anemómetro rango de medición de 0 ~ 10m / s, la precisión de 0,5 m / s; níquel-cromo-níquel Termopar de tipo K de silicio, rango de temperatura - 200 ~ 1200 ℃, analizador de gases de combustión KMQuintox 9106.
3.4 Condiciones y métodos de prueba
prueba de interior, la temperatura ambiente es de aproximadamente 25 grados] C;. humedad relativa inferior al 85%; velocidad del viento de interior es menor que 1,0 m / s; agua de ensayo a temperatura ambiente del fluido de trabajo; estufas de prueba de distancia de otras fuentes de calor; maíz combustible paja de briquetas; de ignición Para los tallos de algodón secos, cada prueba se lleva a cabo 3 veces, encuentra el valor promedio.
3.5 Resultados y análisis
Los datos de la prueba de rendimiento de la estufa de partícula de biomasa se muestran en la Tabla 2.
Los resultados de la estufa de rendimiento y las emisiones de humo térmico como se muestra en la Tabla 3, el rendimiento térmico de la cocina estufa de partículas de encendido directo de biomasa alcanza 42,9%, es generalmente mayor que la eficiencia de cocción hogar partículas estufas [24- 25]El diseño del evaporador anular del uso efectivo de llama y el humo de calor periférica lleva a mejorar el rendimiento térmico global de la estufa, alcanzado el 70,7%, la intensidad de la 14.1kW de cocción de fuego, en línea con la eficiencia térmica estándar nacional de la estufa de cocinar biomasa (≥35%) , Intensidad de fuego de cocción (≥ 10kW) [26]Los requisitos de fumar SO 2La concentración de masa promedio de 13.45 mg / m 3, La fracción de volumen promedio de CO fue del 0.087%, la concentración promedio de NO fue de 103.27mg / m 3NO 2La concentración de masa promedio de 4.11 mg / m 3, La negrura de Greenman es menor que 1. Diseño de los humos de escape de la estufa de partículas de combustión directa que cumplen con las reglamentaciones estatales pertinentes [23, 26], Con buenos beneficios sociales y ambientales.
4 Conclusión
(1) la estufa de cocinar de combustión directa eficiencia térmica de partículas de biomasa 42,9%, la amplia eficiencia térmica de 70,7%, cocinar fuego intensidad 14.1kW, cumple los requisitos de la estufa de cocción de biomasa, es posible satisfacer las necesidades de energía por la alimentación de concentrado.
(2) La concentración de masa promedio de NO en el escape de las estufas de combustión directa de partículas de biomasa fue de 103.27 mg / m 3NO 2La concentración de masa promedio de 4.11 mg / m 3, La fracción de volumen promedio de CO es 0.087%, ASÍ 2La concentración de masa promedio de 13.45 mg / m 3, El humo de Greenman negrura inferior a 1, están en consonancia con las disposiciones pertinentes de la estufa, para lograr una combustión limpia.
Referencias
1 Hua Yang, Liu Shi-color, Zhaojia Ping, y otras propiedades físicas de la investigación de materiales combustibles en forma de barra 'J' de la Salud, Universidad del Sur central de Bosques y Tecnología, 2015, 35 (2): 114-118.
2 Jazon Road, Wu Tongjie, Zhao Lixin, moldeo y otra combustión combustible de biomasa de compuestos orgánicos volátiles de emisiones Test 'J / OL' MAQUINARIA AGRÍCOLA JOURNAL, 2015, 46 (10): 235-240.
3 MA Chang-geng, SU Xiao-hua. Resumen de Energía de Biomasa 'J'. World Forestry Research, 2005, 18 (6): 32-38.
4 Liu Shengyong, Wang Xiaoru, Wang Sen. Situación actual y perspectivas de las tecnologías de combustión en diferentes morfologías 'J.' Tecnología de ingeniería agrícola: New Energy Industry, 2007 (4): 23-28.
Xu Yayun 5, debe ser agua campo, Zhao Lixin, comparar diferentes paja de los cultivos y otros costes de almacenamiento y de transporte y el modo de consumo de energía 'J' de Ingeniería Agrícola, 2014, 30 (20): 259-267.
6 Chen Shuren, construcción segmento, Yao Yong, et optimización modo de bucle paja de arroz máquina de moldeo por compresión 'J' parámetros de moldeo de la ingeniería agrícola, 2013, 29 (22): 32-41.
7-India Xu, Shen Sheng fuerte, Hu Jianjun, paja y otros moldeo por compresión en frío Experimental Study Microstoructure 'J' solar Sínica, 2010, 31 (3): 273-278.
8 ZHU Jinling, WANG Zhiwei, SHI Xinguang, et al. Evaluación del ciclo de vida del combustible de moldeo de paja de maíz 'J'. Revista de Ingeniería Agrícola, 2016, 32 (6): 262-266.
9. Mecano caligrafía Chen, Dong Yuping biomasa paja de termoformado modelo viscoplástico edificio 'J' de Ingeniería Agrícola, 2015, 31 (8): 221-226.
10 Ning Penghui. Estudio sobre el mecanismo de formación compacto de la prensa de briquetas de paja tipo anillo 'D'. Shijiazhuang: Universidad de Ciencia y Tecnología de Hebei, 2011.
11 Chen Xiaofu, Zhang Weihao, Liu Guangqing, et al. Desarrollo y aplicación de estufas domésticas de biomasa [J]. Renewable Energy, 2010, 28 (2): 118-122.
12 Zhangwei Hao, Chenxiao Fu, Liu Xiaoying, estufas y otras tecnologías progreso y la aplicación de la biomasa china 'J' el progreso de la Química, 2009, 28 (Suppl): 516-520.
13 Min Haifei, Zhang Mingxu. Estudio sobre los modos de combustión de la biomasa y las características de la combustión 'J'. Diario de la Sociedad del Carbón de China, 2005, 30 (1): 104-108.
Diseño e investigación del horno de cocción de combustible para moldeo de biomasa 'D.' Harbin: Northeast Forestry University, 2008.
15 Cassie, Li Dingkai, impresión Wang, etc. Experimental de biomasa de pellets en forma de características de combustión de combustible 'J' de Ingeniería Agrícola, 2006, 22 (10): 175-177.
16 Liusheng Yong, Zhang Bailiang, explosiones Yang, etc. Sociedad de Investigación Agrícola Ingeniería y Diseño de la caldera de biomasa de briquetas rejilla doble 'J', 2003, 19 (6): 268- 271 ...
17 Zhao Tinglin, HOU Zhonglan, CHEN Fujin, y otros. Estufas de briquetas de biomasa 'J.' Energía renovable, 2006 (3): 66-67.
18 Zhang National. Quema 'M'. Beijing: China Agriculture Press, 2015.
19 MA Xiaoqin, LI Gang. Prospectos Análisis de la caldera de carbón de pequeña escala Readaptación en la caldera de combustible formadora de paja 'J'. Rural Energy, 2001 (5): 20-22.
20 Shu Wei.Diseño y prueba de la estufa de cocción con combustible de biomasa de alta eficiencia 'D'. Zhengzhou: Universidad Agrícola de Henan, 2007.
21 Asociación Nacional de China de la Industria de Energía Rural. Práctica tecnología de ahorro de energía para la estufa de kiwankang en la provincia de Khan. 'M'. Beijing: Science Press, 2011.
22NB / T34014-2013 Métodos de prueba para cocinas de biomasa a gran escala 'S'.2013.
23GB13271-2014 Método de cálculo de la norma de emisión de contaminantes atmosféricos de la caldera 'S'.2014.
24 TAN Wen-ying, XU Yong, WANG Shu-yang, y otros. Prueba de diseño y rendimiento del horno multiuso de combustible de biomasa [J]. Journal of Agricultural Engineering, 2013, 29 (15): 10-
25 SHI Yi-xin, JIANG Ping, PENG Cai-wang.Diseño de la estufa de biomasa de biomasa en pequeña escala 'J'. Times Agricultural Machinery, 2015 (1): 25-27.
26NB / T34015-2013 Requisitos técnicos generales para cocinas de biomasa a gran escala 'S'.2013.
