朱ヤンヤン、張Linhua、崔張、カイ、ル・チャオ、
（熱エネルギー工学、山東Jianzhu大学、済南250101、中国の1校、エネルギー効率に山東省の焦点のアーキテクチャと技術の3山東Jianzhu大学、教育、技術の使用の省、済南250101、中国の省の2山東Jianzhu大学再生可能エネルギー研究所の建物実験室、済南250101、中国、アーキテクチャと技術、環境や自治体工学4.西安大学、西安710055、中国）
要約：酸素富化燃焼の方法は、物品の問題に直接バイオマス燃焼温度の低い溶液の重要な供給源であるトウモロコシ、綿の茎三ストローTG-の異なる酸素濃度を分析することによって、熱重量分析によって行われる木材の火災テストです。燃料の燃焼度の温度間隔の原料粒子の三種類が1000℃の空気の近くに過剰酸素比を低減するために、揮発性の最大降水量：DTG曲線、指数結果の三の典型的な研究酸素バイオマスペレット燃料の燃焼特性があることを示すの効果2 2.75倍の空気の速度、過剰酸素は、燃料の燃焼特性が急激にインデックスを増加し、最大立ち上がりトウモロコシ茎葉、トウモロコシ茎葉ショーは最強の促進について富化。
0はじめに
クリーンで再生可能とCOと世界の一次エネルギー消費量の14％のためのバイオマスアカウント、 2ニアゼロエミッションの利点。豊富な枝、豊富な資源をバイオマス原料資源は年間石炭の6.5億トンの合計に変換することができます。現在では主にバイオマス直接燃焼方法でエネルギーを住民のためにどの種の燃焼は、簡単容易に得、かつ低コストであるが、効率がエネルギーと環境汚染の深刻な廃棄物を生じる、非常に低い。また、一般的にバイオマスブリケットない以上1000％の燃焼火炎温度、場合バイオマスの直接燃焼は、広く工業的エネルギーに使用される低温の問題を解決することができる。酸素燃焼著しくバイオマスの温度を直接燃焼を向上させることができ、バイオマスを直接低い燃焼温度の問題を解決するための重要な方法です。
過去10年間、酸素富化燃焼は、国内外で多くの先進国で大きな発展があり、酸素が豊富な技術を研究するために、特に日本の人材と資源の多くを投資している、ガス、石油、石炭火力異なるに持っていましたアプリケーションの機会富化試験、以下の結論：23％富化燃焼エネルギーが27％、酸素富化と、20％〜40％の酸素富化燃焼効率の25％で、10％〜25％とすることができます50％〜30％のエネルギーアップ、等Luosi李ミクロンバイオマス燃料富化燃焼特性を解析し、その酸素が豊富なバイオマスミクロン燃料、注目40％の酸素富化、炉の温度の燃焼特性を改善することができます最高1600℃。
高圧後のバイオマス燃料の粒子は、テクスチャー比較的高密度、燃焼時の空気との接触面積が小さく、揮発のため、バイオマス燃料のマイクロメートルのその点火及び燃焼特性が非常に異なる測定降水量が最も伝統的です方法のバイオマス燃料の燃焼性能を分析する、この方法は単純であるが、最大放出速度及びバイオマス無重力状態異なるバイオマス燃料を脱蔵温度レベルを表示することができない。従って、米国はTA熱Q50を生成分析装置3つの典型的なテストバイオマス燃料粒子三TG-DTG曲線における燃料の燃焼、過剰酸素分析のバイオマスの揮発特性指数、燃焼安定性とインデックスindexの燃焼特性の分析は、以下のように決定されますまた、中国のエネルギー構造を改善し、環境を保護し、農村部の経済発展を促進するための重要な実用的な意義を持っているだけでなく、理論的な基礎を提供するために設計されたバイオマス原料粒子と大規模なバイオマス燃焼炉を選択します。
1バイオマス粒子燃焼特性識別指標
1.1特性指数の揮発性分析
沈殿した脱揮性能特性特性評価指標揮発燃焼プロセスは、バイオマスペレット燃料の燃焼特性を決定する重要な指標です。
2実験装置および方法
2.1実験装置
Q50米国TA熱重量分析計生成この実験では、装置は、5つのパージガスシステムの熱収支、炉、温度制御および測定システムから構成されている。炉内のシステムのパージ・ガス、パージガスの一部を室温の温度範囲を提供するように配置されたバランスチャンバ内の熱天秤~1000℃、ディジタル質量は、対照のサンプルレベル、保護ガスの他の一部、ガスバランスチャンバた後、合わせた水平炉側ポートからパージガス排出物を流れた後測定精度と精度に優れ、炉は、熱重量分析器の主要なコンポーネントであり、温度制御を1000℃、最も迅速、正確な方法の範囲で、室温で行うことができ、デジタル自動ガスマスフローコントローラ切替手段、効率的安定性データを向上させることができるだけでなく、迅速に酸化性雰囲気と不活性ガスとの間で切り替えることができます。
2.2実験方法
様々な異なる条件下でトウモロコシ茎葉、綿の茎と木質バイオマスペレット燃料3回の典型的な実験のTGA Q50を用いて、酸素リッチな条件下で燃料バイオマス粒子の燃焼特性を分析する。まず、昇温方法を40％のOで 2, 21% O2, 14% O2約20mgのサンプルの熱分解条件下での燃焼試験、20℃/分、キャリアガス流量の加熱速度は、TG-DTGグラフトウモロコシ茎葉、綿の茎とおがくずを与えるために、60mLの/分で、酸素濃度が続くとキャリアガスの流量が14％と60mLの/分、21％で、及び60mLの/分、40％、及び60mLの/分、21％、及び50mLの/分、21％、及び70mLの/ minの条件TGA実験の5種類した後、分析します過剰酸素分析特性指標のRhの三のわら揮発、インデックスRwを指標P1決定燃焼特性の燃焼の安定性に影響を与えます。
3実験結果と分析
3.1酸素富化条件バイオマスバイオマス燃料燃焼減量特性
3.1.1トウモロコシ茎TG-DTG曲線
図1から分かるように、21％のO 2基準曲線とTGとDTG曲線は3つのフェーズに分けることができる：第一相が水分を沈殿させ、温度範囲は、20〜220℃4つの曲線は基本的に同じであるプロセスのトウモロコシ茎水分析の酸素濃度の変化です。ほとんど効果がなく、第2段階は揮発性の燃焼段階であり、TG曲線から見ることができる、40％O 2酸素リッチ条件のうち、燃焼範囲が短く、揮発性燃焼温度範囲が220〜290℃、21％がO 2, 14% O2そして、ほとんど差、220〜330℃の温度範囲をサーモ。DTGグラフから分かるように、4つの曲線を分析した揮発速度のピークが現れた。40％O 2酸素が豊富な条件のうち、最大沈殿速度は23％/分、21％Oであった。 2, 14% O2熱分解及び最大降水率14％/分、13％/分、12％/分であった。第三段階は、固定炭素の燃焼段階で、TG曲線から分かるように、40％O 2酸素濃縮の条件下で、トウモロコシの燃焼範囲は明らかに短縮され、燃焼温度範囲は390-440℃、21％O 2そして14％のO 2曲線はあまり変わらない、220〜330℃の温度範囲。
明らかな遷移部、330〜900℃の固定炭素の燃焼温度範囲のより長い間隔で固定炭素の燃焼段階の間に他の三つの、揮発性燃焼段階に比べて熱分解曲線。DTG曲線から分かるように、熱分解曲線を除いて、体重減少率のピークはなく、体重減少の他の3つのピークが生じる。 2酸素が豊富なトウモロコシのストーバーの最大率は11％/分、21％O. 2最大堆積速度は4％/分、40％のO 2最大堆積速度は、揮発分除去の速度、より良いコーンの燃焼性能を向上させる、2.75倍短縮することができる空気説明富化燃焼ゾーンにおける過剰酸素と固定炭素木材揮発性物質です。
3.1.2コットンストークTG-DTG曲線
図2から分かるように、トウモロコシの茎と一致綿の茎TGとDTG曲線は、3つの段階に分割される。第一段階の温度範囲は20〜250℃である。4つの曲線は基本的に同じである。この段階を、水相が酸素を分析したことを示します濃度綿の茎にほとんど影響を変更、ステージングする第二の揮発性燃焼段階、250〜300℃の温度範囲はTG曲線から分かるように、40％O. 2酸素が豊富な綿の茎の揮発性燃焼温度範囲250〜290℃、21％O 2, 14% O2DTG曲線から分かるように、少量の差、220から350℃の温度範囲サーモ。、4つの曲線も分析したが、揮発率ピークを出現し、そして過剰な酸素のピーク最も早い。40％O 2第三段階は、TG曲線から分かるように、固定炭素の燃焼段、40％Oであり;酸素富化綿の茎の最大堆積速度は19％/分未満である、他の3つの曲線よりも有意に高かったです 2酸素富化の条件下で、綿の燃焼温度範囲は390〜440℃、21％O 2DTGピークなしの重量損失曲線の分解速度に加えて、グラフから分かる。条件で100℃の燃焼ゾーンを低減する、他の三つの重量損失のピークレートが発生しており、過剰な酸素のピークが最も早く現れる。40％O 2酸素が豊富なトウモロコシの屋根の中で最大12％/分、21％Oの下で。 2最大沈殿速度は5％/分、40％O 2最大堆積速度空気中の過剰酸素の2.4倍である。説明富化燃焼ゾーンは、綿棒の燃焼特性を改善するために、揮発分除去の速度を増加させる、短縮、および綿揮発性固定炭素することができます。
3.1.3おがくずTG-DTG曲線
図3から分かるように、有意境界でのトウモロコシの茎と綿の茎より綿の茎、固定炭素および揮発性物質に類似しているが燃焼しないおがくずTGとDTG曲線は、分析フェーズの最初の段階は、水が、4つの曲線は基本的に同じです水の分析に影響時の酸素濃度変化の説明は、大チップではなく、第二段階の揮発性燃焼段階。
TG曲線から分かるように、40％のO 2250-310℃、21％の酸素の豊富な綿の茎の揮発性燃焼温度範囲 230℃まで低下した.DTG曲線から分かるように、40％のO 2最高析出速度23％/ minにおける酸素富化条件のうち、 2熱分解条件の発生率の下で最大の02と14％、17％/分、16％/分、15％/分であった;第三段階は、固定炭素の燃焼段階で、TG曲線から分かるように、40％O 2320〜440％酸素木材燃焼温度範囲以上21％燃焼部02の条件下で100ccのを低減することができる。これは、DTG曲線から分かるように、14％O 2低酸素大きな燃焼段おがくず固定炭素を妨げることを示す熱分解曲線と有意な重量減少率ピーク、。
40% O2酸素が豊富なトウモロコシの屋根の中で最大12％/分、21％Oの下で。 2最大の沈降速度は6％/分、40％のO 2最大堆積速度は、空気中の過剰酸素の2倍である。説明富化燃焼ゾーンは、固定炭素および揮発性木材を短くすることができ、より良い、揮発分除去率が増加し、木材チップの燃焼特性を求めました。
3.2バイオマスペレット燃料の酸素富化条件
3.2.1酸素富化がバイオマス中の揮発性粒子の特性に及ぼす影響
3つの典型的なバイオマスペレット燃料のRh値を、異なるキャリア流および酸素濃度の下で図4に示す。
図4は、低酸素状態、揮発トウモロコシ、綿の茎や木材指数の特性の分析中の7.1であった。酸素含有量の変化に伴って、燃料分析の原料粒子の揮発性の三種類が大幅に典型的に特性指標の変化であることを示しています、7.8および7.90mg /（分・K 2）、最も揮発性の木材チップと低酸素条件下で綿の茎を示す、トウモロコシの最も困難な揮発性分析。21％O 2条件、揮発トウモロコシ、綿の茎や木材指数の特性の分析は、酸素含有量が増加するように3本のストローの燃焼安定性が強化されたことを示す、上向きの傾向を示しました。
40% O2酸素富化条件下では、トウモロコシ、綿棒およびおがくずの揮発性は16.3,12.2および13.7mg /（分・K）であった 2）、K・過剰酸素三本の藁の燃焼安定性が有意に7.6mg /（minの特性を分析することによって増加した空気、揮発性コーン過剰酸素指数と比較して改善されたことを示し 2）、トウモロコシとおがくずはそれぞれ4.1と4.8 mg /（分・K）増加したが、 2）、酸素富化条件下では、トウモロコシ揮発の促進が最も強いことを示している。
3.2.2バイオマス燃焼安定性に関する酸素富化条件
異なる条件下で、3つの典型的なバイオマスペレット燃料のRw値を図5に示す。
図5は740、低酸素状態、トウモロコシ、綿の茎や木材の下で燃焼安定性指数は800であった、酸素含有量の変化と、バイオマス燃料粒子の三の典型的な燃焼の安定性も変化してもよい。ことを示しますと880、最高の、わずかにトウモロコシ、綿の茎の最高の酸素安定性の下で木材チップの燃焼が最悪のことを示す; 21％に達したときO 2条件、トウモロコシ、綿の茎や木材燃焼安定性指数は、酸素含有量が増加するにつれて、燃焼安定性が安定指数を増加させるストローの三種類、綿の茎を強化されたことを示す、900、960および930でした220、トウモロコシおよびおがくずが約100増加し、低酸素条件下で増加する酸素含量が綿棒に最も強力な促進効果を有することを示し、21％O 240％のOと比較して 2おがくず、続いて、最強のトウモロコシを促進し、安定指標640トウモロコシを増加コーンチップ260及び430により増加、増加を過剰酸素の酸素含有量を示すために好気性条件下で、綿はまた、最悪の茎3つの典型的なバイオマスペレットの燃焼安定性は、キャリアガス流速の変化に伴って放物線的に下方に変化した。
3.2.3酸素富化条件がバイオマス燃焼指数に及ぼす影響
異なる条件下で、3つの典型的なバイオマスペレットのP1値を図6に示す。
傾向は、P1の値とRh及びRwの値の傾向は、バイオマス粒子揮発性沈殿ヘルプ粒子着火温度、燃焼安定性を低下させ、燃焼速度を向上させることを示す、実質的に同じです。
低酸素条件下で、燃焼特性指標トウモロコシ、綿の茎及び木材チップ三生低酸素貧弱着火性能の種類と材料の粒子の特性が燃料を燃やすことを示す、比較的低い; 21％O 2この条件では、トウモロコシ、綿棒、おがくずの燃焼安定性指数が上昇傾向にあり、綿の茎安定性指数は2.2mg 2/（分・K 2）、トウモロコシおよびおがくずは1.5、0.9mg増加した 2/（分・K 2）、酸素含有量が増加するように3本のストローの燃焼安定性が強化されたことを示す、及び綿の茎は最強を促進するの酸素含有量を増加させ、21％Oと 240％のOと比較して 2強化された状態では、トウモロコシ安定性指数は4.0mg 2/（分・K 2）、コットン茎およびおがくずはそれぞれ2.4および3.6mg増加した 2/（分・K 2）、特性はおがくず続いて、最強のを促進する酸素リッチ条件、ストローの三種類著しく改善燃焼特性ことを示し、そしてトウモロコシ点火、燃焼およびバーンアウトの酸素含有量を増加させ、綿最悪茎。また、典型的な3バイオマスペレットの燃焼安定性は、キャリアガス流速の変化に伴って放物線状に変化する。
4結論
（1）TG-DTG曲線は、40％のO 230度よりバイオマス燃料燃焼揮発性短い間隔のOXYGEN粒子。】空気中のC、間隔約100℃を短縮する固定炭素の燃焼酸素の脱揮2から2.75倍のピークは空気であり、ピーク以前は、バイオマス燃焼性能が大幅に改善されました。
（2）酸素含有量の増加、揮発性トウモロコシ、綿の茎及び指数木材の特性の分析を、燃焼安定性及び燃焼特性決意インデックスindex上昇。21％0 14％で、濃度範囲、 3つの指標の増加は小さい21％〜40％O 2OXYGEN 3つの指数は有意な上昇傾向は14％〜21％のOを示し示し 2酸素含有量の濃度範囲内では、バイオマスの燃焼性能を改善するために増加させることができ、その効果は明らかではなく、21％〜40％O 2酸素富化状態は、バイオマス燃料の燃焼性能を実質的に改善することができる。
(3)21% O2OXYGEN 3つのインデックスが、その過剰酸素トウモロコシを示す、トウモロコシ粒綿の茎、木材チップよりも高かった：40％0ながら、三つの異なる指標の下でトウモロコシ、綿の茎とおがくずは、大きくありません燃料の粒状化は、より強力な役割を促進する。
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