Zhu Yanyan, Zhang Linhua, Cui Zhang Kai, Lu Chao,
(1. Facultad de Ingeniería Térmica Energía de la Universidad de Shandong Jianzhu, Jinan 250101, China; 2. Universidad de Shandong Jianzhu edificio Laboratorio de Energía Renovable del Ministerio de Educación, Ministerio de uso de la tecnología, Jinan 250101, China; 3. Universidad de Shandong Jianzhu de Arquitectura y Tecnología de enfoque provincia de Shandong en la eficiencia energética laboratorio, Jinan 250101, china; 4. Universidad de Xi'an de la arquitectura y la tecnología de ingeniería ambiental y municipal, Xi'an 710055, china)
Resumen: El método de la combustión enriquecida con oxígeno es una fuente importante de la biomasa directa baja temperatura de combustión solución al problema de los artículos son maíz, tallo de algodón y la prueba de fuego de madera realizado por análisis termogravimétrico, mediante el análisis de las diferentes concentraciones de oxígeno de las tres paja TG-. Efecto de curvas DTG, tres características de combustión de biomasa oXÍGENO pastilla de combustible estudio típico de resultados exponenciales muestran que: tres tipos de partículas de materia prima del intervalo de temperatura de quemado de combustible para reducir el exceso relación de oxígeno cerca de 1.000 ℃ aire, precipitación máxima volátil 2 a 2,75 veces la velocidad de aire, el exceso de oxígeno, características de combustión de los combustibles aumentaron rápidamente de índice, y el máximo de rastrojo de maíz aumento, muestran rastrojo de maíz enriquecidas para la promoción de la más fuerte.
0 Introducción
La biomasa representa el 14% del consumo mundial de energía primaria, con fuentes limpias, renovables y CO 2Ventaja de casi cero emisiones. Biomasa nuestra extensa rama, abundantes recursos, recursos de materias primas se pueden convertir en un total de 650 millones de toneladas de carbón al año. En la actualidad principalmente en forma de biomasa de combustión directa de energía para los residentes que viven, los cuales combustión especie es simple, fácil de obtener, y bajo coste, pero la eficiencia es muy baja, lo que resulta en una seria pérdida de energía y la contaminación del medio ambiente. por otra parte, la temperatura de la llama de combustión de las briquetas de biomasa generalmente no mayor que 1,000%, si la combustión directa de la biomasa puede resolver el problema de baja temperatura se utiliza ampliamente en energía industrial. oxicombustión puede mejorar significativamente la combustión directa de temperatura de la biomasa, la biomasa es un método importante para resolver el problema de la baja temperatura de combustión directamente.
Durante la última década, la combustión enriquecida con oxígeno tiene un gran desarrollo en el país y en el extranjero en muchos países desarrollados han invertido una gran cantidad de mano de obra y recursos para estudiar la tecnología rica en oxígeno, especialmente los japoneses, tuvo que gas, petróleo y carbón diferente la ocasiones de aplicación de prueba enriquecido, las siguientes conclusiones: la energía de combustión enriquecido 23% puede ser de 10% a 25%, con 25% de oxígeno enriquecido eficiencia de la combustión de 20% a 40%, con 27% de oxígeno enriquecido la energía hasta un 30% a 50%, se analizan las características de combustión enriquecidos etc. Luosi Yi combustible micras de biomasa, y que las micras de biomasa ricos en oxígeno se puede mejorar las características de combustión del combustible, cuando el observado 40% de enriquecimiento de oxígeno, la temperatura del horno Hasta 1600 ℃.
El combustible de pellets de biomasa tiene alta presión, textura densa y tiene una pequeña área de contacto con el aire cuando se quema, por lo que sus características de ignición y combustión son muy diferentes al combustible micronizado de biomasa. analizar el rendimiento de la combustión de combustibles de biomasa del método, este método es simple, pero no puede mostrar el nivel de temperatura de desgasificación, la velocidad de liberación máxima y la biomasa de ingravidez condición diferente combustible de biomasa. En consecuencia, los Estados Unidos produjo TA calor Q50 analizador de tres pruebas típicas partículas de combustible de biomasa, la combustión de combustible en tres curvas de TG-DTG, el análisis de la volatilización de la biomasa de análisis exceso de oxígeno a característicos características exponencial, estabilidad de la combustión y de combustión del índice de índice se determina como seleccionar las partículas de materia prima de biomasa y de gran escala horno de combustión de biomasa diseñados para proporcionar una base teórica, además también tiene un significado práctico importante para mejorar la estructura energética de china, proteger el medio ambiente, promover el desarrollo económico rural.
1 Índice de discriminación de las características de la combustión de partículas de biomasa
1.1 análisis volátil del índice característico
El análisis volátil del índice característico caracteriza la volatilidad del proceso de combustión del rendimiento de precipitación para determinar las características de combustión de combustible particulado de biomasa de un indicador importante.
2 dispositivo experimental y método
2.1 dispositivo experimental
Este experimento produjo Q50 EE.UU. TA analizador termogravimétrico, el aparato consiste en el equilibrio de cinco purga de calor de instalación de gas, horno, control de temperatura y el sistema de medición. El gas de purga del sistema en el horno, una porción del gas de purga después de masa digital de flujo a través del nivel de la muestra de control, la otra parte del gas de protección, el gas después de la cámara de equilibrio y el efluente de gas de purga desde el puerto lateral del horno horizontal combinada; termobalanza en la cámara de equilibrio dispuesto para proporcionar un intervalo de temperatura de temperatura ambiente ~ 1000 ℃ excelente en la precisión de medición y precisión; horno es un componente clave de un analizador termogravimétrico, y control de temperatura se puede llevar a cabo a temperatura ambiente en una gama de 1,000 ℃ más rápida manera, precisa; controlador de flujo de masa de gas automático digital de Dispositivo de conmutación, no solo puede mejorar efectivamente la estabilidad de los datos, sino también para cambiar rápidamente el gas inerte y la atmósfera oxidante.
2.2 Métodos experimentales
Para analizar las características de combustión de las partículas de biomasa combustible bajo condiciones ricas en oxígeno, utilizando TGA Q50 de rastrojo de maíz, tallos de algodón y el combustible de madera de biomasa pellet tres experimentos típicos en diversas condiciones diferentes. En primer lugar, el método de temperatura programada En 40% O 2, 21% O2, 14% O2Y una prueba de combustión en condiciones de pirólisis de alrededor de muestra de 20 mg, la velocidad de calentamiento de 20 ℃ / min, velocidad de flujo de gas portador fue 60 ml / min, para dar TG-DTG Stover gráfico de maíz, tallos de algodón y serrín; seguido de la concentración de oxígeno y caudal del gas portador fueron 14% y 60 ml / min, al 21%, y 60 ml / min, 40% y 60 ml / min, 21% y 50 ml / min y 21%, y 70 ml / min cinco tipos de condiciones experimento TGA y, a continuación, análisis El análisis de volatilización de tres tipos de tallos por condiciones de enriquecimiento de oxígeno mostró el índice característico Rh, el índice de discriminación de la estabilidad de combustión Rw la influencia del índice de características de combustión P1.
3 resultados experimentales y análisis
3.1 condiciones de enriquecimiento de oxígeno biomasa biomasa combustible combustión pérdida de peso características
3.1.1 curva de TG-DTG de tallo de maíz
Como se puede ver en la Figura 1, 21% O 2TG y DTG curvas con curvas de referencia se pueden dividir en tres fases: la primera fase se precipita la humedad, intervalo de temperatura es de 20 ~ 220 ℃ cuatro curvas son básicamente el mismo, un cambio en la concentración de oxígeno del análisis de agua tallo de maíz de un proceso. Poco efecto, la segunda etapa es la etapa de combustión volátil se puede ver desde la curva TG, 40% O 2De las condiciones ricas en oxígeno, el rango de combustión es más corto, el rango de temperatura de combustión volátil es de 220 ~ 290 ℃, 21% O 2, 14% O2Y la curva de pirólisis no es muy diferente, el rango de temperatura de 220 ~ 330 ° C. Desde la curva DTG, podemos ver que las cuatro curvas mostraron la tasa máxima de análisis de volátiles 40% O 2De las condiciones ricas en oxígeno, la tasa máxima de precipitación fue de 23% / min, 21% O. 2, 14% O2las tasas de pirólisis y precipitación máxima fueron 14% / min, 13% / min y 12% / min; la tercera etapa es una etapa de combustión del carbono fijo, puede verse en la curva de TG, 40% O 2Bajo la condición de enriquecimiento de oxígeno, el rango de combustión del maíz es obviamente acortado, el rango de temperatura de combustión es 390-440 ℃, 21% O 2Y 14% O 2La curva no es muy diferente, el rango de temperatura de 220 ~ 330 ℃.
La pirólisis de la curva en comparación con los otros tres, etapa de combustión volátil entre la etapa de combustión del carbono fijo sin sección de transición obvio, un intervalo más largo del rango de temperatura de combustión de carbono fijo de 330 ~ 900 ℃. Como puede verse a partir de las curvas de DTG, Excepto por la curva de pirólisis, no apareció un pico de pérdida de peso, y los otros tres alcanzaron la tasa de pérdida de peso. 2Del rastrojo de maíz rico en oxígeno bajo la tasa máxima de 11% / min, 21% O. 2La velocidad máxima de deposición es 4% / min, 40% O 2La velocidad de deposición máxima es de 2,75 veces el exceso de oxígeno en el aire. Descripción zona de combustión enriquecido se puede acortar y los volátiles de madera de carbono fijos, aumentando la tasa de desgasificación, el rendimiento de la combustión de maíz mejor.
3.1.2 curva de TG-DTG de tallo de algodón
Como puede verse en la Figura 2, tallo de algodón TG y DTG curvas consistentes con tallos de maíz, divididos en tres etapas. La primera gama de temperaturas etapa es 20 ~ 250 ℃. Esta etapa cuatro curvas son básicamente los mismos, lo que indica que la fase de agua analizó oxígeno El cambio de concentración tuvo poco efecto en los tallos de algodón. La segunda etapa fue la etapa de combustión de volatilización con el rango de temperatura de 250-300 ° C. Se puede observar a partir de la curva TG que 40% O 2De los tallos de algodón ricos en oxígeno, el rango de temperatura de combustión volátil es de 250 ~ 290 ℃, 21% O 2, 14% O2apareció y termograma poca diferencia, el intervalo de temperatura de 220-350 ℃. Como puede verse a partir de las curvas de DTG, también se analizaron cuatro curvas picos tasa de volatilización, y el pico de oxígeno en exceso antes posible. 40% O 2La velocidad de deposición máxima de los tallos de algodón enriquecidos con oxígeno es menos de 19% / min, fue significativamente mayor que los otros tres curvas; tercera etapa es la etapa de combustión del carbono fijo, puede verse en la curva de TG, 40% O 2En condiciones de enriquecimiento de oxígeno, el rango de temperatura de combustión del algodón es 390 ~ 440 ℃, 21% O 2La reducción de la zona de combustión en condiciones de 100 ℃. DTG se puede ver en el gráfico, además de la tasa de pirólisis de la curva de pérdida de peso sin pico, los otros tres son la tasa pico de pérdida de peso se produjo, y el exceso de oxígeno pico aparece más temprano. 40% O 2Del rastrojo de maíz rico en oxígeno bajo la tasa máxima de 12% / min, 21% O. 2La tasa máxima de precipitación fue de 5% / min, 40% O 2La velocidad de deposición máxima es de 2,4 veces de exceso de oxígeno en el aire. Descripción zona de combustión enriquecido se puede acortar, y el carbono fijo-algodón volátil, el aumento de la tasa de desvolatilización para mejorar las propiedades de combustión de la barra de algodón.
3.1.3 curva TG-DTG de aserrín
Como puede verse en la Figura 3, el TG serrín y curvas DTG más similar a tallo de algodón, carbono fijo y materias volátiles, pero no quema de tallos de maíz y tallos de algodón de manera significativa en el límite. La primera etapa de la fase de análisis es el agua, cuatro curvas son básicamente los mismos, Indicando que el cambio de concentración de oxígeno no tiene un efecto significativo en el proceso de análisis de agua del aserrín, la segunda etapa es la etapa de combustión volátil.
Como se puede ver a partir de la curva TG, 40% O 2De los tallos de algodón ricos en oxígeno, el rango de temperatura de combustión volátil es de 250-310 ℃, 21% O 2Reducido en 30 ° C. Como se puede ver en la curva DTG, 40% O 2De las condiciones ricas en oxígeno bajo la tasa de precipitación máxima de 23% / min 2, 02 y 14% del máximo bajo condiciones de pirólisis tasa de evolución fuera 17% / min, 16% / min y 15% / min; la tercera etapa es una etapa de combustión del carbono fijo, puede verse en la curva de TG, 40% O 2Bajo la condición rica en oxígeno, el rango de temperatura de combustión de las astillas de madera es 320 ~ 440%, que es 100cc menor que el rango de combustión de 21% 02. Se puede ver por la curva DTG que 14% O 2Y la curva de pirólisis no mostró un pico significativo de la tasa de pérdida de peso, lo que indica que las condiciones anaeróbicas en la etapa fija de combustión de carbono de los obstáculos más grandes.
40% O2Del rastrojo de maíz rico en oxígeno bajo la tasa máxima de 12% / min, 21% O. 2La tasa máxima de precipitación fue del 6% / min, 40% O 2La velocidad de deposición máxima es de 2 veces de exceso de oxígeno en el aire. Descripción zona de combustión enriquecido se puede acortar de carbono fijo y madera volátil pedido, la tasa de desvolatilización se aumenta, las propiedades de combustión de virutas de madera mejor.
3.2 Condiciones de enriquecimiento de oxígeno en las características del combustible de pellets de biomasa
3.2.1 El efecto del enriquecimiento de oxígeno sobre las características de las partículas volátiles en la biomasa
Los valores Rh de tres combustibles típicos de pellets de biomasa se muestran en la Figura 4 bajo diferentes flujos de portadores y concentraciones de oxígeno.
La Figura 4 muestra que, con el cambio del contenido de oxígeno, volátiles tres tipos de partículas de materia prima del análisis del combustible es típicamente un característicos cambios de índice en gran medida. Bajo condiciones de hipoxia, maíz volatilización, tallos de algodón y el análisis de las características de índice de madera era 7,1 , 7.8 y 7.90 mg / (min · K 2), Lo que indica que las virutas de madera más volátiles y el tallo de algodón en condiciones de hipoxia, el análisis volátil más difícil de maíz. Cuando el 21% O 2Bajo las condiciones, los índices característicos de análisis volátiles de maíz, tallo de algodón y aserrín mostraron una tendencia ascendente, lo que indica que con el aumento del contenido de oxígeno, se mejoró la estabilidad de la combustión de las tres pajas.
40% O2Bajo condiciones ricas en oxígeno, maíz, tallos de algodón y madera volátil análisis del índice de características fue de 16,3, 12,2 y 13.7mg / (min · K 2), Indica que el exceso de oxígeno, la estabilidad de combustión de tres paja mejoró significativamente en comparación con el aire, maíz volátil índice de exceso de oxígeno aumentado mediante el análisis de las características de 7,6 mg / (min · K 2), Mientras que el maíz y el aserrín aumentaron en 4.1 y 4.8 mg / (min · K, respectivamente) 2), Lo que indica que en condiciones ricas en oxígeno, la promoción de la volatilización del maíz es más fuerte.
3.2.2 Condiciones de enriquecimiento de oxígeno en la estabilidad de la combustión de la biomasa
Bajo diferentes condiciones, los valores de Rw de los tres combustibles típicos de pellets de biomasa se muestran en la figura 5.
Figura 5 muestra que, con el cambio del contenido de oxígeno, la estabilidad de tres combustión típico de partículas de combustible de biomasa también puede variar. Bajo condiciones de hipoxia, maíz, tallos de algodón y madera índice de estabilidad de la combustión fue de 800, 740 Y 880, lo que indica que la combustión de astillas de madera bajo la mejor estabilidad de oxígeno de los mejores tallos de algodón, ligeramente maíz, es peor, cuando se alcanza el 21% O 2El índice de condición, maíz, tallos de algodón y estabilidad de la combustión de madera fue de 900, 960 y 930, lo que indica que a medida que aumenta el contenido de oxígeno, la estabilidad de la combustión se ha mejorado tres tipos de paja, tallos de algodón lo que aumenta el índice de estabilidad 220, un aumento de alrededor de 100 chips de maíz, lo que indica el aumento del contenido de oxígeno en condiciones hipóxicas promueven los tallos de algodón más fuertes; con 21% O 2Comparado con el 40% O 2Bajo condiciones aeróbicas para aumentar el índice de estabilidad 640 de maíz, chips de maíz y aumentó en 260 y 430, lo que indica un aumento del contenido de oxígeno de oxígeno en exceso promover maíz más fuerte, seguido por serrín, algodón tallo peor Además La estabilidad de la combustión de los tres pellets típicos de biomasa cambió parabólicamente hacia abajo con el cambio del caudal de gas portador.
3.2.3 Efectos de las condiciones de enriquecimiento de oxígeno en el índice de combustión de biomasa
Bajo diferentes condiciones, los valores de P1 de los tres gránulos típicos de biomasa se muestran en la Fig.6.
Valores de curva P1 y Rh y Rw valor de tendencia es sustancialmente la misma, lo que indica que las partículas de biomasa ayuda precipitación volátil para reducir la temperatura de ignición de las partículas, estabilidad de la combustión y mejorar la velocidad de combustión.
Bajo condiciones de hipoxia, el maíz de combustión índice característico, tallos de algodón y astillas de madera son relativamente bajos, indicando que los tres tipos de hipoxia prima pobre rendimiento de encendido y las propiedades de las partículas de material queman combustible; 21% O 2Bajo las condiciones, el índice de estabilidad al fuego del maíz, tallo de algodón y aserrín mostró una tendencia ascendente, en la cual el índice de estabilidad del tallo del algodón aumentó en 2.2 mg. 2/ (min · K) 2), El maíz y el aserrín aumentaron en 1.5, 0.9 mg 2/ (min · K) 2), Indicando que a medida que aumenta el contenido de oxígeno, la estabilidad de la combustión de tres paja se ha mejorado, y aumenta el contenido de oxígeno del algodón tallos promueven más fuerte; con 21% O 2Comparado con el 40% O 2En estado enriquecido, el índice de estabilidad del maíz aumentó 4.0 mg 2/ (min · K) 2), Los tallos de algodón y aserrín aumentaron en 2.4 y 3.6 mg respectivamente 2/ (min · K) 2), Indicando que las condiciones ricas en oxígeno, tres tipos de paja mejoraron significativamente las características de combustión, y aumenta el contenido de oxígeno de la ignición de maíz, características de combustión y el desgaste promueven el más fuerte, seguido por serrín, algodón tallo peor. Además, tres típico La estabilidad de la combustión de los pellets de biomasa cambia parabólicamente hacia abajo con el cambio de la velocidad de flujo del gas portador.
4 Conclusión
(1) La curva TG-DTG muestra que 40% O 2partículas de oxígeno de la combustión de combustible de biomasa intervalo más corto volátil de 30 deg.] C en el aire, la combustión de carbono fijado para acortar el intervalo de cerca de 100 ℃. desvolatilización OXÍGENO 2-2.75 veces el pico está en el aire, y el pico de Anteriormente, el rendimiento de la combustión de biomasa se ha mejorado significativamente.
(2) Con el aumento del contenido de oxígeno, el maíz volátil, tallos de algodón y análisis de las características de la madera exponencial, estabilidad de la combustión y la combustión subida características determinación del índice de índice. En un 21% 0 14%, un intervalo de concentración, El aumento de los tres índices es pequeño. 21% ~ 40% O 2Bajo la condición de enriquecimiento de oxígeno, los tres índices muestran una clara tendencia al alza, lo que demuestra que 14% ~ 21% O 2Aumentar el contenido de oxígeno dentro del rango de concentración puede mejorar el rendimiento de la combustión de biomasa, pero el efecto no es obvio: 21% ~ 40% O 2Las condiciones enriquecidas con oxígeno pueden mejorar sustancialmente el rendimiento de combustión de los combustibles de biomasa.
(3)21% O2Bajo tres diferentes indicadores de maíz, tallos de algodón y serrín no es grande, mientras que el 40% 0: OXÍGENO tres índices fueron más altos que el grano de maíz tallo de algodón y astillas de madera, lo que indica que el exceso de maíz oxígeno Partículas de combustible para promover el papel de más fuerte.
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