شياو يي الطريق، ليو تشن أولا، قوه دونغ يان، شو مين، SUN
الخلاصة: قشر الأرز مثال التحقيق في آثار الأرز يختلف قطرها قشر الجسيمات من معامل نقل الحرارة على خصائص الانحلال الحراري والاحتراق، واحتراق فحم الكوك، واستخدام TG / التحليل التفاضلي الثقل النوعي الحراري DTG6200 الحراري من مسحوق الجسيمات مختلفة كان له قشر الأرز الساخن تجارب الحل، وحصل مع مختلف TG، DTG، منحنى DTA. وأظهرت النتائج أن حجم قشر الجسيمات الأصغر التي devolatilization انخفاض درجة الحرارة، وأقصر وقت الترسيب، ويتم زيادة معامل انتقال الحرارة، وزيادة معدل التسخين، لصالح الاحتراق، ولكن جزيئات صغيرة جدا مع زيادة درجة من فقدان الحرارة، عندما قطر الجسيمات أقل من البعد النقدي، وعرضة للاختل ظاهرة تتأثر عملية الاحتراق من حجم فحم الكوك الجسيمات، يتم تقليل حجم الجسيمات، ومعدل التفاعل تتسارع الاحتراق، والاحتراق اختصار الوقت، لصالح حرق.
الكتلة الحيوية هي الطاقة المتجددة مثالية، بسبب عالميتها والمتجددة، cleanability واهتمام الناس [1-8]الكتلة الحيوية مجموعة واسعة من بلدنا هو بلد زراعي كبير، والإنتاج السنوي من المواد الخام القش في حوالي 600 مليون طن، وذلك أساسا في حطب الذرة (28.7٪)، قش القمح (25.4٪) وقش الأرز (14.3٪)[9-10]ولذلك فإن الدراسة التالية من الكتلة الحيوية هي النفايات لأغراض المحصول.
في الوقت الحاضر، العديد من المواد الخام للبحث الانحلال الحراري، ولكن القليل من البحث على خصائص احتراق الكتلة الحيوية عنها. الكتلة الحيوية شكل معقد، وكثافة صغيرة القيمة الحرارية، منخفضة، مما يجعل من الصعب استخدام الفحم والكتلة الحيوية مختلطة تقنيات الحرق، وتكنولوجيات الكتلة الحيوية الاحتراق مثل التحبيب وكانت بعض التقارير، في حين أن الجهاز أيضا الحرق المباشر للاحتراق الكتلة الحيوية المباشر للكتلة الحيوية نادرا ما ذكرت في المقام الأول الموقد الموقد موقد موقد المرجل وكفاءة الاحتراق منخفضة، مما أدى إلى إهدار للطاقة ..؛ تكنولوجيا الاحتراق بشكل كبير على تحسين كفاءة الاحتراق، والمراجل الاحتراق الأولي مع سرير المرجل فرن حرق المميعة وطبقة، ويفضل أن يكون مميعة والقدرة على التكيف من وقود الكتلة الحيوية.
احتراق احتراق مميعة مع العاديين أكبر الفرق هو أن عندما تكون الدولة الخام جسيمات الاحتراق، وعملية الاحتراق في المميعة جزيئات مفاعل السرير والصرف المميعة والحرارة وهذا الحرق المباشر للاحتراق الكتلة الحيوية هو مناسب جدا لهذه التجربة قشر الأرز ككائن البحوث، وخصها دراسة تأثير احتراق الجزيئات الحيوية لتوفير أساس لتصميم مميعة، وهذا يوفر مرجعية مفيدة لاستخدام طاقة الكتلة الحيوية.
1 خصائص بدن الأرز
1.1 الخصائص الفيزيائية
قشر الأرز هو سطح خشن، هناك خلل صغير في شكل مادة بكرة جوفاء، عموما بطول حول 10MM، وأكبر قطرها من 2 ~ 3mm من الجدول 1 والجدول 2 (تحليل خصائصه الفيزيائية الأساسية لتحليل الصناعي العنصري أخذ قشر جينان ضاحية المنشأ). قشر وغيرها من الممتلكات تشبه الى حد بعيد من القش، والفرق الرئيسي هو أن مكونات الرماد قشر الأرز إلى حد كبير شافي 2، لذلك يتم استخراج قشر الأرز أيضا SiO 2واحدة من أفضل المواد الخام الحيوية.
1.2 الخصائص الكيميائية
من البيانات في الجداول 1 و 2 يمكن أن ينظر إليه، وكثافة قشر الأرز الصغيرة، المكون N في قشر الأرز، ومحتوى S منخفضة جدا، وغاز الكبريت احتراق المداخن ونزع النتروجين لا حاجة للنظر في محتوى المواد المتطايرة مشكلة قشر تصل إلى أكثر من 70٪، مشيرا إلى السهل إشعال، ولكن كما يوضح الحرارة الصادرة عن حرق قشر الأرز من الاحتراق الرئيسي متقلبة، وذلك لقشر الأرز الكتلة الحيوية، وحرق الوضع المتفجر يؤثر بشكل مباشر على كفاءة الاحتراق إلى حد كبير. هذه السلسلة من خصائص قشر الأرز تتطلب اهتماما خاصا أثناء استخدامه.
2 تأثير حجم الجسيمات على خصائص الاحتراق
2.1 تأثير حجم الجسيمات على الانحلال الحراري
يستغرق ثلاثة مختلفة قشر حجم الجسيمات، حيث طوله للتمييز حجم الجسيمات، وطول بدن الأرز 8 ~ 10MM، يبلغ طوله ب قشر 0.5 ~ 2mm في، القشر طول ج 0.01 ~ 0.05mm. نموذج باستخدام TG / DTG6200 الثقل النوعي الحراري التفاضلي محلل الحراري، درجات الحرارة: درجة حرارة الغرفة ~ 1100 ℃، والحساسية الجماعية: 0.2 غرام، معدل التسخين 50 ℃ / دقيقة، والحصول على قشر الأرز أ، ب، ج من منحنيات TG، DTA وDTG، مثل كما هو موضح في الشكل 1. يمكن أن نرى من المنحنيات أن احتراق الهيكل يقسم تقريبًا إلى ثلاث مراحل.
مرحلة تحليل المياه (AB) ، هذه المرحلة هي في الأساس مرحلة تحليل المياه ، ويمكن ملاحظة أن هناك ذروة واضحة بين القطاعات AB ، والتي تمثل الحد الأقصى لمعدل تحليل المياه ، وتحليل التطاير ومرحلة الاحتراق (CD) بشكل عام، ودرجة الحرارة التي DTG اتخاذ 0.1mg / دقيقة = درجة الحرارة devolatilization، عجلت في الغلاف الجوي الأوكسجين في احتراق نادي متقلبة قريبا فحم الكوك يحرق بها مرحلة (DE)، ويمكن أن ينظر إليه من هذا الرقم، إما إن تغير منحنى TG أو DTG في جزء FG ضعيف نسبيًا ، خاصةً أن منحنى DTG أكثر وضوحًا ، لذلك فإن حرق فحم الكوك في قشر الأرز بطيء نسبيًا.
وكما يتبين من البيانات الواردة في الجدول 3، ثلاثة أنواع من بدن الأرز درجة الحرارة devolatilization ودرجة الحرارة المطلوبة تا يصل الحد الأقصى للمبلغ هطول القشر> السل> ح، وهذا هو القول كما يقلل من حجم الجسيمات، الأرز قش devolatilization تنخفض درجة الحرارة، في حين كما خفضت الوقت اللازم؛ الاحتراق متقلبة والاحتراق لهطول الأمطار يمكن تقسيمها إلى مرحلتين، الغاز أسرع حرق حال، فإن الوقت اللازم للاحتراق أكبر بكثير من الوقت هطول الأمطار، لذلك قد يكون هناك لا تذكر تقريبا وقت حرق . يرسب كمية البيانات من الجدول 3 من قشر وقت devolatilization هو 1.61 مرة من قشر ب، ج هي 1.64 مرات من قشر الأرز، الأرز قشر تشير devolatilization الجسيمات التي يتأثر الوقت، مع انخفاض الجسيمات ، يتم تقليل وقت التحليل ، وتكون درجة حرارة جذر الأرز هي الأعلى ، وأيضاً بسبب حجمها الصغير.
قشر الأرز ب والمعلمات ج تشبه إلى حد كبير، معلمة الفرق جدا كبير الأرز قش الأرز قش جزئيا بسبب حجم الجسيمات الكبيرة، لا يفضي إلى الاحتراق، ومن ناحية أخرى يمكن أن ينظر إليه أنه عندما قشر الأرز الجسيمات صغيرة إلى حد ما، ومن ثم الحد من تأثير الاحتراق حجم الجسيمات قشر، أو الانحلال الحراري ضعفت تدريجيا، في حين أن حجم الجسيمات عملية قشر أصغر يتطلب المزيد من استهلاك الطاقة، والعملية هي الآن 10 20MM قطر استهلاك الكتلة الحيوية ~ قوة عن 5KW / طن، وإذا كانت عملية 0.1MM أو أقل، والطاقة المطلوبة اللازمة ل20KW / طن أو نحو ذلك. لذلك، لحرق قشر الأرز ليس غير محدود مع الجسيمات تقييم اقتصادي شامل لتحديد تحبب معقول.
من أجل تقييم كامل لاحتراق الكتلة الحيوية ، تم تقديم مؤشر خصائص الاحتراق '11 -12 'P لوصف:
مؤشر P يعكس خصائص احتراق الأرز قش على حرق النار، وفهرس شامل، وزيادة قيمة P، أوضحت خصائص الاحتراق من قشر الأرز أفضل. معدل التدفئة، وحجم الجسيمات وعينة تغيير وزن عينة من خصائص الاحتراق قشر الأرز لديهم مؤشر معين يزيد تأثير مؤشر خصائص الاحتراق مع انخفاض حجم الجسيم. [9]تم حساب مؤشر خصائص الاحتراق P لكل من ثلاثة أنواع من أجراس الأرز وكانت النتيجة Pa.[13].
2.2 تأثير حجم الجسيمات على نقل الحرارة
من امتصاص الحرارة من حيث المواد الخام، يتم تقليل حجم الجسيمات، وزيادة مساحة نقل الحرارة من المواد الخام، ويسهل التدفئة ماص سريعة، في العام، وحجم الجسيمات الصغيرة، ومعامل نقل الحرارة بشكل كبير عندما يكون الفرق في درجة الحرارة بين الجسيمات ودرجة الحرارة المحيطة تسوس ل عندما تكون القيمة الأولية 1٪ ، أي أن الوقت اللازم لدرجة حرارة الجسيم ودرجة الحرارة المحيطة للوصول إلى توازن حراري إلى حد كبير ، فإن العلاقة التالية مع حجم الجسيمات:
وبالتالي تخفيض حجم الجسيمات، والحد من الوقت ارتفاع درجة الحرارة من الجسيمات بينما يتم تقليل حجم الجسيمات، وزيادة معامل انتقال الحرارة، والاتصال وفقا لتشنغ [14]وجدت أن في الدراسة من مميعة المتداولة، يقلل من معامل انتقال الحرارة وقطر الكرة لجنة التحقيق يزيد. وهكذا فإن حجم الجسيمات النقصان، مفيدة احتراق المواد الخام.
من جانب المواد الخام في حالة طبيعية (أي ظروف اطلاق النار الحرارة) من حيث تقليل التحبب للمواد الاحتراق وسلبياته. حجم الجسيمات من إطلاق نار لا يتأثر، ولكن الحراري تبريد ولكن مع انخفاض قطر زيادة عكسيا [15]، بحيث تنخفض درجة الحرارة المادية، لا يفضي إلى الاحتراق. لنفس أنواع المواد الخام التي تحترق في سرير ثابتة، يقلل من حجم الجسيمات، والكثافة، والحد من مسامية، ويزيد من مقاومة، حتى أن المواد الخام في حالة نقص الأوكسجين، لا يفضي إلى الاحتراق مبدأه هو بسيط جدا، ولكن المزيد من المناقشات ركزت على تأثير الحمل على حرق هنا عادة ما يكون العلاقة التالية لمعامل المنفى نقل الحرارة ومعايير نسلت ..:
عندما يتم خفض بدءا قطرها المواد الجسيمات د، المبادئ التوجيهية نو أقل بكثير، المعلمات المادية [امدا] هو ثابت إلى حد كبير، وزيادة α، في حين أن الحد من حجم الجسيمات، ويزيد محددة المساحة السطحية، وزيادة عدد الجزيئات، ويزيد من احتمال اصطدام بين الجسيمات مع بعضها البعض تعزيز نقل الحرارة، وعندما يتم خفض حجم الجسيمات، من ناحية تسهيل احتراق المواد الخام، وإطلاق نار مؤسسة قطر، على الجانب الآخر من المواد الخام نفسها مع المحيط تبديد الحرارة البيئة كيو إس هو، عندما QF> كيو إس، والإفراج عن الكثير من الحرارة من مادة الاحتراق، ودرجة الحرارة زيادة، وعندما QF = كيو إس، مع المواد اللقيم إطلاق نار من التوازن الحراري الاحتراق، وهذه المرة في حالة مستقرة نسبيا.
ولكن عندما يكون معامل نقل الحرارة الحراري كبيرًا بما يكفي ، فهناك Qf[15].
انخفاض القيمة الحرارية من الكتلة الحيوية، يتم تحريرها الحرارة لكل وحدة كتلة أصغر بكثير من الفحم، في نفس حجم الجسيمات، والفحم الخام هو نصف فقط من تخزين المواد الحرارة أعد عندما كمية كبيرة من الحرارة، والكتلة الحيوية أكثر عرضة للمماطلة الظاهرة الرقم 2 هو بدن الأرز ج قشر الشخصية درجة حرارة الاحتراق في مميعة، يمكن أن ينظر إليه من هذا الرقم، على انخفاض درجة حرارة الأرز الاعتماد قش، مستقرة نسبيا، ج على الرغم من قشر الأرز وتصل درجة الحرارة الى لحظة معينة 1000 ℃، الأرز قش يتجاوز الحد الأقصى لدرجة الحرارة، ولكن التغيرات في درجات الحرارة، والحد الأدنى لدرجة الحرارة أقل من 200 ℃، وبالفعل في حالة إيقاف. من وجهة نظر الانحلال الحراري، والانحلال الحراري من قشر الأرز ج قشر نسبة أكبر من أن معدل devolatilization بسرعة، حتى أن الوقت ارتفاع في درجة الحرارة قصيرة في قشر ج. على العموم، وهو قشر الشروط قشر الأرز الاحتراق أفضل من ج. لذلك، في معدات الاحتراق الفعلية والأعلاف تدخل من الدولة باردة لدرجة حرارة عالية قاعات الفرن، هي الأولي ارتفاع الغاز في درجة الحرارة المداخن لتسخين المواد الخام، وأصغر حجم الجسيمات في هذا الوقت، وأقصر من الوقت التدفئة، ويفضي إلى المواد سريعة تصل درجة حرارة الاحتراق، ولكن عندما يستمر احتراق المواد الخام إلى رفع درجة حرارة المداخن تصبح حرارة الغاز، والمزيد من التحبب أصغر ، تبديد حرارة أكثر ، لا يفضي إلى احتراق كامل للمواد الخام ، إضافة إلى فقدان الميكانيكية ناقصة مواد الاحتراق البداية.
2.3 تأثير احتراق فحم الكوك بحجم الجسيمات
ويمكن تقسيم الأرز عملية قشر الاحتراق في متقلبة وشار الاحتراق 2 الاحتراق معدل احتراق الغاز العملية هو أكبر بكثير من نسبة الوقود الصلب، وحرق الأرز أجسام يتحدد أساسا من طول الفترة الزمنية احتراق فحم الكوك. القشة محتوى متقلبة عالية، عجلت يتطلب سريع الاحتراق الكامل الأكسجين قصيرة بما فيه الكفاية، ومن لف لفحم الكوك متقلبة تحليلها في الوسط، وإلقاء القبض على رد فعلها مع الأكسجين، وبالتالي الاحتراق البطيء نسبيا من قشر الأرز فحم الكوك. رد الفعل من الكربون مع الأكسجين يلي أربعة الممكن :
هذه أربعة أنواع من آلية التفاعل، وWurzbacher Wicke تجعل مثل هذا الاستنتاج، من احتراق الكربون (4) آلية التفاعل، وبخاصة عند درجات حرارة أكثر من 1100 ℃، 4 رد فعل واضح في درجات حرارة منخفضة، وقدم وثيقة '15' تكون صيغة العلاقة بين نسبتي المنتج كما يلي: عندما تكون درجة الحرارة من 457 إلى 897 ° C:
هنا في المتوسط 677 ℃، لا تحدث رد فعل لتخفيض الكربون في درجة الحرارة هذه. الحصول على نسبة المحسوبة هي 3.4، CO نسبة أكبر، فمن الواضح أساسا الكربون رد فعل الاحتراق وفقا لردود الفعل (3) قشر تكون نقطة انصهار الرماد منخفضة نسبيًا ، ففي التطبيقات العملية يتم التحكم بدرجة حرارة الاحتراق بشكل عام عند 800-900 درجة مئوية ، ويستند تفاعل الاحتراق أساسًا إلى التفاعل 3.
يتم تقليل حجم جسيم المادة الخام وتكون مساحة السطح المحددة كبيرة ، ويكون معدل تفاعل الكربون لكل وحدة كبيرة. [16]يتم زيادة مساحة محددة لتعزيز اختلاط الأكسجين لكل وحدة حجم، ويزيد من مساحة الاتصال، وبالتالي تعزيز تفاعل احتراق الكربون. نشر سطح الأكسجين من الكربون، وغاز قابل للاحتراق من جهة من قبل كتلة، من ناحية أخرى عن احتراق سطح الكربون حجب الرماد والجسيمات المواد الخام تنخفض، الرماد تشكلت خلال احتراق كتل الكربون صغير، في نشر صالح الأكسجين. صقل جزيئات الكربون، ويمكن تحسين انتشار الأوكسجين إلى سطح معامل انتقال كتلة الكربون [17]لذا ، فإن تقليل حجم جسيمات المواد الخام مفيد في احتراق فحم الكوك.
3 استنتاجات
(1) حسب TGA قشر مفهومة، أصغر حجم الجسيمات، التي تقلل من درجة حرارة devolatilization، مع استكمال مبلغ متقلبة الوقت تحليل أقصر، وأسرع من معدل حرق، فحم الكوك، وحجم الجسيمات من الصغيرة، بمعدل أسرع من الاحتراق، والمواد الإرهاق هو أيضا أقصر وقت، وأصغر حجم الجسيمات، وكلما زاد معامل نقل الحرارة، ونسبة المواد الخام درجة الحرارة ستصل قريبا الوقت اللازم للاحتراق هو أيضا أقصر، ولكن، وانخفاض حجم الجسيمات نفس سيزيد من كمية تبديد الحرارة للمواد الخام ، عندما يتم تخفيض حجم الجسيمات دون عتبة معينة d ، سيتم إطفاءه بسبب تبديد الحرارة المفرط.
(2) ينبغي النظر أيضا في اختيار حجم الجسيمات من الاقتصاد، وعندما وسيطة في عملية المطلوبة حجم الجسيمات الصغيرة، وسوف تحتاج إلى استهلاك الطاقة الكبيرة، لمعالجة قطر الكتلة الحيوية الجسيمات من 10 ~ 20MM استهلاك الطاقة 5KW / حوالي t ، إذا كان العلاج أقل من 0.1mm ، فإن الطاقة المطلوبة هي حوالي 20kW / t ، لذلك ، يجب تحديد معالجة حجم الجسيمات للمواد الخام عن طريق اختيار القيمة الحرجة والاقتصاد.
مراجع
"1'Corella J، أوريو A، J توليدو M.Biomass تغويز مع الهواء في المميعة reformingof تكوين الغاز مع بخار التجارية catalyst'J'.Ind المهندس تشن الدقة، 1998 37 (12): 4617-4626.
"2'Azbar M، كاباليرو M، J جيل، وآخرون al.Commerrical reformingcatalysis البخار لتحسين تغويز الكتلة الحيوية مع البخار الأكسجين mixtures'J'.In دنغ تشن الدقة، 1998، 37 (7): 2668-2680.
'3'Scott D S، DiskorzJ. the pyrolylysis pyrorolysis of biomass'J' المستمر. CamJ Chem Eng، 1984، 62: 404-412.
"4" Lvpeng مي، جي في كثير من الأحيان، Xiongzu كونغ وغيرها من المواد الخام في الهواء مميعة - تغويز البخار 'J' الكيمياء الوقود والتكنولوجيا، 2003، 31 (4): 305-310.
'5' الصغرى وانغ تشى، Tangsong تاو، نموذج SU العلوم وغيرها من الانحلال الحراري مميعة من الكتلة الحيوية 'J' الوقود الكيمياء والتكنولوجيا، 2002، 30 (4): 342-346.
'6' قوه جيان وى، Songxiao روي والصناعة ومفاعل مميعة تغويز التحفيزي المواد الخام تكسير 'J' الكيمياء الوقود والتكنولوجيا، 2001، 29 (4): 319-322.
'7'Schuster G، Ldffler G.Biomass steam gasification: an large parmentric modeling study'J'.BioresourceTechnol، 2001، 77 (1): 71-79.
"8'Delgado J، أزنار MP، كوريلا J.Biomass gasfication مع البخار في مميعة: فعالية تساو، أهداب الشوق، وقال تساو-MgOfor الساخنة cleaning'J'.Ind الغاز الخام المهندس الكيميائي الدقة، 1997، 36 (5): 1534-1543.
'9' Ma Xiaoqin، Li Baoqian، Cui Yan، et al. Experimental study on the kinetic characteristics of rice saccour combuterion process 'J'. Chinese Journal of Solar Energy، 2003، 24 (2): 213-217.
'10' Dai Lin، Li Jingming. Development and Evaluation of Biomass Energy Conversion Technology in China 'M'. Beijing: China Environmental Science Press، 1998.
'11' Shen Boxiong، Liu Dechang، Lu Jijun. تأثير خصائص اشتعال الزيت وحرق الاحتراق على 'J' تكرير البترول والصناعات الكيماوية ، 2000 ، 31 (10): 60-64.
'12 'Zhang National، Liu Shengyong. Burnture theory and its application' M '. Zhengzhou: Henan Science and Technology Press، 1993.
'13' Zhai Fanfei، Zhang Mingxu. Study on the combustion mode and combustion characteristics of biomass. 'J'. Journal of China Coal Society، 2005، 30 (1): 104-108.
'14' زهينغ كيياو ، وانغ Xueyuan ، بحث في نقل الحرارة في سطح مسخن في السرير المميت المتداول 'C' // الندوة الوطنية الخامسة للتمييع ، 1990: 172-175.
'15' Cen Kefa، Yao Qiang، Luo Zhongyu، et al. Advanced Combustion 'M'. Hangzhou: Zhejiang University Press، 2000.
'16' تشن شياو بينغ ، غو شياوبنغ ، دوان يوفينغ ، وآخرون. دراسة عن خصائص الإشعال واستقرار الاحتراق من شبه فحم الكوك تحت الضغط [ي] هندسة الطاقة الحرارية ، 2005: 20 (3): 153-156.
'17 'Chang Hongzhe، Zhang Yongkang، Shen Jiqun. Fuel and Combustion' M '. Shanghai: Shanghai Jiaotong University Press، 1993.
