Yi Xiaolu, Liu Zhenxian, Guo Dongyan, Min Xu, Sun Li
Résumé: cosse de riz Exemple étudié les effets de différents diamètres de particules de balles de riz du coefficient de transfert de chaleur sur les caractéristiques de pyrolyse et de combustion, la combustion du coke, l'utilisation de l'analyse thermique différentielle TG / DTG6200 thermogravimétrique de différentes poudres de particules avait une cosse de riz chaud expériences de solution, obtenue avec la courbe différente TG, DTG, DTA. les résultats ont montré que l'enveloppe de taille de particules plus petite qui dévolatilisation plus la température, plus courte est la durée du dépôt, le coefficient de transfert de chaleur est augmentée, ce qui augmente la vitesse de chauffage, en faveur combustion, mais les particules trop petites tout en augmentant le degré de perte de chaleur, lorsque le diamètre de particule est inférieure à la dimension critique, sujettes à des phénomènes ratés influencée par le processus de combustion de la taille des particules de coke, la taille des particules est réduite, la vitesse de réaction est accélérée combustion, combustion Le temps est raccourci et il est propice à la combustion.
La biomasse est une source d'énergie renouvelable idéale et attire l'attention des gens en raison de son étendue, de sa reproductibilité et de sa propreté. [1-8]La biomasse large gamme de notre pays est un grand pays agricole, la production annuelle de paille de matières premières à environ 600 millions de tonnes, principalement dans les tiges de maïs (28,7%), la paille de blé (25,4%) et de la paille de riz (14,3%)[9-10]Par conséquent, la recherche suivante sur la biomasse concerne également les résidus de culture.
À l'heure actuelle, de nombreuses matières premières pour la recherche de pyrolyse, mais peu de recherches sur les caractéristiques de combustion de la biomasse déclarée. La biomasse forme complexe, la densité de petite, faible pouvoir calorifique, ce qui rend difficile l'utilisation mixte du charbon et la biomasse technologies brûlantes, les technologies de combustion de la biomasse comme la granulation ont été certains rapports, alors que le dispositif a également combustion directe de la biomasse combustion directe de la biomasse rarement rapportée principalement poêle à brûleur de cuisinière et de l'efficacité de combustion de la chaudière est faible, entraînant un gaspillage d'énergie ..; la technologie de combustion améliore grandement l'efficacité de la combustion, une chaudière de combustion primaire avec un four de combustion de la chaudière à lit fluidisé et une couche, de préférence un lit fluidisé et l'adaptabilité du combustible de biomasse.
La combustion fluidisé de combustion à lit avec la plus grande différence ordinaire est que, lorsque la combustion des particules de l'état brut, le processus de combustion dans des particules de réacteur à lit fluidisé sont échange fluidisé et de la chaleur. Cette combustion directe de la combustion de la biomasse est très approprié pour cette expérience la balle de riz en tant que l'objet de recherche, résumée par l'étude de l'effet de la combustion des particules de biomasse pour fournir une base pour la conception du lit fluidisé, ce qui fournit une référence avantageuse pour l'utilisation de l'énergie de la biomasse.
1 caractéristiques de la coque de riz
1.1 Caractéristiques physiques
la balle de riz est une surface rugueuse, il y a un petit problème sous la forme d'un matériau de bobine creux, généralement une longueur d'environ 10 mm, a le plus grand diamètre de 2 à 3 mm. Le tableau 1 et le tableau 2 (analyse Ses principales caractéristiques physiques industriel Analyse élémentaire pris origine de banlieue enveloppe Jinan) enveloppe. et d'autres propriétés très semblables à la paille, la principale différence est que les composants de cendre de balles de riz sont sensiblement SiO 2, donc la balle de riz est également extraite SiO 2Une des meilleures matières premières de la biomasse.
1.2 Propriétés chimiques
Selon les données des tableaux 1 et 2, on peut voir, la densité de la petite balle de riz, composant N dans la balle de riz, la teneur en S est très faible, la désulfuration des gaz de combustion de combustion et dénitrification pas nécessaire d'examiner la teneur en matières volatiles brou problème jusqu'à plus de 70%, ce qui indique facile à enflammer, mais illustre également la chaleur dégagée par la combustion des balles de riz provenant de la combustion principale volatile, de sorte que pour les balles de riz de la biomasse, la combustion situation instable affecte directement le rendement de la combustion dans une large mesure. Cette série de caractéristiques de la balle de riz nécessite une attention particulière lors de son utilisation.
2 Effet de la taille des particules sur les caractéristiques de la combustion
2.1 Effet de la taille des particules sur la pyrolyse
Prendre trois cosse de taille de particule différente, où sa longueur pour distinguer la taille des particules, une longueur de balle de riz 8 ~ 10 mm, une longueur b cosse 0,5 ~ 2 mm, longueur paille c 0,01 ~ 0,05 mm. Modèle utilisant TG / DTG6200 analyseur thermique différentiel thermogravimétrique, plage de température: température ambiante ~ 1100 ℃, la sensibilité de masse: 0,2 g, vitesse de chauffage de 50 ℃ / min, la balle de riz obtenue a, b, c des courbes TG, ATD et DTG, tels que Comme le montre la Fig. 1. On peut voir à partir des courbes que la combustion de la coque est grossièrement divisée en trois étapes.
L'analyse de la phase aqueuse (AB), cette étape est l'étape d'analyse de l'eau, et on peut voir qu'il y a un pic très net entre les segments AB, ce qui représente le taux maximal de l'analyse de l'eau. Dévolatilisation et le stade de combustion (CD) en général, la température à laquelle DTG prendre 0,1 mg / min = que la température de dévolatilisation, précipité dans l'atmosphère d'oxygène dans la combustion du coke club volatile bientôt brûler l'étape (dE), on peut le voir sur la figure, soit TG courbes DTG a été le changement segment FG relativement affaibli, notamment des courbes DTG plus évidentes, montre la combustion relativement lente de la balle de riz de coke.
Comme on peut le voir à partir des données du tableau 3, trois types de coques de riz température de dévolatilisation et la température désirée Ta atteint la Tc, la quantité maximale de précipitation paille> Tb> qui est-à-dire que la taille des particules diminue, le riz coques dévolatilisation la température diminue, tandis que le temps nécessaire est également réduite, la combustion volatile et la combustion des précipitations peuvent être divisés en deux étapes, le taux de gaz brûle plus rapidement, le temps nécessaire à la combustion est beaucoup plus grande que le temps de précipitation, donc il peut être temps de combustion environ négligeable . la quantité de données de la table 3 est précipité à partir de l'enveloppe d'un temps de dégazage est 1,61 fois l'enveloppe b, c est 1,64 fois des balles de riz, coques de riz indiquant son temps dévolatilisation des particules est influencée, avec le temps de dévolatilisation de particule réduite diminue; c température la plus élevée de la balle de riz, mais aussi en raison de sa faible cause de la taille des particules.
la cosse de riz b et paramètres c sensiblement similaire, un paramètre de différence extrêmement importante coques de riz, le riz coques en partie à cause d'une grande taille de particules, ne favorise pas la combustion et, d'autre part, on peut voir que, lorsque la particule de balles de riz petit dans une certaine mesure, et ensuite réduire l'influence de la combustion de balles de taille de particule ou de la pyrolyse progressivement affaiblie, tandis que le processus de feuilles de granulométrie inférieure nécessiterait une plus grande consommation d'énergie, le processus est maintenant de 10 20 mm de diamètre consommation de la biomasse ~ puissance d'environ 5 kW / t, si le processus de 0.1mm ou moins, la puissance requise nécessaire pour 20kW / t environ. par conséquent, pour la combustion de balles de riz n'est pas illimitée avec des particules d'évaluation économique complète pour sélectionner une granularité raisonnable.
Afin d'évaluer pleinement la combustion de la biomasse, l'indice caractéristique de combustion «11 -12» P a été introduit pour décrire:
P Index reflète les caractéristiques de combustion des coques de riz sur le feu brûler et l'indice global, plus la valeur P, les caractéristiques de combustion des coques de riz mieux expliqué. Vitesse de chauffage, la taille des particules et le changement de poids de l'échantillon d'un échantillon de caractéristiques de combustion de balles de riz ont un certain indice L'effet de l'indice des caractéristiques de combustion augmente avec la diminution de la taille des particules. [9]L'indice de caractéristiques de combustion P a été calculé pour chacun des trois types de coques de riz et le résultat a été Pa.[13].
2.2 Effet de la taille des particules sur le transfert de chaleur
De l'absorption de chaleur en termes de matière première, la taille des particules est réduite, augmentant la surface de transfert de chaleur des matières premières, et facilite le chauffage endothermique rapide, en général, faible granulométrie, le coefficient de transfert de chaleur est grande lorsque la différence de température entre les particules et la décroissance de la température ambiante à Lorsque la valeur initiale est de 1%, c'est-à-dire que le temps requis pour que la température des particules et la température ambiante atteignent sensiblement l'équilibre thermique a la relation suivante avec la taille des particules:
Par conséquent, la taille des particules diminue et le temps de montée en température des particules est réduit.Dans le même temps, la taille des particules diminue et le coefficient de transfert de chaleur augmente, selon Zheng Qiayu. [14]A constaté que dans l'étude d'un lit fluidisé circulant, le coefficient de transfert de chaleur diminue à mesure que le diamètre de la bille de la sonde augmente. Ainsi, la taille des particules diminue, la charge de combustion bénéfique.
Du point de vue des matières premières à l'état naturel (à savoir, les conditions d'incendie de chaleur) en termes de réduction de la granulosité du matériau de combustion a ses inconvénients. Granulométriques du dégagement de chaleur n'est pas affectée, mais le refroidissement par convection, mais avec le diamètre réduit Inversement augmenté [15]De sorte que la température de la matière diminue, ne favorise pas la combustion. Pour les mêmes types de matières premières faites par la combustion dans un lit fixe, la taille des particules diminue, la densité apparente, la réduction de la porosité, la résistance augmente, de sorte que la matière première dans un état hypoxique, ne favorise pas la combustion son principe est très simple, mais plus discussions ont porté sur l'influence de la convection en brûlant ici ont généralement la relation à l'exil coefficient de transfert thermique et critères Nusselt ..:
Lorsque le diamètre des particules de la matière de départ d est réduite, les lignes directrices Nu très réduite, les paramètres physiques [lambda] est sensiblement constante, l'α augmenté, tandis que la réduction de la taille des particules, la surface spécifique augmente, ce qui augmente le nombre de particules, augmente la probabilité de collisions entre les particules les unes aux autres meilleur transfert de chaleur, lorsque la taille des particules est réduite, d'une part, à faciliter la combustion de la matière première, le dégagement de chaleur Qf, et d'autre part la matière première elle-même avec le milieu environnant dissipation de chaleur Qs est, quand Qf> Qs, la libération d'une grande partie de la chaleur du matériau de combustion, la température augmenté, quand Qf = Qs, avec le matériau de charge libérant de la chaleur de l'équilibre de la chaleur de combustion, cette fois dans un état relativement stable.
Mais quand le coefficient de transfert de chaleur de convection est assez grand, il y a Qf[15].
Faible pouvoir calorifique de la biomasse, de la chaleur est libérée par unité de masse est beaucoup plus petite que celle du charbon, de la même taille de particules, le charbon brut est seulement la moitié du matériau de stockage de chaleur préparé. Quand une grande quantité de chaleur, la biomasse plus susceptibles de bloquer phénomène la figure 2 est une coque de riz c cosse profil de température de combustion dans un lit fluidisé, on peut le voir sur la figure, une écorce de riz de la faible dépendance de la température, est relativement stable; c bien que les balles de riz et la température atteint un certain moment, 1000 ℃, les coques de riz dépasse une température maximale, mais les changements de température, la température minimale est inférieure à 200 ℃, déjà à l'état bloqué. du point de vue de la pyrolyse, la pyrolyse de la cosse de riz c enveloppe un taux supérieur au taux de dévolatilisation rapide, de sorte que la température élevée peu de temps dans brou c. dans l'ensemble, une enveloppe des conditions de combustion de balles de riz mieux que c. par conséquent, dans l'équipement de combustion proprement dite, l'alimentation entre de l'état froid à un salles de four à haute température, est la première gaz à haute fumée de température pour chauffer la matière première, plus la taille des particules à ce moment, plus le temps de chauffage, est propice à la matière rapide atteint la température de combustion, mais, lorsque la combustion continue des matières premières pour élever la température de la chaleur des gaz de combustion devient, plus la granularité Plus petite, plus de dissipation de la chaleur, n'est pas propice à la combustion complète des matières premières, Ajouter la perte de matière première de combustion incomplète mécanique.
2.3 Effet de combustion du coke de la taille d'une particule
Procédé de combustion d'écorce de riz peut être divisé en combustion volatile et de carbonisation deux processus combustion taux de combustion des gaz est beaucoup plus grande que le taux de combustible solide, et la combustion des coques de riz est déterminée principalement par la durée de la combustion du coke. Husk haute teneur en matières volatiles, précipité rapide, la combustion complète nécessite suffisamment court d'oxygène, le coke volatil analysé est enveloppé dans le milieu, arrêtant sa réaction avec l'oxygène, et donc la combustion relativement lente de la balle de riz de coke. la réaction du carbone avec de l'oxygène suivant quatre possibles :
Ces quatre types de mécanisme de réaction, et Wurzbacher Wicke rendent une telle conclusion, par la combustion du mécanisme réactionnel de carbone (4), en particulier à des températures de plus de 1100 ℃, 4 réaction évidente à basse température, on introduit le document « 15 » le rapport des produits entre les deux types de la formule suivante, lorsque la température est de 457 ~ 897 ℃:
Ici, en moyenne 677 ℃, la réaction de réduction du carbone ne se produit pas à cette température. Obtenir le rapport calculé est de 3,4, CO proportion plus élevée, il est apparent réaction de combustion de carbone essentiellement selon l'enveloppe de réaction (3) Le point de fusion des cendres est relativement faible Dans les applications pratiques, la température de combustion est généralement contrôlée entre 800 et 900 ° C. La réaction de combustion est principalement basée sur la réaction 3.
La taille des particules de la matière première est réduite et la surface spécifique est grande, et le taux de réaction massique du carbone par unité de masse est important. [16]La surface spécifique est augmentée pour améliorer le mélange de l'oxygène par unité de volume, la zone de contact augmente, améliorant ainsi la réaction de combustion du carbone. Diffusion superficielle d'oxygène du carbone, du gaz combustible d'une part par le bloc, d'autre part, par la combustion de la surface du carbone cendres de blocage, des particules de matière première est réduite, la cendre formée lors de la combustion des blocs de carbone est faible, dans la diffusion de la faveur de l'oxygène. affinement des particules de carbone, peut améliorer la diffusion de l'oxygène à la surface du coefficient de transfert de masse de carbone [17]Par conséquent, la réduction de la taille des particules de matière première est bénéfique à la combustion du coke.
3 conclusions
(1) Par enveloppe TGA entendu, plus la taille des particules, qui abaissent la température de dévolatilisation, avec la quantité de temps d'analyse plus courte volatile, plus la vitesse de combustion, le coke, la taille des particules de la petit, le taux de combustion plus rapide, le matériau de brûlage est également plus le temps, plus la taille des particules est grande, plus le coefficient de transfert de chaleur, le taux de la température des matières premières va bientôt atteindre le temps nécessaire à la combustion est également plus courte, mais réduit la taille des particules La même chose augmentera la quantité de dissipation thermique de la matière première, lorsque la taille des particules est réduite en dessous d'un certain seuil d, elle sera éteinte en raison d'une dissipation thermique excessive.
(2) sélection de la taille des particules de l'économie devrait également être envisagée. Lorsque la matière première au processus granulométrie requise est faible, il faudra une grande consommation d'énergie, pour traiter le diamètre des particules de la biomasse de la consommation d'énergie 10 ~ 20 mm de 5kW / À propos de t, si le traitement est inférieur à 0,1 mm, la puissance requise est d'environ 20 kW / t, par conséquent, le traitement granulométrique des matières premières doit être déterminé par la sélection de la valeur critique et de l'économie.
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