Yi Xiaolu, Liu Zhenxian, Guo Dongyan, Xu Min, Sun Li
Abstract: Reishülsen Beispiel untersuchte die Wirkung von verschiedenen Reisschalenpartikeldurchmesser des Wärmeübertragungskoeffizienten auf den Pyrolyse- und Verbrennungseigenschaften, die Verbrennung von Koks, die Verwendung von TG / DTG6200 thermogravimetrischen Differential-Thermoanalyse von verschiedenen Partikelpulvern mit einer heißen Reishülsen hatte Lösungsversuche mit unterschiedlichen TG, DTG, DTA-Kurve erhalten. die Ergebnisse zeigten, dass die kleinere Korngröße Schale, die niedriger die Temperatur Entgasung der die Abscheidungszeit kürzer ist, wird der Wärmeübertragungskoeffizient erhöht, die Erhöhung der Aufheizgeschwindigkeit, zugunsten Verbrennung, aber zu kleinen Teilchen während der Grad der Wärmeverlust zunimmt, wenn der Teilchendurchmesser kleiner als die kritische Abmessung ist, anfällig Phänomen, das durch den Verbrennungsvorgang von Koks Teilchengröße beeinflußt Fehlzündungen, die Teilchengröße verringert wird, wird die Reaktionsgeschwindigkeit der Verbrennung beschleunigt wird, Verbrennungs Die Zeit ist verkürzt und das Brennen ist förderlich.
Biomasse ist eine ideale erneuerbare Energiequelle und erregt aufgrund ihrer Extensität, Reproduzierbarkeit und Reinheit Aufmerksamkeit. [1-8]Biomasse breite Palette unseres Landes ist ein großes Agrarland, die jährliche Produktion von Rohstoffen Stroh auf rund 600 Millionen t, hauptsächlich in Maisstroh (28,7%), Weizenstroh (25,4%) und Reisstroh (14,3%)[9-10]Die folgende Forschung zu Biomasse betrifft daher auch Pflanzenreste.
Derzeit sind viele Rohstoffe für die Pyrolyse Forschung, aber wenig Forschung über die Verbrennungseigenschaften von Biomasse berichtet. Biomasse komplexer Form, Dichte von kleinem, niedrigem Heizwert, was es schwierig macht, Kohle und Biomasse zu verwenden, gemischt Brenntechnologien, Verbrennung von Biomasse-Technologien wie Granulation haben einige Berichte gegeben, während das Gerät auch die direkte Verbrennung von Biomasse direkte Verbrennung von Biomasse selten in erster Linie Herd-Flammen-Herd Brenner und Kessel Verbrennungseffizienz gering berichtet, in Verschwendung von Energie entstehen ..; Die Kesselverbrennungstechnologie verbessert die Verbrennungseffizienz erheblich.Die Hauptkesselverbrennungsverfahren umfassen Wirbelschichtkessel und schichtbefeuerte Kesselund das Wirbelbett hat eine bessere Anpassungsfähigkeit an Biomassebrennstoffe.
Der größte Unterschied zwischen der Wirbelschichtverbrennung und der gewöhnlichen Verbrennung liegt in dem Zustand der Verbrennung von Rohmaterialteilchen.Die Wirbelschichtteilchen befinden sich im Prozess der Wirbelverbrennungsreaktionund des Wärmeaustauschs.Dieses Verbrennungsverfahren ist sehr geeignet für die direkte Verbrennungvon Biomasse. Als Untersuchungsgegenstand wurden die Auswirkungen der Partikelgröße der Biomasse auf die Verbrennung für die Auslegung der Wirbelschicht zusammengefasst und zur Verfügung gestellt, was gleichzeitig eine gute Referenz für die Nutzung der Biomasseenergie darstellt.
1 Reishüllenmerkmale
1.1 Physikalische Eigenschaften
Der Reisrumpf ist ein hohles Material mit einer rauhen Oberfläche und kleinen Graten, seine Länge beträgt im Allgemeinen etwa 10 mm und sein maximaler Durchmesser 2 bis 3 mm Seine wichtigsten physikalischen Eigenschaften und seine industrielle Elementanalyse sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 (Industrielle Analyse) gezeigt Die Reishülsen stammen aus den Außenbezirken der Stadt Jinan.Die Eigenschaften von Reishülsen und anderen Strohhalmen sind einander sehr ähnlich.Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Bestandteile der Reishülsenasche grundsätzlichSiO sind. 2, so wird Reisschale auch SiO extrahiert 2Einer der besten Biomasse-Rohstoffe.
1.2 Chemische Eigenschaften
Durch die Daten in den Tabellen 1 und 2 ist die Dichte der kleinen Reishülsen, N-Komponente in Reishülsen, ist der S-Gehalt zu sehen ist, sehr niedrig ist, die Verbrennungs Rauchgasentschwefelung und Denitrifikation keine Notwendigkeit, das Problem Schale Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von bis zu betrachten mehr als 70%, was leicht zu zünden, sondern zeigt auch die Wärme durch die Verbrennung von Reishülsen aus flüchtiger Verbrennung freigesetzt wird, so dass für Biomasse Reishülsen, direkt volatile Situation zu einem großen Teil die Verbrennungseffizienz beeinflusst zu verbrennen. Diese Reihe von Eigenschaften von Reishülsen erfordert besondere Aufmerksamkeit bei der Verwendung.
2 Einfluss der Partikelgröße auf die Verbrennungseigenschaften
2.1 Einfluss der Partikelgröße auf die Pyrolyse
Nehmen drei verschiedene Partikelgröße Schale, wo seine Länge Teilchengröße zu unterscheiden, eine Reishülsenlänge 8 ~ 10 mm, eine Länge b Schale 0,5 ~ 2 mm, Länge Spreu c 0,01 ~ 0,05 mm. Modell TG / DTG6200 thermogravimetrischen Differentialthermoanalysegerät, Temperaturbereich: Raumtemperatur ~ 1100 ℃, Massenempfindlichkeit: 0,2 g, Heizrate 50 ℃ / min, Reishülsen erhaltenen a, b, c der TG, DTA und DTG-Kurven, wie beispielsweise wie in Fig. 1 wie durch die Kurve Brennen Reishülsen grob in drei Stufen unterteilt gesehen werden.
Die Analyse der wäßrigen Phase (AB), ist dieses Stadium der Stufe der Wasseranalyse, und gesehen werden kann, dass es einen deutlichen Peak zwischen Segmenten AB, die die maximale Rate der Wasseranalyse. Entgasen und Verbrennungsstufe (CD) im allgemeinen bei der die Temperatur DTG 0,1 mg / min = wie Entgasungsverfahren Temperatur erfolgen, gefällte in der Sauerstoffatmosphäre bei der Verbrennung von flüchtigem Club bald coke ausbrennen Stufe (DE), kann aus der Figur zu sehen ist, entweder TG DTG-Kurven wurde relativ Segment FG Veränderung geschwächt, insbesondere offensichtlicher DTG-Kurven, zeigt relativ langsame Verbrennung des Koks Reishülsen.
Wie aus den Daten in Tabelle 3 sind drei Arten von Reishüllen Entgasungsverfahren Temperatur und die Solltemperatur Ta erreichen die maximale Niederschlagsmenge Spreu> Tb> Tc gesehen werden, daß, wenn die Partikelgröße abnimmt heißt, Reishülsen Entgasungsverfahren Temperatur abnimmt, während die Zeit, die benötigt wird, ebenfalls reduziert; volatile Verbrennung und Verbrennung von Niederschlag in zwei Stufen unterteilt werden kann, wobei das Gas schneller verbrennen, die Zeit für die Verbrennung erforderlich ist, ist viel größer als die Fällungszeit, so kann es etwa vernachlässigbaren Brennzeit sein . die Menge der Daten aus Tabelle 3 aus der Schale einer Entfernung der flüchtigen Bestandteile ausgefällt wird Zeit 1,61-fache der Schale b ist, c 1,64 mal der Reisschalen ist, Reis seine Partikel Entgasungsverfahren Zeit beeinflusst Rümpfen angibt, mit der reduzierten Teilchen Entgasungsverfahren Zeit abnimmt; C höchst~~POS=TRUNC von Reishülsen, sondern auch wegen seiner geringen Teilchengröße willen.
Reishülsen b und c Parameter im Wesentlichen ähnlich, ein Differenzparameter außerordentlich große Reishülsen, Reishülsen zum Teil, weil eine großen Partikelgröße, um die Verbrennung nicht förderlich ist, andererseits zu sehen, dass, wenn die Reishülsen Partikel klein zu einem gewissen Grad, und dann den Einfluss ihrer Teilchengrösse hülsen Verbrennung oder Pyrolyse allmählich geschwächt zu reduzieren, während die kleinere Schale Prozess-Partikelgröße von mehr Stromverbrauch erfordern würde, ist der Prozess jetzt 10 20 mm Durchmesser Biomasse Verbrauch ~ Leistung von etwa 5 kW / t, wenn der Prozess zu 0,1 mm oder weniger, die erforderlichen Leistung notwendig, um 20kW / t oder so. Daher ist für die Verbrennung von Reishülsen ist mit Teilchen umfassenden wirtschaftlicher Bewertung nicht unbegrenzt eine angemessene Granularität auszuwählen.
Um die Verbrennung von Biomasse vollständig zu bewerten, wurde der '11 -12'-Kennwert P für die Verbrennung eingeführt, um folgendes zu beschreiben:
P-Index spiegelt die Verbrennungseigenschaften von Reis auf Feuer brennt und umfassenden Index Rümpfe, desto größer ist der Wert P, erklärten die Verbrennungseigenschaften von Reishülsen besser. Heizrate, Partikelgröße und Probengewichtsänderung einer Probe von Reishülsen Verbrennungseigenschaften einen bestimmten Index Die Wirkung des Verbrennungskennwerts nimmt mit abnehmender Partikelgröße zu [9]Der Verbrennungskennwert P wurde für jede der drei Arten von Reishülsen berechnet und das Ergebnis war Pa.[13].
2.2 Einfluss der Partikelgröße auf den Wärmeübergang
Von der Wärmeaufnahme in Bezug auf den Rohstoffe, wird die Partikelgröße reduziert wird, die Wärmeübertragungsfläche der Rohstoffe zu erhöhen, und erleichtert die schnelle endotherme Erhitzung, im allgemeinen, kleinen Partikelgröße, ist der Wärmeübertragungskoeffizient groß ist, wenn die Temperaturdifferenz zwischen den Teilchen und der Umgebungstemperatur Zerfall Wenn der Anfangswert 1% ist, das heißt, die Zeit, die erforderlich ist, damit die Partikeltemperatur und die Umgebungstemperatur im Wesentlichen das thermische Gleichgewicht erreichen, hat die folgende Beziehung mit der Partikelgröße:
Daher nimmt die Partikelgröße ab und die Temperaturanstiegszeit der Partikel wird reduziert, gleichzeitig nimmt die Partikelgröße ab und der Wärmeübertragungskoeffizient steigt, so Zheng Qiayu. [14]Festgestellt, dass bei der Untersuchung von einer zirkulierenden Wirbelschicht, der Wärmeübertragungskoeffizient nimmt ab, wenn das Kugeldurchmesser der Sonde erhöht wird. Somit wird die Partikelgröße abnimmt, vorteilhaftes Verbrennungsbeschickungsmaterial.
Unter dem Aspekt der Rohstoffe im natürlichen Zustand (das heißt Wärme Brandbedingungen) in Bezug auf die Körnigkeit des Verbrennungsmaterials reduziert hat seine Nachteile. Die Partikelgröße der Wärmeabgabe ist nicht betroffen, aber die Konvektionskühlung aber mit reduziertem Durchmesser Umgekehrt erhöht [15]So, dass die Materialtemperatur abnimmt, ist es, die Verbrennung nicht förderlich. Für die gleichen Arten von Rohstoffen hergestellt, indem in einem Festbett Brennen nimmt die Partikelgröße, die Schüttdichte, Porosität, Beständigkeit erhöht, so daß das Rohmaterial in einem hypoxischen Zustand der Verbrennung nicht förderlich ihr Prinzip ist sehr einfach, aber mehr Diskussion über den Einfluss der Konvektion konzentriert sich hier in der Regel auf das Brennen der folgenden Beziehung zu verbannen Wärmeübertragungskoeffizienten und Nusselt Kriterien haben ..:
Wenn das Ausgangsmaterial Teilchendurchmesser d verringert wird, ist die Richtlinien Nu stark reduziert, physikalische Parameter [lambda] im wesentlichen konstant, die erhöhte α, während die Partikelgröße reduziert wird, die spezifische Oberfläche zunimmt, die Anzahl der Partikel zu erhöhen, erhöhen die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen zwischen den Teilchen miteinander verbesserte Wärmeübertragung, wenn die Partikelgröße reduziert wird, die einerseits erleichtern, um die Verbrennung des Rohmaterials, die Wärmefreisetzung Qf, andererseits Rohstoff selbst mit der Umgebung Wärmeableitung Qs ist, wenn Qf> Qs, die Freisetzung von viel Verbrennungswärme Materials, der Temperatur erhöht, wenn Qf = Qs, mit dem Ausgangsmaterial Verbrennungswärme Wärmebilanz Lösen dieser Zeit in einem relativ stabilen Zustand.
Wenn jedoch der Konvektionswärmeübertragungskoeffizient groß genug ist, gibt es Qf[15].
Niedriger Heizwert des Biomasse, Wärme pro Masseneinheit freigesetzt wird, ist viel kleiner als Kohle, in der gleichen Partikelgröße, die Rohkohle ist nur die Hälfte des Wärmespeichermaterials hergestellt. Wenn eine große Menge an Wärme, die Biomasse anfällige Phänomens zum Stillstand Abbildung 2 ist ein Reishüllen c hülst Verbrennungstemperaturprofil in einer Wirbelschicht, aus der Figur, eine geringe Temperaturabhängigkeit Reishülsen, ist relativ stabil angesehen werden; C, obwohl Reishülsen und die Temperatur einen bestimmten Moment erreicht 1000 ℃ Rümpfe Reis eine maximale Temperatur überschreitet, aber die Temperatur ändert, ist die minimale Temperatur, die niedriger als 200 ℃, bereits in dem ausgeschalteten Zustand. aus der Sicht des Pyrolyse, die Pyrolyse von Reishülsen Hülsen c eine Rate größer ist als die Rate der Entfernung der flüchtigen Bestandteile schnell, so dass die hohe Temperatur c kurze Zeit in Schale. im großen und ganzen eine Schale der besseren Verbrennungsbedingung Reishülsen als c. Daher wird in der eigentlichen Verbrennungsanlage, Futter aus dem kalten Zustand in einen Hochtemperaturofen Halle eintritt, ist die anfängliche Hochtemperatur-Rauchgas zu diesem Zeitpunkt das Ausgangsmaterial ist, desto kleiner die Partikelgröße zu erwärmen, desto kürzer die Erhitzungszeit erreicht ist förderlich für eine schnelle Material die Verbrennungstemperatur, aber wenn die Verbrennung Rohmaterial weiterhin die Temperatur des Rauchgaswärme wird, desto mehr die Körnigkeit zu erhöhen klein ist, desto mehr Wärme ist nicht förderlich für die Verbrennung von Rohstoffen zu vervollständigen, Fügen Sie den Verlust der mechanischen unvollständigen Verbrennung Ausgangsmaterial.
2.3 Partikelgröße Koks Verbrennungseffekt
Reishülsen Verbrennungsprozess kann in flüchtig und char Verbrennungs 2 Verbrennungsprozessgasverbrennungsgeschwindigkeit geteilt werden ist weit größer als die Rate des festen Brennstoffs und Reis brennend Rümpfe hauptsächlich durch die Länge der Zeit, die die Verbrennung von Koks. Husk hohem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen bestimmt wird, gefälltes schnelle, vollständige Verbrennung erfordert kurz genug Sauerstoff, die analysiert flüchtige Koks in der Mitte gewickelt ist, verhaften seine Reaktion mit Sauerstoff, und daher relativ langsame Verbrennung des Koks Reishülsen. die Reaktion von Kohlenstoff mit Sauerstoff folgenden vier möglichen :
Diese vier Arten von Reaktionsmechanismus, und Wurzbacher Wicke solche Schlussfolgerung machen, die durch die Verbrennung von Kohlenstoff (4) Reaktionsmechanismus, insbesondere bei Temperaturen von mehr als 1100 ℃, 4 offensichtliche Reaktion bei niedrigeren Temperaturen, wird eingeführt Dokument ‚15‘ Die Formel für die Beziehung zwischen den zwei Produktverhältnissen ist wie folgt: Wenn die Temperatur 457 bis 897 ° C beträgt:
Hier gemittelte 677 ℃, Kohlenstoffreduktionsreaktion bei dieser Temperatur nicht auftritt. Beziehen des berechnete Verhältnis beträgt 3,4, CO größerer Anteil, ist es offensichtlich, vor allem Reaktionskohlenstoffverbrennung nach Reaktion (3) hülst niedriger Ascheschmelzpunkt, die Verbrennungstemperatur in der praktischen Anwendung der allgemeinen Kontrolle von 800 ~ 900 ℃, die hauptsächlich durchgeführt wird durch die Verbrennungsreaktion 3 Reaktion aus.
Rohstoff Teilchengröße und große spezifische Oberfläche verringert wird, die Reaktionsgeschwindigkeit pro Einheitsmasse des Kohlenstoffs ist groß [16]Die spezifische Oberfläche erhöht, um die Durchmischung von Sauerstoff pro Volumeneinheit zu verbessern, um die Kontaktfläche erhöht, wodurch die Verbrennungsreaktion verbessert Kohlenstoff. Oxygen Oberflächendiffusion von Kohlenstoff, brennbarem Gas auf der einen Seite durch den Block, auf der anderen Seite durch die Verbrennung der Kohlenstoffoberfläche blockierende Asche, Rohmaterialteilchen verringert wird, kann die Asche bei der Verbrennung von Kohlenstoffblöcken gebildet ist klein, zugunsten Diffusion von Sauerstoff. Veredelung von Kohlenstoffpartikeln, die Sauerstoffdiffusion auf die Oberfläche der Stoffübergangskoeffizient von Kohlenstoff verbessern [17]Daher ist die Verringerung der Partikelgrße des Ausgangsmaterials vorteilhaft für die Verbrennung von Koks.
3 Schlussfolgerungen
(1) Bei der TGA-Schale verstanden, desto kleiner die Partikelgröße, die die Temperatur der Entfernung der flüchtigen Bestandteile zu senken, komplett mit der Menge an flüchtiger kürzerer Analysezeit, desto schneller die Brennrate, Koks, die Teilchengröße der kleine, schnellere Rate der Verbrennung ist der Ausbrennstoff auch je kürzer die Zeit, desto kleiner ist die Teilchengröße, desto größer ist der Wärmedurchgangskoeffizient, die Geschwindigkeit der Temperatur Rohstoffs wird bald die Zeit für die Verbrennung erforderlichen erreichen ist auch kürzer, jedoch reduzierte Teilchengröße die gleichen Mengen der Rohstoffe werden die Wärme erhöhen, wenn die Partikelgröße unter einer bestimmten kritischen d temporären reduziert wird, wird aufgrund übermäßigen Hitze und Flammen Erscheinungen auftreten.
(2) Auswahl der Partikelgröße der Wirtschaft auch in Betracht gezogen werden sollte. Wenn das Einsatzmaterial die Verfahren erforderlichen Partikelgröße klein ist, wird es einen großen Stromverbrauch, benötigt das Biomasse Partikeldurchmesser von 10 bis 20 mm Stromverbrauch von 5kW zu verarbeiten / über t, wenn der Prozess zu 0,1 mm oder weniger, um die gewünschten Leistung erforderlich 20kW / T. Somit ist die Partikelgröße des zu behandelnden Material und Wirtschaftlichkeit Bindung Auswahl werden, um seine Schwelle zu setzen.
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