यी ज़ियाओलु, लियू जेनक्सियन, गुओ डोंगयान, जू मिन, सन ली
सार: चावल भूसी उदाहरण पायरोलिसिस और दहन विशेषताओं पर ताप संचार गुणक के विभिन्न चावल भूसी कण व्यास, कोक के दहन, TG / DTG6200 thermogravimetric अंतर थर्मल अलग कण पाउडर के विश्लेषण के उपयोग के प्रभाव की जांच की एक गर्म चावल भूसी था समाधान प्रयोगों, अलग TG, DTG, डीटीए वक्र के साथ प्राप्त की। नतीजे बताते हैं कि छोटे कण आकार भूसी जो कम तापमान devolatilization, छोटे बयान समय, गर्मी हस्तांतरण गुणांक, बढ़ जाती है हीटिंग दर में वृद्धि के पक्ष में, दहन, लेकिन बहुत छोटे कणों, गर्मी हानि की डिग्री वृद्धि के साथ-जब कण व्यास महत्वपूर्ण आयाम से भी कम है, कोक कण आकार के दहन प्रक्रिया से प्रभावित घटना मिसफायर होने का खतरा, कण आकार कम हो जाता है, प्रतिक्रिया की दर दहन त्वरित है, दहन समय छोटा हो गया है और यह जलने के लिए अनुकूल है।
बायोमास एक आदर्श अक्षय ऊर्जा स्रोत है और इसकी व्यापकता, पुनरुत्पादन और स्वच्छता के कारण लोगों का ध्यान आकर्षित करता है। [1-8]हमारे देश के बायोमास विस्तृत श्रृंखला के एक बड़े कृषि प्रधान देश है, चारों ओर 600 मिलियन टी पर कच्चे माल पुआल का वार्षिक उत्पादन है, मुख्य रूप से मकई पशुओं का चारा (28.7%), गेहूं भूसे (25.4%) और चावल पुआल (14.3%) में[9-10]इसलिए, बायोमास पर निम्नलिखित शोध फसल अवशेषों के लिए भी है।
बायोमास की सूचना दी। बायोमास जटिल आकार, छोटे, कम कैलोरी मान के घनत्व है, जो यह मुश्किल कोयला और बायोमास मिश्रित उपयोग करने के लिए बनाता है के दहन विशेषताओं पर पायरोलिसिस अनुसंधान के लिए मौजूद है, कई कच्चे माल, लेकिन छोटे से अनुसंधान पर जल प्रौद्योगिकी, इस तरह के रूप में दानेदार बायोमास दहन प्रौद्योगिकियों कुछ रिपोर्टों, जबकि डिवाइस भी बायोमास के बायोमास प्रत्यक्ष दहन के प्रत्यक्ष दहन शायद ही कभी रिपोर्ट किए गए मुख्य रूप से स्टोव बर्नर स्टोव बर्नर और बॉयलर दहन दक्षता कम है, ऊर्जा की बर्बादी में जिसके परिणामस्वरूप ..; दहन प्रौद्योगिकी बहुत दहन की दक्षता में सुधार, एक द्रवीकृत बिस्तर बायलर जल भट्ठी और एक परत, अधिमानतः एक द्रवीकृत बिस्तर और बायोमास ईंधन की अनुकूलन क्षमता के साथ प्राथमिक दहन बॉयलर।
साधारण सबसे बड़ा अंतर के साथ दहन द्रवीकृत बिस्तर दहन जब कच्चे राज्य कण दहन, एक द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टर कणों में दहन प्रक्रिया द्रवीकृत और गर्मी विनिमय कर रहे हैं। बायोमास दहन के इस प्रत्यक्ष दहन इस प्रयोग के लिए बहुत उपयुक्त है कि है अनुसंधान वस्तु, अध्ययन द्वारा संक्षेप बायोमास कणों के दहन द्रवीकृत बिस्तर के डिजाइन के लिए एक आधार प्रदान करने के लिए के प्रभाव के रूप में चावल की भूसी, और इस बायोमास ऊर्जा के उपयोग के लिए एक लाभप्रद संदर्भ प्रदान करता है।
1 चावल पतवार विशेषताओं
1.1 शारीरिक लक्षण
चावल की भूसी एक खुरदरी सतह, एक खोखला अटेरन सामग्री के आकार में एक छोटे से गड़बड़, आम तौर पर 10 मिमी के बारे में की लंबाई, 2 ~ 3 मिमी। तालिका 1 और 2 तालिका (विश्लेषण का सबसे बड़ा व्यास औद्योगिक मौलिक विश्लेषण के इसका मुख्य शारीरिक विशेषताओं है है लिया भूसी जिनान उपनगर मूल)। भूसी और अन्य गुण बहुत भूसे के समान है, मुख्य अंतर यह है कि चावल की भूसी राख घटक काफी हद तक SiO हैं 2, इसलिए चावल भूसी भी SiO निकाला जाता है 2सबसे अच्छा बायोमास कच्चे माल में से एक।
1.2 रासायनिक गुण
टेबल्स 1 और 2 में डेटा यह देखा जा सकता रखकर छोटे चावल भूसी का घनत्व, चावल की भूसी में एन घटक, एस सामग्री बहुत कम, दहन ग्रिप गैस desulfurization और विनाइट्रीकरण अप करने के लिए की समस्या भूसी वाष्पशील सामग्री पर विचार करने की आवश्यकता नहीं है 70% से अधिक, प्रज्वलित करने के लिए आसान का संकेत, लेकिन यह भी गर्मी अस्थिर मुख्य दहन से चावल भूसी जल द्वारा जारी दिखाता है, बायोमास चावल भूसी के लिए हां, तो जल अस्थिर स्थिति सीधे एक बड़ी हद तक दहन दक्षता प्रभावित करता है। चावल की भूसी गुण की इस श्रृंखला में इसके उपयोग के दौरान विशेष ध्यान देने की आवश्यकता होती है।
दहन लक्षण पर कण आकार का प्रभाव 2
2.1 पायरोलिसिस पर कण आकार का प्रभाव
तीन अलग अलग कण आकार भूसी, जहां इसकी लंबाई कण आकार, एक चावल पतवार लंबाई भेद करने के लिए ले लो 8 ~ 10 मिमी, लंबाई ख भूसी 0.5 ~ 2mm, भूसा लंबाई ग 0.01 ~ 0.05 मिमी। मॉडल TG का उपयोग कर / DTG6200 thermogravimetric अंतर थर्मल विश्लेषक, तापमान रेंज: कमरे के तापमान ~ 1100 ℃, बड़े पैमाने पर संवेदनशीलता: 0.2 ग्राम, हीटिंग दर 50 ℃ / मिनट, चावल भूसी क, ख इस तरह के रूप में प्राप्त की, TG, डीटीए और DTG घटता की ग, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 1. के रूप में चावल की भूसी मोटे तौर पर तीन चरणों में विभाजित जल की अवस्था के द्वारा देखा जा सकता है।
जलीय चरण (एबी) का विश्लेषण, इस स्तर पानी विश्लेषण के मंच है, और देखा जा सकता है क्षेत्रों एबी के बीच एक स्पष्ट शिखर होता है, पानी विश्लेषण। devolatilization और दहन मंच (सीडी) की अधिकतम दर का प्रतिनिधित्व सामान्य रूप में, तापमान जिस पर DTG ले 0.1mg / मिनट devolatilization तापमान के रूप में =, ऑक्सीजन वातावरण में अस्थिर क्लब के दहन में उपजी जल्द ही कोक चरण (DE) बाहर जला, आंकड़े से देखा जा सकता है, या तो TG DTG घटता अपेक्षाकृत खंड FG परिवर्तन कमजोर हो गया था, विशेष रूप से और अधिक स्पष्ट DTG घटता में, कोक चावल भूसी की अपेक्षाकृत धीमी गति से दहन को दर्शाता है।
तालिका 3 में डेटा से देखा जा सकता है, वांछित तापमान टा चावल पतवार devolatilization तापमान के तीन प्रकार और पहुँचता है अधिकतम वर्षा राशि भूसा> Tb> Tc, कि के रूप में कण आकार कम हो जाती है कहने के लिए है, चावल devolatilization hulls तापमान कम हो जाती है, जबकि समय की आवश्यकता भी कम हो जाता है, अस्थिर दहन और वर्षा के दहन दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है, गैस तेजी से जला दर, समय दहन के लिए आवश्यक वर्षा समय की तुलना में अधिक है, इसलिए लगभग नगण्य जलने समय भी हो सकते हैं । तालिका 3 से डेटा की मात्रा एक devolatilization समय की भूसी से उपजी है 1.61 गुना भूसी बी, सी चावल हुल की 1.64 गुना, चावल इसके कण devolatilization समय प्रभावित होता है यह दर्शाता है हल्स है, कम कण devolatilization समय के साथ कम हो जाती है; ग चावल भूसी के उच्चतम तापमान, लेकिन यह भी अपने छोटे कण आकार खातिर की वजह से।
चावल की भूसी बी और सी मानकों काफी हद तक समान है, एक फर्क पैरामीटर निहायत बड़े चावल हल्स, चावल hulls आंशिक रूप से एक बड़े कण आकार, दहन के लिए अनुकूल नहीं है, दूसरे हाथ पर देखा जा सकता है कि, जब चावल भूसी कण कुछ हद तक छोटे, और फिर, अपने कण आकार भूसी दहन या पायरोलिसिस धीरे-धीरे कमजोर के प्रभाव को कम करने, जबकि छोटे कण आकार भूसी प्रक्रिया अधिक से अधिक बिजली की खपत की आवश्यकता होगी, प्रक्रिया अब 10 20 मिमी व्यास बायोमास खपत है ~ के बारे में 5kW / टी की शक्ति है, एक उचित विवरण के स्तर को चयन करने के लिए करता है, तो 0.1 मिमी या उससे कम की प्रक्रिया, आवश्यक 20kW / टी करने के लिए आवश्यक शक्ति या तो। इसलिए, चावल की भूसी के दहन के लिए नहीं कण व्यापक आर्थिक मूल्यांकन के साथ असीमित है।
बायोमास के दहन का पूर्ण मूल्यांकन करने के लिए, '11 -12 'दहन विशेषता सूचकांक पी को वर्णन करने के लिए पेश किया गया था:
के चावल आग जला और व्यापक सूचकांक पर hulls पी सूचकांक दहन विशेषताओं को दर्शाता है, अधिक से अधिक मूल्य पी, चावल हल्स के दहन विशेषताओं की व्याख्या की बेहतर। ताप दर, कण आकार और चावल भूसी दहन विशेषताओं का एक नमूना का नमूना वजन परिवर्तन एक निश्चित सूचकांक कण आकार की कमी के साथ दहन विशेषताओं सूचकांक का प्रभाव बढ़ता है। [9]दहन विशेषताओं सूचकांक पी की गणना तीन प्रकार के चावल के हलकों के लिए की जाती है और परिणाम Pa था।[13].
2.2 गर्मी हस्तांतरण पर कण आकार का प्रभाव
कच्चे माल के मामले में गर्मी अवशोषण से, कण आकार कम हो जाता है, कच्चे माल की गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र में वृद्धि, और सामान्य, छोटे कण आकार में तेजी से एन्दोठेर्मिक हीटिंग, सुविधा, ताप संचार गुणक बड़ी है जब कणों और करने के लिए परिवेश के तापमान क्षय बीच तापमान का अंतर प्रारंभिक मूल्य के 1% है, यानी कण काफी परिवेश के तापमान और वांछित कण आकार और थर्मल संतुलन समय को प्राप्त निम्नलिखित संबंध है:
इसलिए कण आकार में कमी,, कण का तापमान वृद्धि समय को कम करते हुए कण आकार कम हो जाता है ताप संचार गुणक में वृद्धि, संपर्क चेंग के अनुसार [14]मिले एक घूम द्रवीकृत बिस्तर के अध्ययन में, गर्मी हस्तांतरण गुणांक कम हो जाती है कि के रूप में जांच के गेंद व्यास बढ़ जाती है। इस प्रकार कण आकार कम हो जाती है, लाभकारी दहन फीडस्टॉक।
दहन सामग्री के graininess को कम करने के मामले में प्राकृतिक स्थिति में कच्चे माल (अर्थात, गर्मी आग की स्थिति) के पहलू से अपने नुकसान। गर्मी रिहाई के कण आकार प्रभावित नहीं है है, लेकिन संवहन शीतलन लेकिन कम व्यास के साथ विपरीत रूप से वृद्धि करने के लिए आनुपातिक [15], ताकि सामग्री तापमान कम हो जाती है, दहन के लिए अनुकूल नहीं है। कच्चे एक निश्चित बिस्तर में जल द्वारा निर्मित सामग्री का एक ही प्रकार के लिए, कण आकार कम हो जाती है, थोक घनत्व, सरंध्रता कमी, प्रतिरोध बढ़ जाती है, तो यह है कि एक की कमी वाली स्थिति में कच्चे माल, दहन करने के लिए अनुकूल नहीं है इसके सिद्धांत बहुत सरल है, लेकिन अधिक चर्चा यहां जल आमतौर पर निर्वासन ताप संचार गुणक और Nusselt मापदंड के लिए निम्न रिश्ता है पर संवहन के प्रभाव पर ध्यान केंद्रित ..:
है, जबकि कण आकार, विशिष्ट सतह क्षेत्र बढ़ जाती है को कम करने, कणों की संख्या बढ़ रही है एक दूसरे के कणों के बीच टकराव की संभावना बढ़ जाती है; जब शुरू कर सामग्री कण व्यास घ कम हो जाता है, दिशा निर्देशों नू बहुत कम, शारीरिक मापदंडों [लैम्ब्डा] काफी हद तक लगातार वृद्धि हुई α है बढ़ाया गर्मी हस्तांतरण, जब कण आकार कम हो जाता है, एक हाथ पर कच्चे माल, गर्मी रिहाई QF के दहन की सुविधा; आसपास के वातावरण गर्मी अपव्यय Qs है, जब QF> Qs, दहन सामग्री के ज्यादा गर्मी की रिहाई, तापमान के साथ दूसरी ओर कच्चे माल पर ही वृद्धि हुई है, जब QF = Qs, फीडस्टॉक सामग्री दहन गर्मी संतुलन, एक अपेक्षाकृत स्थिर राज्य में इस बार की गर्मी को रिहा साथ।
जब थर्मल के गुणांक निर्वासित लेकिन इतना बड़ा QF के लिए[15].
बायोमास के कम कैलोरी मान, गर्मी इकाई द्रव्यमान प्रति जारी की है कोयला तुलना में काफी छोटा है, एक ही कण आकार में, कच्चे कोयले गर्मी भंडारण सामग्री का केवल आधा तैयार किया। जब गर्मी की एक बड़ी राशि, बायोमास और अधिक घटना रोकने के लिए प्रवण आंकड़ा 2 एक चावल पतवार एक द्रवीकृत बिस्तर में ग भूसी दहन तापमान प्रोफाइल, आंकड़ा से देखा जा सकता है, एक कम तापमान पर निर्भरता चावल हल्स, अपेक्षाकृत स्थिर है, ग हालांकि चावल हल्स और तापमान एक निश्चित पल तक पहुँच जाता है 1000 ℃, चावल hulls एक अधिकतम तापमान से अधिक है, लेकिन तापमान में परिवर्तन, न्यूनतम तापमान से कम 200 ℃ है, पहले से ही बंद राज्य में। पायरोलिसिस की दृष्टि से, चावल भूसी ग भूसी एक दर से अधिक की पायरोलिसिस, devolatilization की दर तेजी से, ताकि भूसी सी में उच्च तापमान कम समय। पूरे पर, चावल भूसी दहन की स्थिति ग की तुलना में बेहतर की भूसी। इसलिए, वास्तविक दहन उपकरण में, फ़ीड एक उच्च तापमान भट्ठी हॉल को ठंड राज्य से प्रवेश करती है, प्रारंभिक है उच्च तापमान ग्रिप गैस कच्चे माल गर्म करने के लिए, इस समय छोटे कण आकार, कम हीटिंग समय, तेजी से सामग्री के लिए अनुकूल है दहन तापमान तक पहुँच जाता है, लेकिन, जब दहन कच्चे माल जारी है ग्रिप गैस गर्मी हो जाता है, अधिक graininess के तापमान को बढ़ाने के लिए छोटे, अधिक गर्मी अपव्यय, कच्चे माल के दहन को पूरा करने के लिए अनुकूल नहीं है, यांत्रिक अधूरा दहन प्रारंभिक सामग्री के नुकसान जोड़ें।
2.3 कण आकार कोक दहन प्रभाव
चावल की भूसी दहन प्रक्रिया अस्थिर और चार दहन 2 दहन प्रक्रिया गैस दहन दर में बांटा जा सकता ठोस ईंधन की दर की तुलना में कहीं अधिक है, और जल चावल hulls मुख्य रूप से समय की लंबाई से निर्धारित होता है कोक। भूसी उच्च अस्थिर सामग्री के दहन, उपजी तेजी से, पूरा दहन की आवश्यकता कम पर्याप्त ऑक्सीजन, विश्लेषण किया अस्थिर कोक, बीच में लपेटा जाता है ऑक्सीजन के साथ अपनी प्रतिक्रिया गिरफ्तार, और कोक चावल भूसी की इसलिए अपेक्षाकृत धीमी गति से दहन। ऑक्सीजन के साथ कार्बन की प्रतिक्रिया चार संभव निम्नलिखित :
प्रतिक्रिया तंत्र, और Wurzbacher Wicke के इन चार प्रकार के विशेष रूप से 1100 से अधिक ℃ के तापमान पर, इस तरह के निष्कर्ष बनाने, कार्बन (4) प्रतिक्रिया तंत्र के दहन से, कम तापमान पर 4 स्पष्ट प्रतिक्रिया, दस्तावेज़ '15' शुरू की है दो उत्पाद अनुपात के बीच संबंधों के लिए सूत्र निम्नानुसार है। जब तापमान 457 से 897 डिग्री सेल्सियस है:
यहाँ औसतन 677 ℃, कार्बन कटौती प्रतिक्रिया इस तापमान पर नहीं होती है। प्राप्त परिकलित अनुपात 3.4, सीओ बड़ा अनुपात है, यह स्पष्ट है मुख्य रूप से करने के लिए रिएक्शन (3) भूसी अनुसार कार्बन दहन प्रतिक्रिया राख पिघलने बिंदु अपेक्षाकृत कम है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, दहन तापमान आमतौर पर 800-900 डिग्री सेल्सियस पर नियंत्रित होता है। दहन प्रतिक्रिया मुख्य रूप से प्रतिक्रिया 3 पर आधारित होती है।
कच्चे माल का कण आकार कम हो जाता है और विशिष्ट सतह क्षेत्र बड़ा होता है, और कार्बन प्रति इकाई द्रव्यमान की जन प्रतिक्रिया दर बड़ी होती है। [16]विशिष्ट सतह क्षेत्र कार्बन सतह के दहन से जिससे कार्बन। की कार्बन की आक्सीजन सतह प्रसार, एक हाथ ब्लॉक द्वारा पर दहनशील गैस दहन प्रतिक्रिया बढ़ाने इकाई मात्रा संपर्क क्षेत्र बढ़ जाती है प्रति ऑक्सीजन के मिश्रण को बढ़ाने के लिए बढ़ जाती है तो दूसरी ओर,, राख, कच्चे माल के कणों को अवरुद्ध कम हो जाता है, राख कार्बन ब्लॉक के दहन के दौरान गठित ऑक्सीजन के पक्ष प्रसार में छोटा है,। कार्बन कणों के शोधन, कार्बन के बड़े पैमाने पर स्थानांतरण गुणांक की सतह के लिए ऑक्सीजन प्रसार सुधार कर सकते हैं [17]इसलिए, कच्चे माल के कण आकार में कमी कोक के दहन के लिए फायदेमंद है।
3 निष्कर्ष
(1) TGA भूसी से समझ में आया, छोटे कण आकार, जो devolatilization का तापमान कम, अस्थिर कम विश्लेषण समय की राशि के साथ पूरा, तेजी से जला दर; कोक, के कण आकार छोटे, दहन की तेज दर, burnout सामग्री भी कम समय है, छोटे कण आकार, अधिक से अधिक ताप संचार गुणक, तापमान कच्चे माल की दर जल्द ही समय दहन के लिए आवश्यक तक पहुंच जाएगा भी कम है, लेकिन, कम कण आकार कच्चे माल की गर्मी अपव्यय की मात्रा में वृद्धि होगी, जब कण आकार एक निश्चित दहलीज डी के नीचे कम हो जाता है, तो अत्यधिक गर्मी अपव्यय के कारण इसे बुझाया जाएगा।
(2) अर्थव्यवस्था के कण आकार का चयन भी विचार किया जाना चाहिए। जब प्रक्रिया आवश्यक कण आकार के लिए फीडस्टॉक छोटा है, यह एक बड़ा बिजली की खपत 5KW और की 10 ~ 20 मिमी बिजली की खपत के बायोमास कण व्यास कार्रवाई करने के लिए की आवश्यकता होगी, / टी के आसपास, यदि उपचार 0.1 मिमी से कम है, तो आवश्यक शक्ति लगभग 20 किलोवाट / टी होगी। इसलिए, कच्चे माल के कण आकार के उपचार को इसके महत्वपूर्ण मूल्य और अर्थव्यवस्था के चयन के साथ जोड़ा जाना चाहिए।
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