李Xiaolu、劉Zhenxian、郭Dongyan、徐Min、日李
要約：籾殻例は、熱分解及び燃焼特性、コークスの燃焼に熱伝達率の異なる籾殻の粒径の影響を調べ、異なる粒子粉末のTG / DTG6200熱重量示差熱分析の使用は、ホット籾殻を有していました異なるTG、DTG、DTA曲線を用いて得られた溶液実験では、その結果は、より低い温度を揮発分除去より小さい粒径殻、短い堆積時間、熱伝達係数は有利に、加熱速度を増加させる、増加させることが示されました燃焼、あまりにも小さな粒子の粒径は、コークス粒径の燃焼プロセスによって影響現象を失火しやすい限界寸法未満である場合、熱損失の程度を増加させながら、粒子サイズは、反応速度が燃焼を促進さ、低減され、燃焼時間が短縮され、燃焼に役立ちます。
バイオマスは理想的な再生可能エネルギー源であり、その拡張性、再現性、および清潔さのために人々の注目を集めている。 [1-8]私たちの国のバイオマス広い範囲は主にトウモロコシ茎葉（28.7％）、麦藁（25.4％）と稲わら（14.3％）で、大規模な農業国、周り6億トンの原料わらの年間生産です[9-10]したがって、バイオマスに関する以下の研究は、作物残留物のためのものでもある。
現時点では、熱分解研究のための多くの原料が、報告されたバイオマスの燃焼特性にはほとんど研究。バイオマス複雑な形状、それが困難な石炭を使用することを可能にする小さな、低い発熱量、密度とバイオマスを混合バイオマスのバイオマス直接燃焼のデバイスも直接燃焼はほとんど主に報告されていないながら技術を燃やし、そのような造粒などのバイオマス燃焼技術は、いくつかの報告されているストーブバーナーストーブバーナーやボイラーの燃焼効率は、エネルギーの無駄が生じ、低..です。燃焼技術が大幅に燃焼の効率を改善する、流動床ボイラーの燃焼炉や層、好ましくは流動床とバイオマス燃料の適応性を有する一次燃焼ボイラ。
通常の最大の違いと燃焼流動床燃焼は、生の状態のパティキュレート燃焼、流動床反応器の粒子の燃焼プロセスは流動と熱交換されたとき。バイオマス燃焼のこの直接燃焼は、この実験のために非常に適していることです研究によって、流動床の設計のための基礎を提供するために、バイオマス粒子の燃焼の効果をまとめた研究対象として籾殻、これはバイオマスエネルギーの利用に有利な参照を提供します。
1籾殻特性
1.1物理的特性
籾殻が粗面であり、中空のボビン材料の形状における小さなグリッチは、約10ミリメートルの長さは、一般に、存在する、2〜3ミリメートル表1及び表2（解析工業元素分析の主な物理的特性の最大直径を有します採取殻済南郊外由来）。殻と藁に非常に類似の他の特性は、主な違いは、籾殻灰成分が実質的にSiOであることです 2、籾殻も抽出されるので、SiO 2最高のバイオマス原料の一つです。
1.2化学的性質
それは見ることができ、表1及び表2のデータによって、小さなもみ殻、籾殻におけるN成分の密度は、S含有量が非常に低く、燃焼排ガス脱硫および脱窒最大の問題殻の揮発分を考慮する必要発火しやすい示し、70％を超えるだけでなく、バイオマス籾殻のために、揮発性の状況を燃焼する直接大幅に燃焼効率に影響を与えるように、揮発性主燃焼から籾殻を燃焼させることにより放出された熱を示します。籾殻のこの一連の特性は、それを使用する際に特別な注意を必要とする。
2燃焼特性に及ぼす粒径の影響
2.1熱分解に及ぼす粒径の影響
/ TGを使用して、その長さは、粒子サイズを区別するための3つの異なる粒子サイズの殻、もみ殻の長さ8〜10ミリメートル、長さb殻0.5〜2ミリメートル、籾殻長C 0.01〜0.05ミリメートル。モデルを取りますDTG6200熱重量示差熱分析装置、温度範囲：室温〜1100℃、質量感度：0.2グラム、加熱速度50℃/分、籾殻はTG、DTAとDTG曲線のC、A、Bを取得し、等同図に示すように1としては、大きく3つの段階に分け籾殻を燃焼曲線で見ることができます。
水性相（AB）の分析は、この段階では、水分析の段階であり、そして水分析の最大速度を表す線分AB間の明確なピークがあることがわかる。脱揮及び燃焼段階（CD）一般に、DTGは、0.1mgのを取る/分=脱蔵温度として、揮発性クラブの燃焼中に酸素雰囲気中で沈殿する温度はすぐにコークスのいずれか、段階（DE）は、図から分かるよう燃え尽きますTG DTG曲線は、比較的特定のより明白DTG曲線では、コークス籾殻の比較的遅い燃焼を示し、線分FGの変化を弱めました。
表3のデータから分かるように、3籾殻脱蔵温度の種類および所望の温度Taが最大降水量籾殻> Tbの> Tcとに達すると、それは米殻脱揮、粒子サイズが減少として言うことです温度が必要とされる時間も低減しつつ、減少;沈殿の揮発性燃焼および燃焼は、2つの段階に分けることができ、ガスはより速い燃焼速度、燃焼に必要な時間は、沈殿時間よりもはるかに大きいので、ほぼ無視できる燃焼時間があってもよいです表3からのデータの量は、脱揮時間の殻から沈殿さ1.61倍殻Bであり、cは籾殻の1.64倍であり、米は、その粒子の脱揮時間が影響される示すハル縮小粒子脱揮時間と共に減少;籾殻のCの最高温度が、また、その小さな粒径酒。
籾殻BおよびCパラメータ実質的に同様の、差分パラメータ極めて大きい米殻、米は、部分的に大きな粒径ので船体燃焼を助長しない。一方、そのとき籾殻粒子見ることができますある程度小さな、より小さな粒径殻プロセスはより大きな消費電力を必要としながら、その粒径殻燃焼又は熱分解徐々に弱体化の影響を低減する、プロセスは〜今10直径20mmのバイオマスの消費量であります約5kWの/ Tのパワーは、0.1mm以下のプロセスは、20kWを/ Tに必要な必要電力がそうであるので、籾殻の燃焼のための粒子包括的な経済評価の無制限ではない場合、または妥当な粒度を選択します。
バイオマスの燃焼を完全に評価するために、'11 -12 '燃焼特性指数Pを導入して、
Pインデックス火焼けおよび総合指数にハル米の燃焼特性を反映し、値Pより大きい、籾殻の燃焼特性が良好である。昇温速度、粒子サイズ及び籾殻燃焼のサンプルのサンプルの重量変化特性は、特定のインデックスを持っている説明しました燃焼特性指数の効果は、粒子サイズの減少と共に増加する。 [9]燃焼特性指数Pは、3種類の籾殻それぞれについて算出した。[13].
2.2粒子径が伝熱に及ぼす影響
原料の面で吸熱から、粒子径は原料の伝熱面積を増加、減少、および一般的な、小さな粒子サイズの急激な吸熱加熱を、容易さ、熱伝達係数が大きい場合、粒子と周囲温度減衰の間の温度差初期値が1％のとき、すなわち、粒子温度と周囲温度が実質的に熱平衡に達するのに要する時間は、粒子サイズと以下の関係を有する。
したがって、粒子サイズが減少し、粒子の温度上昇時間が減少すると同時に、粒子サイズが減少し、熱伝達係数が増加すると、Zheng Qiayuは述べている。 [14]したがって、粒子サイズは、有益な燃焼原料を減少させる。循環流動床の研究では、熱伝達係数は、プローブ増加のボール径と減少することを見出しました。
燃焼材料の粒状感を低減するという点で天然の状態で原料の側面（即ち、熱火災条件）から、その欠点を有する。放熱の粒子サイズは影響を受けるが、対流冷却が、小径とされていません逆に増加した [15]材料の温度が減少するように、燃焼に資するものである。固定床で燃焼させることによって作られた原料の同じ種類の、低酸素状態の原料は、燃焼を助長しないように、粒子サイズは、かさ密度、気孔率の低減、抵抗が増加し、減少しその原理は非常に単純ですが、より多くの議論は、通常、亡命の熱伝達係数とヌッセルト基準に次のような関係を持ってここで燃焼すると対流の影響に焦点を当てました..：
粒子の数を増加させる、粒子径、比表面積の増加を抑えつつ、互いに粒子間の衝突の確率を増加させる、原料粒径dを小さくすると、Nuは非常に減少ガイドライン、物理的パラメータは、λは、増加したα実質的に一定であります一方では粒子サイズが小さくなる強化熱伝達、原料、放熱量Qfの燃焼を促進する; Qsがある周囲環境の熱放散を有する一方、原料自体、Qf値> Qsを、燃焼物質の多くの熱の放出、温度に上昇：Qf = Qsのとき、原料の燃焼は熱を放出し、比較的安定した状態の原料を熱バランスさせる。
しかし、対流熱伝達係数が十分大きい場合、Qf[15].
、熱が単位質量当たりに放出されるバイオマスの低発熱量が同じ粒子サイズでは、原炭を調製蓄熱材の半分だけはある、石炭よりもはるかに小さい場合に大量の熱現象を停止しやすいバイオマス図2は、流動床内の籾殻C殻燃焼温度プロファイルであり、図から分かるように、低い温度依存籾殻、比較的安定であり、籾殻と温度が一定の瞬間に到達するがcは1000年℃、米が最大温度を超えた船体が、温度変化が、最低温度が既にオフ状態で、200℃未満である。熱分解の観点から、より速度大きい籾殻C殻、脱揮のレートの熱分解を高速、殻Cの高温短時間ように。Cよりも全体的に、籾殻燃焼条件の殻良好であるため、実際の燃焼装置では、フィードは、高温炉ホールに冷たい状態から入り、初期であります燃焼原料を継続した場合しかし、ガスの熱になる煙道、より粒状の温度を上昇させるために、高温の煙道ガスは、この時点でより小さな粒子サイズ、より短い加熱時間は、急速な材料を助長している原料を加熱する燃焼温度に到達します小さな、より多くの熱が原料の燃焼を完了させるために助長されていません、機械的な不完全燃焼の出発物質の損失を追加します。
2.3粒径コークス燃焼効果
籾殻燃焼プロセスは、2つの燃焼プロセスガスの燃焼速度は、固体燃料の速度よりもはるかに大きい、及び燃焼米が船体主に時間の長さによって、コークスの燃焼を決定される揮発性およびチャー燃焼に分けることができる。高揮発分を殻、析出高速で、完全燃焼が短い十分な酸素を必要とし、分析した揮発性コークスは、酸素との反応を阻止すること、途中で包み、コークス籾殻のため、比較的遅い燃焼。酸素と炭素の反応が可能な4つ以下れます：
これら4つの反応機構の種類、及びWurzbacher Wicke特に以上1100℃の温度、より低い温度で4明らか反応において、炭素の燃焼（4）の反応機構により、そのような結論を作り、ドキュメント「15」に導入されます。温度が457〜897℃であり、以下の式、二種類の間の生成物比：
ここで炭素還元反応をこの温度で起こらない、677℃を平均した。計算された比を得ることが3.4であり、CO大きな割合は、（3）殻の反応に従って、主にカーボン燃焼反応は明らかです実際の用途では、燃焼温度は一般に800〜900℃に制御され、燃焼反応は主に反応3に基づいている。
原料の粒子径が小さくなり、比表面積が大きくなり、単位質量あたりの炭素の質量反応率が大きくなる。 [16]比表面積は、接触面積が増加し、それによって炭素の燃焼反応を高める、単位体積当たりの酸素の混合を増強するために増加される。炭素の酸素表面拡散、可燃性ガスを、一方でブロックすることにより、一方の炭素表面の燃焼によって低減され灰、原料粒子を遮断する、炭素ブロックの燃焼中に形成された灰は、酸素の有利拡散において、小さいカーボン粒子の微細化は、炭素の物質移動係数の表面への酸素の拡散を向上させることができます [17]したがって、原料粒子のサイズの減少は、コークスの燃焼にとって有益である。
3つの結論
（1）理解TGA殻により、揮発性のより短い分析時間の量と完全脱揮の温度を低下さより小さい粒径、より速い燃焼速度、コークスの粒径燃焼の小さな、より速い速度は、バーンアウト材料は、短い時間であり、粒子サイズが小さいが、より大きな熱伝達係数、すぐに燃焼するために必要な時間に達するであろう温度、原料の速度も短いが、減少粒子サイズ同じことは、原料の熱放散量を増加させ、粒度がある閾値dよりも小さくなると、過剰な熱放散のために消滅する。
（2）経済の粒子サイズの選択は、プロセスは必要な粒子サイズの原料が小さい場合、それは5kWの10〜20ミリメートル消費電力のバイオマス粒子径を処理するために、大きな電力消費を必要とする/。考慮すべきです約t、0.1mm以下に処理する場合の周りに20kWを/ Tに必要に必要な電力。そのしきい値を設定するためにこのように処理すべき物質の粒径および経済結合選択。
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