Xiao Yi Road, Liu Zhen primeira, Guodong Yan, Xu Min, SUN
Resumo: A casca de arroz Exemplo investigados os efeitos de diferentes arroz diâmetro casca de partícula do coeficiente de transferência de calor sobre as características de pirólise e de combustão, a combustão do coque, a utilização de TG / análise diferencial termogravimétrica DTG6200 térmica diferente de pó de partículas tinha uma casca de arroz quente experiências de solução, obtidos com diferentes TG, DTG, curva de DTA. os resultados mostraram que o tamanho de partícula menor que casca de desvolatilização baixa for a temperatura, mais curto o tempo de deposição, o coeficiente de transferência de calor é aumentada, aumentando a taxa de aquecimento, a favor de combustão, mas também pequenas partículas, enquanto aumentando o grau de perda de calor, quando o diâmetro de partícula é menor do que a dimensão crítica, propensos a falhar fenómeno influenciadas pelo processo de combustão de tamanho de coque das partículas, o tamanho de partícula é reduzido, a velocidade de reacção é acelerada de combustão, combustão encurtar o tempo, em favor de queima.
A biomassa é uma energia renovável ideal, devido à sua universalidade, renovável, limpeza e atenção das pessoas [1-8]Biomassa vasta gama de nosso país é um grande campo agrícola, a produção anual de matéria palha materiais em cerca de 600 milhões de toneladas, principalmente em palha de milho (28,7%), palha de trigo (25,4%) e palha de arroz (14,3%)[9-10]Por conseguinte, o seguinte estudo de biomassa é um resíduo para os fins da cultura.
No, muitos matéria-prima presente para a investigação de pirólise, mas pouco pesquisa sobre as características de combustão de biomassa relatado. A biomassa forma complexa, a densidade de pequeno valor, baixo poder calorífico, o que faz com que seja difícil utilizar o carvão e biomassa misturado tecnologias de queima, as tecnologias de combustão de biomassa, tais como granulação alguns relatos, enquanto o dispositivo também combustão directa de biomassa de combustão directa de biomassa raramente relatada principalmente queimador bocas fogão e eficiência da caldeira de combustão é baixo, resultando em desperdício de energia ..; tecnologia de combustão melhora grandemente a eficiência da combustão, da caldeira de combustão primária com uma fornalha de caldeira de leito fluidizado queima e uma camada, de preferência, num leito fluidizado e adaptabilidade do combustível de biomassa.
A combustão de combustão em leito fluidizado com maior diferença comum é que, quando a combustão em partículas estado bruto, o processo de combustão em leito fluidizado de partículas de reactor de leito fluidizado são troca e calor. Isto combustão directa de combustão da biomassa é muito adequado para esta experiência casca de arroz como o objecto de estudo, resumidos por estudo do efeito da combustão das partículas de biomassa para fornecer uma base para a concepção do leito fluidizado, e isto proporciona uma referência vantajoso para a utilização da energia da biomassa.
1 características do casco de arroz
1.1 Características Físicas
A casca de arroz é uma superfície áspera, há uma pequena falha na forma de um material bobina oca, geralmente, um comprimento de cerca de 10 mm, tem o maior diâmetro de 2 ~ 3 mm. A Tabela 1 e a Tabela 2 (ANÁLISE As suas principais características físicas da análise elementar industrial casca feita Jinan origem periferia). casca e outras propriedades muito semelhantes a da palha, a principal diferença é que os componentes de cinza de casca de arroz são substancialmente SiO 2, então casca de arroz também é extraído SiO 2Uma das melhores matérias-primas de biomassa.
1.2 Propriedades quimicas
Por os dados das Tabelas 1 e 2, pode ser visto, a densidade de pequena casca de arroz, componente N em casca de arroz, o teor de S é muito baixo, a dessulfurização de gás de combustão e desnitrificação não há necessidade de considerar o teor de voláteis problema de casca de até mais de 70%, indicando fácil de inflamar, mas também ilustra o calor libertado pela queima de casca de arroz de combustão principal volátil, assim, para biomassa de casca de arroz, queima situação volátil afecta directamente a eficiência de combustão a uma grande extensão. Esta série de características da casca de arroz requer atenção especial ao usá-la.
2 Efeito do tamanho de partícula nas características de combustão
2.1 Efeito do tamanho de partícula na pirólise
Tome três casca de tamanho de partícula diferente, onde o seu comprimento para distinguir tamanho de partícula, um comprimento de casca de arroz 8 ~ 10 milímetros, um comprimento b casca de 0,5 ~ 2 milímetros, farelo de comprimento c 0,01 ~ 0,05 milímetros. Modelo usando TG / DTG6200 termogravimrica diferencial analisador térmico, intervalo de temperatura: temperatura ambiente ~ 1100 ℃, sensibilidade de massa: 0,2 g, taxa de aquecimento 50 ℃ / min, casca de arroz obtida a, b, c das curvas de TG, DTA e DTG, tal como Como mostrado na Fig. 1. Pode ser visto nas curvas que a combustão do casco é dividida em três estágios.
A fase de análise da água (AB), esta fase é principalmente a fase de análise de água, e pode ser visto que há um pico claro entre o segmento AB, que representa a taxa máxima de análise de água. , em geral, a temperatura à qual DTG tomar 0,1 mg / min = a temperatura de desvolatilização, precipitado sob a atmosfera de oxigénio na combustão do clube volátil logo coque queimar fase (dE), pode ser visto a partir da figura, seja A mudança da curva TG ou DTG no segmento FG é relativamente fraca, especialmente a curva DTG é mais evidente, portanto, a queima de coque na casca de arroz é relativamente lenta.
Como pode ser visto a partir dos dados na Tabela 3, três tipos de casca de arroz temperatura de desvolatilização e a temperatura desejada Ta alcançar o valor máximo de precipitação joio> Tb> Tc, isto é, como o tamanho das partículas diminui, cascas de arroz desvolatilização temperatura diminui, enquanto que o tempo necessário também é reduzido; combustão volátil e combustão de precipitação pode ser dividido em duas fases, o gás mais rápida velocidade de combustão, o tempo necessário para a combustão é muito maior do que o tempo de precipitação, de modo que pode ser tempo de queima aproximadamente negligenciável . a quantidade de dados a partir da tabela 3 é precipitado a partir da casca de um tempo de desvolatilização é 1,61 vezes a casca b, c é 1,64 vezes de cascas de arroz, cascas de arroz, indicando a sua desvolatilização partícula vez é influenciado, Como as partículas diminuem a volatilização, o tempo de análise é reduzido, a temperatura do casco de arroz c é a mais alta, também devido ao seu pequeno tamanho de partícula.
A casca de arroz e b parâmetros c substancialmente semelhante, um paretro de diferen extremamente grande cascas de arroz, cascas de arroz, em parte, porque um tamanho grande de partículas, não é favorável para a combustão e, por outro lado, pode ser visto que, quando a casca de arroz partícula pequena para uma certa extensão, e, em seguida, reduzir a influência da sua combustão de tamanho de partícula casca ou pirólise gradualmente enfraquecida, enquanto o processo de casca de tamanho de partícula mais pequeno iria requerer maior consumo de energia, o processo é agora de 10 20 mm de diâmetro consumo de biomassa ~ potência de cerca de 5 kW / t, se o processo para 0,1 milímetros ou menos, a potência necessária necessária para 20kW / t ou assim. Portanto, para a combustão de casca de arroz não é ilimitada com partículas avaliação econômica abrangente para selecionar uma granularidade razoável.
Para avaliar completamente a combustão da biomassa, o índice característico de combustão '11-12 'P foi introduzido para descrever:
P Índice reflete as características de combustão da casca de arroz em fogo queimar e índice abrangente, maior será o valor P, as características de combustão de casca de arroz explicou melhor. Taxa de aquecimento, tamanho de partículas e alteração de peso amostra de uma amostra de características de combustão de casca de arroz tem um determinado índice O efeito do índice de características de combustão aumenta com a diminuição do tamanho das partículas. [9]O índice de características de combustão P foi calculado para cada um dos três tipos de casca de arroz e o resultado foi Pa.[13].
2.2 Efeito do tamanho de partícula na transferência de calor
A partir da absorção de calor, em termos de matéria-prima, o tamanho da partícula é reduzido, aumentando a área de transferência de calor de matérias-primas, e facilita o aquecimento endotérmico rápida, no tamanho das partículas em geral, pequena, o coeficiente de transferência de calor é grande quando a diferença de temperatura entre as partículas e o decaimento temperatura ambiente até Quando o valor inicial é de 1%, ou seja, o tempo necessário para que a temperatura da partícula e a temperatura ambiente atinjam substancialmente o equilíbrio térmico tem a seguinte relação com o tamanho da partícula:
Portanto, o tamanho das partículas diminui e o tempo de aumento de temperatura das partículas é reduzido, ao mesmo tempo, o tamanho das partículas diminui e o coeficiente de transferência de calor aumenta, de acordo com Zheng Qiayu. [14]Encontrado que no estudo de um leito fluidificado circulante, o coeficiente de transferência de calor diminui à medida que o diâmetro da esfera da sonda aumenta. Assim, o tamanho das partículas diminui, benéfico matéria-prima de combustão.
Do ponto de vista das matérias primas na condição natural (isto é, condições de incêndio de calor) em termos de redução da granulação do material de combustão tem as suas desvantagens. O tamanho das partículas da libertação de calor não é afectada, mas a convecção de arrefecimento, mas com o diâmetro reduzido inversamente proporcional ao aumento [15], De modo que a temperatura do material diminui, não é favorável para a combustão. Para os mesmos tipos de matérias-primas realizadas por queima num leito fixo, o tamanho das partículas diminui, a densidade a granel, a redução da porosidade, a resistência aumenta, de modo que a matéria-prima em um estado hipóxico, não é favorável para a combustão seu princípio é muito simples, mas mais discussão centrou-se sobre a influência da convecção na queima aqui geralmente têm a seguinte relação ao coeficiente de exílio transferência de calor e critérios de Nusselt ..:
Quando o Diâmetro inicial de material de partículas d é reduzida, as orientações Nu muito reduzidas, parâmetros físicos [lambda] é substancialmente constante, o aumento da α; enquanto que a redução do tamanho de partícula, a área superficial específica aumenta, o aumento do número de partículas, aumenta a probabilidade de colisões entre as partículas umas às outras transferência de calor aumentada, quando o tamanho da partícula é reduzido, por um lado, facilitar a combustão da matéria-prima, a libertação de calor Qf; por outro própria matéria-prima mão com torno dissipação ambiente calor Qs é, quando QF> Qs, a libertação de muito calor de material de combustão, a temperatura aumentada; quando Qf = Qs, com o material de alimentação libertando calor de balanço de calor de combustão, desta vez num estado relativamente estável.
Quando o coeficiente de térmica exilado, mas grande o suficiente para ter Qf[15].
baixo valor calórico da biomassa, o calor é libertado por unidade de massa é muito menor do que o carvão, no mesmo tamanho de partícula, o carvão em bruto é apenas metade do material de armazenamento de calor preparado. Quando uma grande quantidade de calor, a biomassa mais propenso a falhar fenómeno a Figura 2 é um perfil de temperatura c casca de arroz casco combustão em leito fluidizado, pode ser visto a partir da figura, uma baixa arroz dependência da temperatura cascos, é relativamente estável; c embora cascas de arroz e a temperatura atinge um determinado momento 1000 ℃, cascas de arroz ultrapassar a temperatura máxima, mas as alterações de temperatura, a temperatura mínima é inferior a 200 ℃, já no estado de desligado., do ponto de vista da pirólise, a pirólise de casca de arroz c casca de uma taxa maior do que, a taxa de desvolatilização rápida, de modo que a alta temperatura curto período de tempo em casca c. no seu conjunto, uma casca das condições de casca de arroz de combustão melhor do que c. por isso, no equipamento de combustão propriamente dita, alimentação entra a partir do estado frio a uma alta temperatura salões de forno, é o inicial de gás de alta temperatura de combustão para aquecer a matéria-prima, quanto menor o tamanho de partícula neste momento, mais curto o tempo de aquecimento, é propício a material rápida atinge a temperatura de combustão, no entanto, quando a combustão continua matéria-prima para aumentar a temperatura da combustão de calor de gás torna-se, o mais a granulação Pequena, mais dissipação de calor, não é propício para a combustão completa de matérias-primas, Adicionar a perda de material de partida de combustão incompleta mecânica.
2.3 Efeito de combustão do coque de tamanho de partícula
processo de casca de combustão arroz pode ser dividido em voláteis e carvão de combustão 2 combustão taxa de combustão de gás do processo é muito maior do que a taxa de combustível sólido, e arroz queima de cascos é determinada principalmente pela duração da combustão do coque. Husk alto teor de componentes voláteis, o precipitado rápida combustão, completa requer oxigénio suficientemente curta, o coque volátil analisado é enrolado no meio, prendendo a sua reacção com o oxigénio, e, por conseguinte, a combustão relativamente lenta da casca de arroz coque. a reacção do carbono com oxigénio na sequência de quatro possível :
Estes quatro tipos de mecanismo de reacção, e Wurzbacher Wicke fazer tal conclusão, pela combustão de carbono (4) mecanismo de reacção, em especial a temperaturas de mais de 1100 ℃, 4 óbvio reacção a temperaturas mais baixas, é introduzido documento '15' A fórmula para a relação entre as duas relações de produto é a seguinte: Quando a temperatura é de 457 a 897 ° C:
Aqui em média 677 ℃, reacção de redução de carbono não ocorre a esta temperatura. A obtenção da relação calculada é 3,4, CO maior proporção, resulta principalmente da reacção de combustão de carbono de acordo com a reacção (3) casca O ponto de fusão da cinza é relativamente baixo.em aplicações práticas, a temperatura de combustão é geralmente controlada a 800-900 ° C. A reação de combustão é principalmente baseada na reação 3.
O tamanho das partículas da matéria-prima é reduzido e a área superficial específica é grande, e a taxa de reação em massa do carbono por unidade de massa é grande. [16]A área de superfície específica é aumentada para melhorar a mistura de oxigénio por unidade de volume, a área de contacto aumenta, aumentando, assim, a reacção de combustão do carbono. Difusão superficial Oxigénio de carbono, o gás combustível por um lado, pelo bloco, por outro lado, pela combustão de superfície do carvão bloqueio de cinzas, as partículas de matéria-prima é reduzida, a cinza formada durante a combustão de blocos de carbono é pequena, em favor de difusão de oxigénio. refinamento de partículas de carbono, pode melhorar a difusão de oxigénio para a superfície do coeficiente de transferência de massa de carbono [17]Portanto, a redução do tamanho das partículas da matéria-prima é benéfica para a combustão do coque.
3 conclusões
(1) por TGA casca compreendido, quanto menor o tamanho de partícula, o que permite diminuir a temperatura de desvolatilização, completa com a quantidade de tempo de análise volátil mais curto, mais rápida será a velocidade de combustão; coque, o tamanho de partícula do pequena taxa, mais rápido de combustão, o material de neutralização é também o mais curto o tempo, quanto menor o tamanho de partículas, maior é o coeficiente de transferência de calor, a taxa de matéria-prima temperatura atingirá em breve o tempo necessário para a combustão é também mais curto, no entanto, reduzida de tamanho de partícula as mesmas quantidades de matérias-primas irá aumentar o calor, quando o tamanho da partícula é reduzido para menos de um certo fenómenos de calor e chamas excessivas críticos d temporária, irá ocorrer devido à.
(2) selecção do tamanho de partícula da economia deve também ser considerado. Quando a matéria-prima para o processo de tamanho de partícula requerido é pequeno, ele irá exigir um grande consumo de energia, para processar o diâmetro das partículas de biomassa de 10 ~ consumo de energia 20 milímetros de 5kW / sobre t, se o processo a 0,1 milímetros ou menos, a potência necessária necessária para 20 kW / t em torno. Assim, o tamanho das partículas do material a ser tratado e selecção de ligação economia para definir o limiar.
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