Yu Juan 1Yu Hongliang 2Qi Jing 2Li Qing2
(1. Estación Provincial de Gestión de Plantas Forestales de Liaoning, Shenyang 110036, China; 2. Instituto de Investigación de Gestión Forestal de Liaoning, Dandong, Liaoning 118002, China)
Resumen: El papel utiliza tamiz vibratorio mecánico de alta frecuencia y calorímetro de cono para probar el rendimiento de los pellets de biomasa de cáscara de arroz. Los resultados muestran que la capacidad de transporte y almacenamiento de los pellets de biomasa de cáscara de arroz están en línea con los estándares de combustible de pellets de biomasa. El rendimiento es similar al del carbón en bruto, y el rendimiento ambiental es mejor que el del carbón en bruto. Puede cumplir plenamente con los requisitos como fuente de energía alternativa y tiene un gran potencial de utilización como energía de biomasa.
La energía de biomasa es una fuente importante de energía renovable. La energía de biomasa puede complementar en gran medida la escasez de energía convencional. En comparación con otras tecnologías de energía de biomasa, la tecnología de combustible de pellets de biomasa es más fácil de lograr en producción y uso en masa. La conveniencia de usar partículas de biomasa es comparable a la del gas, combustible, etc. El uso de residuos agrícolas y forestales, como cáscaras de arroz, astillas de madera, paja, etc., para producir pellets de combustible es uno de los beneficios económicos y sociales de la energía de biomasa. Entre los productos de pellets de biomasa, los gránulos de cáscara de arroz son un producto emergente. En comparación con otros tipos de productos de gránulos de biomasa, los gránulos de cáscara de arroz tienen una gama más amplia de materias primas, precios más bajos, mejores efectos de formación y procesos de producción más simples. Muy buenos beneficios económicos, ecológicos y sociales.
En la actualidad, la investigación sobre el rendimiento de los productos de gránulos de cáscara de arroz se encuentra todavía en fase de exploración y se ha desarrollado continuamente con el surgimiento de nuevas tecnologías y nuevos instrumentos. Como fuente de energía alternativa, el uso de partículas de energía de biomasa se ha vuelto ampliamente aplicable. La premisa importante: en este documento, la criba vibratoria mecánica de alta frecuencia y el calorímetro de cono se utilizan para probar el rendimiento de los pellets de biomasa de cáscara de arroz, a fin de proporcionar una base para el desarrollo y la aplicación industrial de la tecnología de combustible de pellets de biomasa de cáscara de arroz.
1 materiales y métodos de prueba
1.1 Ensayos de materiales e instrumentos.
Material de ensayo: pastilla de biomasa de cáscara de arroz, cilíndrica, especificaciones: longitud 80 mm, diámetro 8 mm.
Instrumentos: cribas vibratorias mecánicas de alta frecuencia (Dandong Longchang Machinery Manufacturing Co., Ltd.), calorímetro de cono (empresa del Reino Unido FTT).
1.2 método de detección
Preparación de la muestra: utilizando cáscara de arroz como componente de materia prima, se produjo un producto moldeado de pellets de biomasa de cáscara de arroz y se seleccionó la calidad de moldeo para la prueba de rendimiento.
Utilice pruebas de rendimiento:
1 Prueba de rendimiento de transporte: la criba vibratoria mecánica de alta frecuencia se utiliza como dispositivo de prueba para medir la tasa de desperdicio mecánico del producto granular. El diámetro del tamiz de la criba vibratoria es de 5 mm. Se colocan 5 kg de producto de pellets de biomasa de cáscara de arroz en la criba vibratoria para alta frecuencia. El tratamiento de vibración, el tiempo de tratamiento de vibración es de 2 horas. Una vez finalizado el tratamiento de vibración, se mide la calidad del producto granular restante en el tamiz vibratorio y se calcula la tasa de desecho mecánico del producto granular. La fórmula de cálculo específica es la siguiente:
2 Pruebas de almacenamiento, eficiencia térmica y desempeño ambiental: de acuerdo con ISO5660-1. Primero, los pellets de biomasa de cáscara de arroz se disponen de manera uniforme, se colocan en la caja de prueba de combustión y la caja está cubierta. Las especificaciones de la caja de muestras son 100 mm × 100 mm. Luego, coloque la caja de prueba de combustión en la tabla de combustión del calorímetro de cono, encienda y queme. Cuando finalice el proceso de combustión, detenga la medición y registre los datos de la prueba.
2 resultados de prueba y análisis
2.1 Rendimiento de transporte
Como producto, los gránulos de energía de la biomasa de la cáscara de arroz se transportan inevitablemente. En el proceso de transporte, los productos de los gránulos de biomasa de la cáscara de arroz están sujetos a diversos grados de golpes y vibraciones, y algunas partículas con baja fuerza de unión se romperán en polvo. Por lo tanto, el rendimiento de los productos de pellets de biomasa se ve gravemente afectado. La fracción de desecho mecánico de los productos de pellets se determina principalmente por la fuerza de unión de las materias primas, por lo que puede utilizarse como un índice para caracterizar el rendimiento de transporte de los pellets de biomasa de cáscara de arroz. Se puede conocer a partir de los datos de prueba (Tabla 1). La tasa de chatarra mecánica de las bolitas de biomasa de cáscara de arroz es del 2,5%, lo que satisface plenamente los requisitos de rendimiento de transporte de los productos granulares.
2.2 Rendimiento de almacenamiento
El rendimiento de almacenamiento de partículas de este estudio se refiere principalmente a si las partículas de biomasa de la cáscara de arroz son fáciles de provocar incendios durante el almacenamiento y amenazan la producción segura. Los indicadores de rendimiento específicos incluyen el tiempo de ignición y la tasa de liberación de calor.
El tiempo de encendido, también conocido como tiempo de inducción de encendido, es el tiempo requerido para detectar el producto desde el inicio del encendido hasta el encendido. Este indicador puede medir la estabilidad térmica del producto. Se encontró que el tiempo de encendido de las partículas de biomasa de la cáscara de arroz es superior a 85S. Similar a la mayoría de las maderas, la estabilidad térmica es segura.
La tasa de liberación de calor es la tasa a la que se libera el calor por unidad de área de superficie después de que el combustible se enciende bajo la intensidad de radiación de calefacción externa establecida. Este indicador se puede usar para evaluar el rendimiento de seguridad contra incendios del material. Cuanto mayor sea el valor máximo, en un incendio, Cuanto más fácilmente el material acelera la propagación de la llama. Utilizando el calorímetro de cono para medir la velocidad de liberación de calor de las partículas de biomasa de la cáscara de arroz, la velocidad de liberación de calor de las partículas de biomasa de la cáscara de arroz aumenta rápidamente después de ser encendida, a 305S. Pico, y puede estar a 100kW / m 2La velocidad de liberación de calor más alta anterior se mantiene durante un período de tiempo más largo. Después de la detección, el valor efectivo de la velocidad de liberación de calor de las partículas de biomasa de la cáscara de arroz es 138.9 kW / m. 2, cerca de la mayoría de la madera, en un rango seguro.
2.3 Rendimiento térmico
De acuerdo con los datos de prueba en la Tabla 1, el valor calorífico del pellet de biomasa de cáscara de arroz es superior a 18003.2kJ / kg, mientras que el valor calorífico del carbón crudo es generalmente alrededor de 20934kJ / kg. Esto indica que el valor calorífico del pellet de biomasa de cáscara de arroz es cercano al del carbón crudo. Cumplir plenamente con los requisitos de eficiencia térmica de las fuentes de energía alternativas.Además, la relación de contenido de ceniza producida por la combustión completa de pellets de biomasa de cáscara de arroz (<13% )远小于原煤燃烧后所产生的灰分含量比率(>25%). El valor efectivo de la cantidad de monóxido de carbono (CO) liberado durante la combustión es de 0.02 kg / kg, que es el valor efectivo (0.06 kg / kg) de la cantidad de monóxido de carbono (CO) liberado al quemar carbón. Esto indica que bajo las mismas condiciones de combustión Las partículas de biomasa de la cáscara de arroz se queman completamente en comparación con el carbón crudo, la pérdida de energía térmica es pequeña y el contenido de ceniza liberado es menor.
2.4 Desempeño ambiental
2.4.1 Rendimiento de emisión de hollín
Este estudio utiliza principalmente la oscuridad del humo (grado Lingeman) para evaluar la concentración del humo emitido durante la combustión del combustible. El indicador se divide en 0 (todo blanco) a 5 grados. En condiciones estándar, Ringermann 1 grado ( Grado) tiene una concentración de hollín equivalente a 0.25 g / m 3, 4 grados (nivel) equivalente a 2.3g / m 3, 5 grados (nivel) es equivalente a 4 ~ 5g / m 3Los "Estándares de Emisión de Polvo de Hornos Industriales" de China (GB9078.88) estipulan que la negrura del horno de carbón en las áreas urbanas no debe exceder la clase 1 de Lingeman, y las otras áreas no deben exceder de 2, y el horno de petróleo no debe exceder de 1 nivel. En la Tabla 1 se puede observar que la negrura del humo de los gránulos de biomasa de cáscara de arroz es inferior al grado 1. Cumple plenamente con las regulaciones de China sobre emisiones de hollín.
2.4.2 Rendimiento de emisión de carbono
El rendimiento de la emisión de carbono del combustible de pellets de biomasa de cáscara de arroz se refiere principalmente al dióxido de carbono (CO). 2Y la liberación de gas monóxido de carbono (CO). Entre ellos, el valor efectivo de la emisión de monóxido de carbono es de 0.02kg / kg, y el dióxido de carbono es un tipo de gas de efecto invernadero, sus emisiones masivas han causado el efecto invernadero más preocupante del mundo. Sin embargo, como combustible orgánico, la liberación de dióxido de carbono durante la combustión es inevitable, y las partículas de biomasa de cáscara de arroz como fuente de energía alternativa no se salvan.
Como se puede ver en la Tabla 1, el dióxido de carbono (CO) liberado durante la combustión de los pellets de biomasa de cáscara de arroz 2El valor efectivo de la cantidad es 1.42 kg / kg. El dióxido de carbono liberado durante la quema de carbón crudo (CO) 2El valor efectivo de la cantidad es 2.6kg / kg, que es casi el doble que el de las partículas de biomasa de la mezcla. Además, el carbón crudo también produce dióxido de azufre (SO) durante la combustión. 2), los óxidos de nitrógeno y otros gases contaminantes, y las partículas de biomasa están completamente libres de estos problemas de contaminación.
3 conclusiones
En esta prueba, se probó el rendimiento de detección de los pellets de biomasa de cáscara de arroz y se obtuvo el importante índice de caracterización de su rendimiento. El rendimiento de utilización de los productos de pellets de biomasa de cáscara de arroz es excelente, y algunos indicadores son mejores que el carbón crudo, especialmente los indicadores de desempeño ambiental. Las emisiones de monóxido de carbono (CO) son solo de 0.02kg / kg, el dióxido de carbono (CO) 2La emisión es de tan solo 1,42 kg / kg, que es mucho menor que la del carbón en bruto. Sus indicadores de rendimiento y emisiones de contaminación pueden satisfacer plenamente los requisitos de las fuentes de energía alternativas, lo que indica que los productos de pellets de energía de biomasa de cáscara de arroz tienen grandes perspectivas de utilización.
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