연소 공기의 다른 온도를 사용하여 배출 제어

개요

열원의 많은 제조 업체의 노력은 화학적으로 열에 연료에 결합 된 에너지 변환의 최대 효율을 달성하는 것입니다. 따라서 연소 과정을 간소화하고 연소 중 방출 형성을 최소화 할 필요가 있습니다. 이 논문은 연소 바이오 매스의 열 성능 및 방출 매개 변수에 대한 연소 공기 온도 분석을 제공합니다. 종이의 두 번째 부분에서는 작은 열원에서 배출의 형성에 다른 덴 드로 매스의 영향을 평가 합니다. 측정 된 결과는 연소 공기의 온도 조절이 바이오 매스의 연소로 인한 배출 농도에 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.

1. 소개

유럽 연합의 주요 의도는 에너지 절약과 재생 가능 자원의 잠재력을 이용하는 것이다. 슬로바키아에서 가장 유망한 재생 가능 에너지 원은 바이오 매스 인 것 같습니다. 그것의 사용은 중요성이 커지고 있습니다. 바이오 매스의 가장 일반적인 형태는 나무,조각 또는 나무 폐기물로. 재생 가능한 연료의 연소 과정에서 오염 물질은 대기로 생성되고 인간의 건강에 부정적인 영향을 미친다. 가장 많이 모니터링되는 오염 물질은 미립자 물질,일산화탄소,질소 산화물 및 이산화황입니다.

연소 중에 방출되는 배출은 주로 기체 및 미립자 오염 물질로 구성됩니다. 목표는 배출량이 대기 오염의 상당 부분을 차지하기 때문에 이러한 물질의 농도를 허용 가능한 수준으로 줄이는 것입니다.

고체 입자는 보일러의 연소실에서 연도 가스 스트림으로 혼입된다. 미립자 물질(오후)은 그을음,무기 물질(회분)및 유기물(비 휘발성 가연성)로 구성됩니다. 입자는 재,비휘발성 및 가연성 검댕에 의해 굴뚝 가스로 수입됩니다.

연료 연소 중 미립자 물질 형성은 화염 온도,연소 반응물의 조성 및 농도,반응 영역 내의 체류 시간을 포함한 많은 요인에 의존한다. 연소로부터 오후 형성이 완전히 이해되지 않지만,이 과정은 핵 형성 및 응축 메커니즘을 모두 포함하는 것으로 의심된다.

연소 중에 형성된 입자의 크기는 형성 및 산화 영역에서 소요되는 시간에 따라 달라집니다. 바이오 매스 배기 입자의 크기는 0.01 이하에서 100 이하까지 다양합니다. 그러나 대부분의 바이오 매스 연소 에어로졸은 일반적으로 직경이 1,000 미터보다 작습니다.

오늘은 호흡기로 침투 할 수있는 입자(공기 역학적 직경)미만 10 의 크기에 지불 가장 큰 관심이다. 이 분획의 입자는 대기의 크기,메커니즘,구성 및 거동에 따라 두 그룹으로 나뉩니다.

첫 번째 그룹은 화학 반응 핵 생성,입자의 표면에서 생성 된 기체 방출의 응축 또는 가장 미세한 입자의 응고로 인해 발생하는 2.5 미만의 입자로 구성됩니다.

두 번째 그룹은 2.5 에서 10 사이의 크기 범위의 입자를 만들었습니다.2198>

직경이 2.5 이하인 가장 미세한 입자는 인체 건강에 가장 큰 해를 끼치는 것으로 간주됩니다. 그들은 폐 깊은 곳에서 예금하고 세포의 재생산을 막습니다.

나무의 각종 유형에는 매우 오후의 생산에 영향을 미치는 온도의 발열량과 재 녹는 행동과 같은 다른 구성 그리고 재질이 있습니다.

이 작품에서 실험 측정을 수행 하 고 작은 열 소스에서 덴 드로 매스의 다른 유형의 연소 하는 동안 오후 형성에 초점을 맞춘. 방출 매개 변수에 대한 1 차 연소 공기의 다양한 온도의 영향도 평가됩니다.

2. 배출 매개 변수 측정

오염 물질 배출 측정 방법은 원칙적으로 미립자 물질과 기체 물질의 측정으로 나눌 수 있습니다. 방법 및 측정 원리는 유체 매체의 방출 특성을 기반으로합니다. 미립자 물질을 측정하는 방법 중 하나가 아래에 제시되어있다.

중량 측정 방법. 중량 측정 방법은 탐침에 의하여 교류 가스의 표본 추출을 가진 수동 단 하나 방법입니다. 그것은 측정 단면의 여러 지점에서 샘플링 하 여 중간 농도의 결정 및 그들의 후속 중량 평가 기반으로 합니다. 고체 오염 물질은 일반적으로 외부 필터에 의해 분리됩니다.

대표 샘플링은 등유키네틱 조건 하에서 프로브 적합한 형상 및 정확한 속도를 샘플링하여 수행된다.

연도 가스 중 미립자 물질의 농도는 표준 조건에 적용되며 습식 또는 건식 연도 가스에 대해 결정될 수 있습니다. 체적 가스 계량기에서 취한 샘플의 측정 된 부피는 표준 조건,즉 101325 의 압력 및 온도로 변환되어야합니다. 그러므로,측정된 표본의 온도 그리고 압력은 가스 미터의 앞에 측정됩니다.

누적 수집은 단면 평균 농도에 제공 할 수 있지만 농도 프로파일은 제공 할 수 없습니다. 샘플 가스의 유속 또는 유량은 예를 들어 조리개 트랙 및 가스 계량기에 의한 총 수집 된 가스 양에 의해 등유 동성 조건을 보장함으로써 측정됩니다.

중량 측정법에서,대표적인 샘플의 채취는 유동 가스로부터 적절한 형상의 프로브에 의해 실현된다.

미세 미립자 결정에 대한 증가하는 요구 사항을 충족시키기 위해 다단 충격기 프로브가 이러한 실험에 사용되었습니다. 충격 장치 별거 체계는 3 단계 충격 장치에 있는 단단한 방출을 여과하고 분리하기 위하여 예정됩니다. 장치의 구조는 고체 요소 오후 10 오후 2,5(그림 1)의 병렬 분리를 할 수 있습니다.

중량 측정 방법의 장점은 단순성과 상대적으로 낮은 샘플러 비용입니다.

3. 실험 측정

열원으로 조각 나무의 연소를 위해 설계 6 킬로와트에서 평가 벽난로를 사용 하였다. 연소실의 바닥은 화격자 및 재 폭포 컨테이너 얹어. 연소실에 접근은 높은 방열 유리로 윤이 나는 문을 통해서 입니다.

3.1. 연소 공기의 냉각/가열

연소 공기 흡입구의 온도를 변경하는 것이 1 차 연소 공기에서 수행되었다. 열교환기는 연소 공기의 난방/냉각을 위한 1 차적인 항공 보급의 관에 폐쇄됩니다. 이 방법은 원하는 온도 수준으로 가열/냉각 된 들어오는 1 차 연소 공기의 온도입니다. 최소한의 급기 온도가 -5°C 점차적으로 증가 최대 40°C 의 온도상승 측정 사이에 있었 5°C 고에 의해 규제 열교환기,뒤에있는 팬에서 높습니다. 열 교환기에 대한 온도 제어는 순환 온도 조절기에 의해 보장되었습니다.

가열/냉각 공기 공급을위한 실험 스탠드의 계획은 그림 2 에 나와 있습니다.

연소 과정의 질을 평가하기 위하여는,가스 구성은 해석기에 의해 측정되었습니다.

3.2. 덴드로매스

실험 도중,나무의 다른 유형은 또한 시험되었습니다. 모든 측정 지속 1 시간 약에 연소 1,5 연료 킬로그램. 실험 측정을 위해 표 1 에 나열된 다음 유형의 목재가 사용되었습니다.

3.3. 2 차 공기의 위치

현대 수정은 가열 효율의 증가와 방출 농도의 감소를 허용합니다. 배출량은 여러 요인에 의해 영향을받을 수 있습니다. 중요한 요소 중 하나는 2 차 연소 공기의 위치입니다.

실험 열원에는 다음과 같은 공기 흡입구가 있습니다:(1)1 차(정면)—화격자와 재떨이를 통해 연료를 향한 공기 흐름,(2)2 차(뒷면)—굴뚝을 통해 정상적으로 빠져 나가는 잔류 가연성 가스를 사용하는 공정. 또한 연소 공정의 개선에 기여하고,배출을 감소,앞 유리를 불고 막힘을 방지하는 데 사용—효율성이 증가하고,따라서 낮은 연료 소비,(3)차(상단)이있다. 벽난로는 조각 나무의 연소를 위해 설계되었습니다(그림 3 참조).

이 작업에서는 2 차 공기 흡입구의 다른 위치를 조사했습니다. 목표는 공기 흡입구의 위치가 미립자 물질의 형성에 영향을 미칠 때마다 평가하는 것이 었습니다.

4. 결과 및 토론

측정 중 다음 배출량의 농도가 기록되었습니다.

4.1. 공기 온도가 방출 형성에 미치는 영향

벽난로에 공급되는 1 차 연소 공기의 온도는 냉장 순환기의 설정 온도를 변경하여 다양합니다.

1 차 연소 공기의 다른 온도는 기체 방출 및 미립자 물질의 형성에 영향을 미친다.

그림 4 는 1 차 연소 공기의 설정 온도에 따른 이산화탄소 측정 결과를 보여줍니다.

가장 높은 평균 이산화탄소는 유입공기의 35%로 기록되었고,공급공기의 15%에서 가장 낮은 평균값인 3.20%로 기록되었다. 이산화탄소 대형은 1 차적인 연소 공기의 온도 증가와 함께 증가하는 추세가 있습니다.

그림 5 는 일산화탄소 측정 결과를 보여줍니다.

가장 높은 평균값은 7193 밀리그램·엠−3 에 도달했고,10,000 밀리그램·엠−3 에 기록되었고,30,000 밀리그램*엠-3 의 가장 낮은 평균값에 도달했다. 결과는 일산화탄소의 대형에는 1 차적인 연소 공기의 온도 증가와 함께 줄이는 추세가 있다는 것을 나타냅니다.

실험 열원에 대한 1 차 연소 공기의 상이한 온도에 대한 형성의 의존성은 그림 6 을 나타낸다.

측정 된 가장 높은 평균값(111.65 밀리그램·엠−3)은 10 밀리그램 씨에서 달성되었고,가장 낮은 평균값은 20 밀리그램 씨에서 80.16 밀리그램·엠−3 으로 측정되었습니다. 생산은 1 차 연소 공기의 온도가 증가함에 따라 감소하는 경향이 있습니다.

1 차 연소 공기의 온도에 따른 오후 농도의 결과는 그림 7 과 8 에 나와 있습니다.

연소 공기의 온도 변화에 따른 미립자 물질의 측정은 최대 농도에 도달했습니다. 최소 농도 오후 방출 35 에서 생성되었습니다.

4.2. 다른 유형의 덴드로매스

작업의 두 번째 부분은 고체 입자의 형성에 대한 다른 덴드로매스의 효과를 다룬다. 방출의 발생은 열원에서 점화되는 연료의 유형에 의해 크게 좌우됩니다. 모든 연료는 서로 다른 특성과 화학 성분을 가지고 있으며,이는 궁극적으로 연소 과정,실제 배출량 및 회분 함량에 영향을 미칩니다. 실험 측정 하는 동안 동일한 연소 조건,즉,1 차,2 차 및 3 차 공기의 균일 한 공급,굴뚝(12 펜 실바 니 아)에서 동일한 압력 및 연료의 1.5 킬로그램의 최대 복용량을 확보 했다.

모든 종류의 목재에 대해 30 분 동안 미립자 측정을 실시하였다. 이 시간 동안 각 샘플에서 필터에 오후를 캡처했다. 이들은 이후에 수분을 제거하고 무게를 측정했습니다. 미립자 물질의 농도는 측정 전후에 필터의 차이 중량에 의해 결정되었다. 가장 많은 양의 미립자 물질이 나무 껍질과 너도밤 나무를 가진 자작 나무의 측정에서 관찰되었습니다(그림 9).

4.3. 2 차 공기의 다른 위치

마지막 부분은 미립자 물질의 형성과 관련하여 2 차 공기 흡입구의 가장 효과적인 위치를 나타냅니다. 세 공기 입구 위치의 영향을 분석 하였다.

도 10 에는 측정된 미립자 물질 농도의 최소값과 최대값이 나와 있다. 모든 완전 개방 연소 공기에 대한 오후 측정 농도에 도달 21 밀리그램*엠-3. 오후 최소 농도 두 번째 행에 보조 공급의 참여와 함께 등록 되었다,어디만 13,09 밀리 그램*엠-3 측정 되었다.

그것은 오후 측면에서 두 번째 행을 통해 연소 공기를 공급하는 것이 유리하다는 결론을 내릴 수있다.

5. 결론

이 작업의 목적은 배출 매개 변수에 대한 1 차 연소 공기 온도의 영향을 입증하는 것이 었습니다.

1 차 연소 공기의 온도에 따른 배출 결과는 가장 적합한 온도 설정을 나타내지 않습니다. 각 유형의 방출에 대해 1 차 연소 공기의 다른 온도에서 가장 낮은 값에 도달했습니다.

고체배출의 실험적 측정에서,오후 최저값의 관점에서 연소공정에 1 차 연소공기를 35 의 온도에서 공급하는 것이 바람직하다는 것이 명백하다.

일산화탄소의 생산은 이산화탄소(이산화탄소)의 높은 생산을 희생시키면서 온도가 상승함에 따라 감소한다고 주장할 수 있다. 공동의 형성은 여러 가지 요인에 의해 영향을 받으므로 측정 중 다른 농도는 연소 공기의 온도 변화에 기인 할 수 없습니다.

이 연구 작업에서는 연소 과정에서 미립자 물질의 형성에 대한 다양한 유형의 수지상 물질의 영향에 대한 분석이 수행되었습니다. 측정 결과는 연료의 유형이 연소 과정 및 미립자 물질의 형성에 상당한 영향을 미친다는 것을 나타냅니다. 이 현상은 서로 다른 유형의 덴드로 매스의 서로 다른 특성과 화학적 조성에 의해 크게 영향을받습니다.

나무껍질이 없는 자작나무의 경우,오후 가장 낮은 값을 측정하여 장작껍질이 고체 입자의 형성에 상당한 비중을 두고 있음을 시사한다.

측정 결과는 장작의 유형이 열원의 방출 매개 변수에 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.

컴퓨터 모델링은 더욱 강력 해지고 발전하여 인기를 얻고 있습니다. 새로운 공정 설계,플랜트 스케일 업,개조 및 오염 물질 제어와 같은 분야에서 연소 엔지니어를 지원하는 매력적인 도구로 부상하고 있습니다. 따라서 미립자 물질 형성의 수치 시뮬레이션은 향후 연구에서 수행 될 것입니다.

이해 상충

이 논문의 출판에 관한 이해 상충은 없다.

승인

이 작품에 의해 지원되었 베가 아니다. 1/1353/12 고 후원하는 프레임에서의 프로그램 OPV-Podpora kvality vzdelávania a rozvoj l’udských zdrojov v oblasti technického výskumu a vývoja v priestore modernej vedomostnej spoločnosti ITMS26110230117.