เตาเผาไหม้ชีวมวลแบบฟลูอิดไดซ์เบด

Fluidized-Bed Biomass Combustion Furnace

Name: อภิชัย เทอดเทียนวงษ์

keyword: เตาเผาไหม้ชีวมวล

Abstract: วิทยานิพนธ์นี้ได้นำเอาเตาเผาฟลูอิดไดซ์เบดมาใช้เผาเชื้อเพลิงชีวมวล เพื่อศึกษา ถึงผลของอัตราส่วนระหว่างอากาศกับเชื้อเพลิง ความเร็วอากกาศในการฟลูอิดไดซ์ และขนาดของ ทรายที่ใช้เป็นเบดที่มีผลต่อการเผาไหม้ และยังได้ศึกษาเกี่ยวกับการถ่ายเทความร้อนระหว่างเบดกับ ท่อน้ำรับความร้อน ทั้งนี้เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ต่อการออกแบบที่ถูกต้องยิ่งขึ้นในขั้นต่อไป การวิจัยประกอบด้วย 1) การศึกษาออกแบบและสร้างเตาเผาฟลูอิอไดซ์เบดแบบ ต่อเนื่อง 2) การทดสอบการทำงานของเตาเพื่อรักษาสภาวะการเผาไหม้ที่เสถียรและต่อเนื่องได้ และ 3) การทดลองเก็บข้อมูลเกี่ยวกับประสิทธิภาพการเผาไหม้และกาาถ่ายเทความร้อน จากการ ทดลองพบว่า เมื่อค่าของอัตราการป้อนเชื้อเพลิงเปลี่ยนไป จะได้ค่าที่แตกต่างกันของค่าอัตราส่วน ระหว่างอากาศกับเชื้อเพลิงที่เหมาะสมต่อการเผาไหม้ที่สมบูรณ์และให้อุณหภูมิสูงสุดคือ อัตราส่วน ที่เหมาะสมของอัตราการป้อน 3 กิโลกรัม/ชั่วโมง จะเป็น 9:1 ถึง 10 : 1 และของอัตรา ป้อน 4 กิโลกรัม/ชั่วโมงจะเป็น 8.5: 1 เทียบเป็นปริมาณอากาศมากเกินพอประมาณ 50 - 80 เปอร์เซ็นต์และความเร็วอากาศมีค่าประมาณ 2 - 4 เท่าของความเร็วต่ำสุดในการฟลูอิดไดซ์ (ประมาณ 85 เซ็นติเมตร/วินาที) ทั้งนี้เพราะอัตราการป้อนเชื้อเพลิงที่สูงกว่าจะให้อุณหภูมการ เผาไหม้สูงกว่า จึงทำให้การเผาไหม้ที่สมบูรณ์เกิดขึ้นที่อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงต่ำกว่า นอก จากนี้ยังพบว่าทรายที่มีขนาดเล็ก (40-50 เมช) จะทำให้การเผาไหม้ที่สมบูรณ์และอุณหภูมิสูงสุดที่อัตรา ส่วนระหว่างอากาศกับเชื้อเพลิงต่ำกว่าของทรายขนาดใหญ่ (30-40 เมช) ซึ่งจะลดการสูญเสีย ความร้อนไปกับก๊าซร้อนที่ออกจากเตาเผาได้ จากการศึกษาการถ่ายเทความร้อนในเตาเผาฟลูอิด ไดซ์เบด พบว่าค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนระหว่างเบดกับท่อน้ำรับความร้อนมีค่าเพิ่มขึ้นตาม ความเร็วอากาศและขนาดทรายที่เล็กกว่าจะให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูงกว่าทรายขนาด ใหญ่ และพบว่าค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนให้แก่ท่อน้ำในเบดมีค่าอยู่ในช่วง 190 - 260 วัตต์/เมตร2 เคลวิน ซึ่งสอดคล้องกับค่าที่คำนวณได้จากสมการของ Dow และ Jakob (23) ซึ่งจะเห็นว่าการถ่ายเทความร้อนให้ท่อน้ำในเบดมีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูงกว่าการ ถ่ายเทความร้อนระหว่างก๊าซร้อนกับท่อน้ำประมาณ 23 เท่า ท้ายที่สุดได้นำข้อมูลที่ได้ไปออกแบบระบบเตาเผาฟลูอิดไดซ์เบดขนาดใหญ่ โดยมีกำลัง การผลิตไอน้ำประมาณ 2800 กิโลกรัม/ชั่วโมง และทำการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์ พบว่า เตาเผาฟลูอิดไดซ์เบดมีค่าใช้จ่ายทั้งหมดต่อปีต่ำกว่าของเตาเผาชีวมวลแบบอื่นๆ รวมั้งเตาเผา แบบอื่นที่มีกำลังการผลิตเท่ากัน

Abstract: A combustion biomass in fluidized-bed furnace was studied in this work. First, the effects of air to fuel ratio, fluidizing velocity and sand size (bed material) on the combustion process was studied. Then, a heat transfer between the fluidizing bed and the immersing tube bundle was also studied. The data obtained can be used for scaling up the combustion system in actual design. This research was carried out in three main steps: 1) designing and building of the experimental fluidized bed combustion system, 2) starting-up and test-running the designed system to obtain stable and continuous operation, and 3) taking data concerning the combustion efficiency and the heat transfer. The experimental results show that the air to fuel raios required for complete combustion, where the .maximum bed temperature was obtained, vary between 8.5 : 1 (50 \ excess air) for the fuel rate of 4 kg/hr and 9.0 : 1 (80 \ excess air) for the fuel rate of 3 kg/hr. The higher fuel rate gives higher bed temperature, and thus the amount of excess air required for complete combustion is lower. The sand bed with smaller size (40-50 mesh) gave higher combustion efficiency for the maximum combustion temperature was obtained at lower air to fuel ratio than that was required for the bed with larger sand size (30-40 mesh). Data obtained from the heat transfer experiments show that the heat transfer coefficient between the bed and the immersing tube bandle increases with increasing air rate but decreases with increasing sand size. The values of the coefficient determined are in the range of 190-260 W/m2K which is quite consistent with those calculated from the correlation of Dow and Jakob(23). When comparing to the heat transfer coefficient between flue gas and the tube bandle, the above valves are about 23 time higher. Finally, the data and information obtained were applied to designing and economic evaluating of a scaled-up fluid-bed biomass combustion system having a capacity of 2,800 kg steam/hr. It was found that this new energy generation system required less total yearly operating cost (including capital related cost) than those of other types of biomass furnaces as well as the coal-fired system.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด.

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: โสฬส สุวรรณยืน

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2528

Modified: 2553-10-17

Issued: 2553-10-13

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: CHE75

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเคมี

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE75ab.pdf	52.07 KB	116	2024-08-08 13:47:06
2	CHE75.pdf	4.16 MB	331	2025-12-12 08:59:17

ใช้เวลา

0.034209 วินาที