THERMAL PERFORMANCE OF ROTARY DRUM TORREFACTION REACTOR

Abstract

The heating rate and energy balance of a small scale rotary drum torrefaction reactor were investigated. The steel rotary drum with a diameter of 0.35 m. and length of 0.80 m. was constructed. The shell was made from steel and had a diameter of 0.60 m. and length of 0.90 m. The ceramic fiber with a thickness of 0.05 m. was installed between the rotary drum and the inner surface of shell. Liquid Petroleum Gas (LPG) was used as heat source. The 4.0 sawdust of kg was loaded into the rotary drum for each experiment. The rotation speed of drum was controlled at 3.75 RPM. The flue gas temperature was set at 300, 500, and 700 °C. It was found that when the flue gas temperature was increased from 300 °C to 700 °C, the fraction of shell wall heat loss (Q1) and useful heat (Quseful) tended to decrease from 12.37% to 6.33% and 59.69% to 50.91%, respectively. In contrast, the fraction of stack heat loss (Q2) increased from 27.94% to 42.76%. The increase of flue gas temperature resulted in the increase of stack heat loss and the decrease of shell wall heat loss and also useful heat. The thermal efficiency of reactor slightly decreased from 59.69% to 50.91% when flue gas temperature was increased from 300 °C to 700 °C. The heating rate increased from 7.29 °C/min to 21.35 °C/min when the flue gas temperature was increased from 300 °C to 700 °C. The increase of heating rate resulted from the increase of average useful heat rate and flue gas temperature.

งานวิจัยนี้ศึกษาอัตราการให้ความร้อนและสมดุลพลังงานของเตาทอรีแฟคชั่นชนิดดรัมหมุน ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.35 เมตร และยาว 0.80 เมตร เปลือกหุ้มของเตานั้นสร้างจากเหล็กที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.60 เมตร และยาว 0.90 เมตร ชั้นฉนวนที่ใช้เซรามิกไฟเบอร์หนา 0.05 เมตร ติดตั้งระหว่างดรัมหมุนและผิวด้านในของเปลือกหุ้ม แหล่งให้ความร้อนในงานวิจัยนี้คือ ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) แต่ละการทดลองนั้นจะบรรจุขี้เลื้อยลงไปในดรัมหมุน จำนวน 4 กิโลกรัมใช้ความเร็วรอบของเตา 3.75 รอบต่อนาที ทำการแปรค่าอุณหภูมิห้องเผาไหม้ที่ 300, 500 และ 700 °C ผลการวิจัยพบว่าเมื่ออุณหภูมิของห้องเผาไหม้เพิ่มจาก 300 °C ถึง 700 °C สัดส่วนของพลังงานความร้อนสูญเสียที่เปลือกหุ้ม และพลังงานความร้อนที่นำไปใช้ในการทอรีแฟคชั่นมีแนวโน้มลดลงจาก 12.37% ถึง 6.33% และ 59.69% ถึง 50.91% ตามลำดับ สำหรับสัดส่วนพลังงานความร้อนที่สูญเสียที่ปล่องไอเสียมีค่าเพิ่มขึ้น จาก 27.94% ถึง 42.76% ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิห้องเผาไหม้เพิ่มสูงขึ้น จึงส่งผลให้เกิดพลังงานความร้อนสูญเสียที่ปล่องมีค่าเพิ่มขึ้น และพลังงานความร้อนสูญเสียที่เปลือกหุ้ม และพลังงานความร้อนที่นำไปใช้ในการทอรีแฟคชั่นมีค่าลดลง สำหรับประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเตาทอรีแฟคชั่นชนิดดรัมหมุนมีค่าลดลงจาก 59.69% ถึง 50.91% เมื่ออุณหภูมิในห้องเผาไหม้เพิ่มขึ้นจาก 300 °C ถึง 700 °C นอกจากนี้พบว่า อัตราการให้ความร้อนเพิ่มขึ้นจาก 7.29 °C ต่อนาที เป็น 21.35 °C ต่อนาทีเมื่ออุณหภูมิในห้องเผาไหม้เพิ่มขึ้นจาก 300 °C ถึง 700 °C การเพิ่มขึ้นของอัตราการให้ความร้อนเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของความร้อนที่นำมาใช้ในการทอรีแฟคชั่นเฉลี่ยและอุณหภูมิไอเสียจากการเผาไหม้ที่มีค่าเพิ่มขึ้น