热载体与生物质粉混合物的特性分析与实验研究

为确定快速热解反应器的设计参数,必须对热载体与生物质粉混合物的堆密度和滑动摩擦系数进行研究。为此,以石英砂和木粉为研究对象,对其不同质量比的混合物进行了实验研究,并对实验结果进行了分析。实验表明:热载体与生物质粉质量比在1:3～25:1之间时,混合物堆密度、滑动摩擦系数与热载体质量份数、热载体理论体积系数存在一定的线性关系。这些数据为热解液化工业示范装置的设计提供了依据。

燃生物质固硫型煤有机热载体炉节能措施及自动控制

分析了燃生物质固硫型煤有机热载体炉的立式圆形盘管型、卧式管架型、卧式方箱盘管型的结构型式,讨论了有机热载体炉的节能减排措施,研究了空气型、热水型、蒸汽型的烟气余热回收装置的结构形式,探讨了有机热载体炉的自动控制及安全保护,包括检测显示、自动调节、操作控制、信号保护及联锁等。

固体热载体加热生物质的闪速热解特性

为研究固体热载体加热条件下生物质的热解挥发特性,在一竖直下降管模拟实验台上,利用粒子图像测速技术对陶瓷颗粒与生物质粉的混合流动规律进行了实验研究,分析了生物质颗粒在下降管内停留时间的计算方法。利用固体热载体加热下降管生物质热解实验装置,在400、450、500℃热解温度对玉米秸秆进行了热解实验,并在下降距离分别为100、400、700、1 200 mm位置处对热解炭粉进行了采样,利用灰分示踪法计算了其热解挥发程度。重复性实验表明各工况下的实验数据具有很好的重复性。通过实验数据与一级动力学模型的对比,发现二者之间差距较大,而在耦合生物质颗粒的运动规律后,实验数据与动力学模型吻合较好。

生物质和惰性颗粒二组分混合物的最小流化速度

实验发现纯锯末不能在流化床中流化，锯末中加入惰性固体颗粒构成锯末／玻璃珠、锯末／沙子双组分混合物可实现流化．研究了不同粒径、不同配比混合物的流化规律．已有的预测双组分混合物最小流化速度的公式不能应用于锯末／玻璃珠、锯末／沙子双组分混合物．同时研究了球形、椭圆形菜籽的最小流化速度，并研究了不同粒径菜籽与不同粒径沙子在不同比例下的最小流化速度。

生物质热解固体热载体高温烟气加热装置设计与试验

固体热载体加热生物质是生物质热解制取生物油的工艺手段之一。为解决固体热载体间接加热方式升温慢、效率低问题,设计了一种流化床生物质燃烧的热烟气直接加热固体热载体装置,分析了其结构与原理,开展了固体热载体升温性能和流化床燃烧器的燃烧特性试验研究,并对试验结果进行了热平衡分析。结果表明:流化床高温烟气加热陶瓷球热载体的平均热能利用率为66.3%,流化床燃烧生物质粉产生的高温烟气能够满足热载体加热装置对热源的需求,热载体加热器内的热量传递方式主要是对流换热。陶瓷球热载体与加热器内高温烟气的对流传热系数为475 W/(m^2·℃)。研究对结果对解决生物质热解液化技术中的固体热载体加热升温关键问题具有重要指导意义。

不同配比生物质粉与煤粉混合物的高压密相气力输送压降实验研究

在自主研发的高压密相气力输送实验台上进行不同配比的生物质粉与煤粉混合物的输送实验,对比分析输送不同物料时,直管和弯头等管段的阻力特性,研究结果表明生物质粉与煤粉混合物在此系统上可以稳定、可控输送。在固气体积比μv相差不大的情况下,直管和弯管的压降随着表观气速的增加而增大;表观气速相同时,粉体中煤粉配额增大,各管段压降随之增大。此外,根据Barth附加压力损失理论,运用量纲分析法,考虑气体与粉体密度以及输送几何条件等对压降的影响,得到了各管段的压降回归公式,此公式有较好的预测效果。

生物质混合物与褐煤共热解特性的试验研究

选取秸秆、稻壳、玉米芯、木屑、沙柳枝和叶、旱柳枝和叶、紫花苜蓿、芦苇、碱草等13种农业和林业废弃物、草木类等生物质，按相同比例混合为生物质混合物，采用热重分析仪分析研究该生物质混合物与某典型褐煤在不同混合比例下的共热解特性，计算了生物质挥发分析出终止温度并合理定义了褐煤挥发分析出温度。热解试验表明：不同比例的生物质混合物与褐煤在共热解过程中，热解产物的产率基本等于单独热解生物质和褐煤的产率加权平均值；生物质混合物的比例在20％～400％时，褐煤挥发分析出温度低于褐煤单独热解时挥发分析出温度，生物质中的高碱金属和CaO含量及H／C比较大等因素的存在具有一定的促进作用；生物质混合物的比例在50％以上时，由于生物质密度较小且易软化，阻碍煤挥发分的选出和扩散，使褐煤挥发分析出温度显著高于褐煤单独热解时挥发分初始析出温度，生物质对褐煤热解有抑制作用。

生物质惰性颗粒混合物的混合分离特性

在D99mm×1000mm的圆柱流化床中，选用不同粒径的沙子／锯末、沙子／菜籽双组分混合物，研究了不同沉积组分含量，尤其是富沉积组分情形下床层表观气速、静床高度对流化床二组分混合物的混合与分离的影响．实验结果表明：静床高度对生物质惰性颗粒混合物分离指数无影响，沉积组分适宜的粒度及床层高和表观气速有利于生物质惰性颗粒混合物的混合．

程序升温下生物质混合物热解过程试验研究

采用美国PE公司生产的Pyris-1 TGA热重分析仪对稻壳和糠醛渣的混合物在惰性气氛 (N2)条件下进行热解实验研究。结果表明:该生物质混合物热解过程分为水分析出阶段、主要热解反应阶段和继续脱除挥发分阶段;热解过程中挥发分析出量与混合比比例具有较好的规律性,说明混合物热解具有稳定性,同时混合比对其热解特性有一定的影响;升温速率对混合物的初始热解温度、失重高峰时的温度及热解终止温度均有影响。最后用Coats-Redfern积分法,在反应活跃期计算得到糠醛渣和稻壳混合物热解过程的动力学参数。

转锥式生物质热解装置中热载体加热炉理论计算

结合燃油燃气锅炉和气力输送的设计理论与方法,自行设计制造一种新型的热载体加热装置,以解决生物燃油制备过程中热载体的加热问题,为该项技术的推广应用奠定基础。

转锥式生物质热解装置中热载体加热炉设计计算

介绍了一种新型热载体加热炉的设计方法和计算过程,结合燃油燃气锅炉和气力输送的设计理论与方法,自行设计制造一种新型的热载体加热装置,以解决生物燃油制备过程中热载体的加热问题,为该项技术能够推广和实际应用奠定基础。

旋转锥式生物质热解系统及热载体动力学研究

：生物质是一种可再生的能源资源，通过热解液化技术可将生物质（木屑、秸杆、稻壳及甘蔗渣等）有机废弃物液化为生物质油．本文介绍了自行设计的以旋转锥反应器为核心的闪速热解系统及反应器的工作原理，并对热载体在反应器内的动力学进行了分析．该系统可确定热载体在旋转锥不同锥角、不同旋转角频率ｗ下，足以影响生物质油产率的重要参数一一固体滞留期ｔ，为反应器的设计提供了极为方便的计算方法．

生物质热解反应器中热载体传热实验——基于V形下降管式热解反应器

热载体与生物质粉在下降管式反应器中的传热过程十分复杂,为了简化研究,设计制作了V形下降管实验装置,在未加入生物质粉的条件下,进行了热载体与V形下降管式热解反应器的换热实验。在热载体喂入反应器的初温分别为50,60,70℃时,测量了反应器系统的温度及热载体离开反应器时的最终温度,测定了热载体与空气的对流换热系数。结果表明:热载体离开反应器时的终温、管壁温度和管内空气温度均呈指数函数变化,管壁和空气的温度变化滞后于热载体终温的变化;热载体初温升高时,管壁热流量和空气热流量增幅相同;热载体与空气的对流换热系数随空气温度的升高而增大。

煤／生物质混合物共热解时的热行为

利用热解重量分析法（TGA）研究不同比值（10：90、20：80、30：70、50：50）煤／生物质混合物共热解时的热行为。选择的煤试件为次烟煤，生物质试件为木材废物和麦杆。已发现热解时产生三种热现象。前两种现象中生物质热解占主要地位，第三种现象是在较高温度下发生，它与煤热解有关联。热解时未发现煤与生物质有相互作用。已发现混合物比值为20：80时具有最低的激活能，

流化床生物质惰性颗粒混合分离特性

在Φ99×1000mm的圆柱流化床中，选用不同粒径的沙子／锯末、沙子／菜籽体系，研究了不同沉积组分含量，尤其研究了生物质、惰性颗粒在富沉积组分情形下床层表观气速、静床高度对流化床二组分混合物的混合与分离的影响。结果表明静床高度对分高度无影响，沉积组分适宜的粒度及高表观气速有利于流化床二组分混合物的混合，可使混合度达到87％。

固体热载体催化气化生物质或褐煤制富氢气体工艺

一、产品和技术简介:自行开发的一种针对褐煤或生物质的新型固体热载体催化气化制富氢气体工艺,已申报公开中国发明专利。该工艺装置主要由移动床气化器和提升管燃烧再生器组成。其反应循环过程的核心是以催化剂为热载体,利用褐煤或生物质气化产生的半焦、催化剂积炭在提升管再生器中与空气燃烧产生的热量加热催化剂,同时实现催化剂再生;

生物质三组分二元混合热解特性研究

采用TG-FTIR-MS研究了生物质三组分二元混合热解过程的失重特性和小分子气体逸出规律。结果表明二元混合组分热解过程降低了热解反应开始温度。纤维素与半纤维素混合热解过程热解反应受到抑制,热解失重率降低,H2、CH4和H2O产量减小,CO和CO2产量增加。木质素和半纤维素在混合热解过程中存在协同效应,促进热解反应进行,H2产量增加,然而其他小分子气体产物的生成被抑制,协同效应的效果更有利于可冷凝挥发分产物生成,这种效应随着半纤维素比例增大而减弱。半纤维素和纤维素在整个热解过程表现出相互抑制的效果,其小分子气体产物产量减小,但随着纤维素比例增大,影响减弱。

下降管生物质热裂解液化反应器设计

以固体热载体加热工艺原理设计开发了一种新型下降管生物质快速热裂解液化反应器。详细阐述了反应器中的陶瓷球热载体换热器、颗粒喂料器、反应管、颗粒分离及热裂解气冷却系统等主要组成部件的结构,并对各部件的性能进行了试验测试。试验结果表明,热载体的温度与喂料速率控制精确,热载体与炭粉颗粒分离完全;空心锥喷嘴非常适合生物质热裂解气体产物的喷淋冷却,当喷嘴孔径为4.0 mm、液体压力为0.2 MPa时雾化效果最佳,利用该喷淋冷却方式时秸秆类生物质热裂解生物油的收集率达到43%。

生物质化学链气化串行流化床二元物系冷态实验研究

搭建了生物质化学链气化串行流化床冷态模型,考察了木粉与石英砂二元物系在不同工况下的流化特性,结果表明,木粉单独实现流化较为困难,稳定流态化操作范围也较小;石英砂木粉二元物系,随着石英砂含量的增加,流化状态持续改善,稳态流化操作范围增大,当石英砂含量超过70%时,该二元体系流化状态接近石英砂;石英砂木粉二元混合体系物料循环量及颗粒平均速度随着表观气速的增加而持续增大。