生物质成型颗粒燃料气化锅炉的设计研究

根据生物质成型颗粒燃料特性及燃烧规律,通过详细的热工计算设计了生物质成型颗粒燃料气化锅炉。锅炉采用往复炉排,增强了炉膛燃烧强度,高的炉膛高度使得锅炉气化燃烧的程度增加,从而提高了锅炉的燃烧效率和热效率。

生物质成型颗粒热解特性的实验研究

目前生物质层燃锅炉在我国得到了较快发展,其使用的燃料多为生物质成型颗粒。为了对生物质成型颗粒燃料特性及层燃特性进行深入分析,应用TA热重分析仪和大颗粒热重实验台,对秸秆和木屑两类成型颗粒进行了热解特性的实验研究。实验结果表明:生物质成型颗粒热解起始温度低、析出的挥发分高,同时不同颗粒粒径对热解过程有一定的影响。最后通过热分析动力学方法计算得到热解反应动力学参数。

成型生物质颗粒与砂混合的初始流化风速研究

为了研究成型生物质颗粒与砂混合物的流化特性,在一个小型冷态鼓泡床试验台上进行一系列试验,得到不同砂粒径、不同掺混比下成型生物质颗粒与砂混合的初始流化风速。结果表明,混合物的初始流化风速随砂的粒径和生物质掺混比的增加而增加。提出一种适合计算生物质颗粒与砂混合物初始流化风速的方法,该方法可以预测生物质与砂混合物的初始流化风速。

基于Pro/Mechanica的新型生物质颗粒成型机箱体结构分析及优化

将生物质可移动柱塞式环模颗粒成型机结构参数输入到Pro/Mechanica模块中,通过CAE技术对成型机箱体的虚拟结构模型进行有限元分析,研究其应力和变形情况,并对影响其力学性能的结构参数进行灵敏度分析,建立了箱体质量最轻时的数学模型。通过优化计算,得到使结构达到最佳力学性能时的参数值,并根据优化结果对原始设计进行了改进,使箱体质量减轻了22.98%,既节省材料,又使结构更加安全可靠,同时也缩短了产品开发周期,降低了生产和试验成本。

生物质固体成型燃料加工生产线及配套设备

针对目前中国生物质原料复杂多样,以及生物质固体成型燃料加工过程中存在系统配合协调能力差、原料适应能力差、生产率低等问题。该文采用模辊式成型原理,研发设计了有强制喂料系统的成型机以及配套设备,采用二次粉碎工艺以及连续喂料与调制喂料相结合的混配工艺,提出了能够适应多种生物质原料特性的固体成型燃料生产工艺路线,建立了生物质固体成型燃料生产线。试验检测结果表明,采用生物质固体成型燃料生产线的每小时生产率比单机状态下提高了17.3%,经济效益提高13.3%,成型率达到98%,堆积密度和颗粒密度也明显高于单机,达到了设计要求。实现了规模化、连续稳定生产,有利于中国生物质固体成型燃料产业化的发展。

生物质颗粒燃烧器的设计与性能测试

针对生物质颗粒燃烧器燃烧不充分及燃烧效率低等问题,设计了一款小型生物质颗粒燃烧器。该燃烧器换热量为0.5 t/h,进料量为20kg/h,并采用三次配风系统,设置7个配风口。本研究对小麦、玉米、水稻3种作物的秸秆制成的生物质颗粒燃料进行了锅炉换热试验。试验结果表明:小型生物质颗粒燃烧器采用的三级配风系统配风均匀分布,满足燃料的充分燃烧;3种颗粒燃料燃烧效率均在95%以上,最终的结渣率均不超过5%,燃烧产物达到环保标准。该设计为生物质颗粒燃烧器的应用与推广提供了理论依据。

木屑压缩成型颗粒圆周表面形貌分形参数研究

精确地表达生物质成型颗粒圆周表面粗糙形貌是生物质成型机关键部件摩擦磨损机理分析及磨损预测研究的关键。选择原料为混合木屑的生物质成型颗粒,在直径6 mm、颗粒度1~3 mm、含水率11%、密度1.2 g/cm^(3)的条件下,测出其圆周表面形貌及轮廓数据,利用成型颗粒圆周表面粗糙形貌所具有的统计自相似性和标度不变特性,采用盒子计数法、结构函数法、变差法3种方法分别计算出成型颗粒圆周表面的分形维数D和分形特征参数G,再根据W-M分形函数,建立生物质成型颗粒圆周表面粗糙形貌的分形函数模型,进行了数值模拟。结果表明:木屑压缩成型颗粒圆周表面粗糙度均值为1.45μm时,D的均值约为1.6,G值约为2.24×10^(-5)m。分形模型对木屑压缩成型颗粒圆周表面的粗糙形貌模拟准确合理,所测得的分形参数准确;在测定分形维数D的过程中,盒子计数法的计算精度相对更高。本研究为重构准确可信的生物质成型颗粒圆周表面粗糙形貌数字化模型,实现成型颗粒圆周表面与成型模具接触状态仿真分析奠定基础。

稻壳成型颗粒化学链气化过程中机械强度演化特性

生物质成型颗粒相对较小的比表面积和较大的颗粒尺寸使其在化学链气化过程中的破碎行为直接影响挥发分脱出速率和碳转化率。为研究稻壳成型颗粒在化学链气化过程中的机械强度演化,建立能够控制气化时间的鼓泡流化床反应器,分别在不同气化温度、流化风量等条件下收集到15~180 s气化后的稻壳焦炭样品,对其表面形貌及机械强度进行了表征。结果表明:稻壳焦炭样品表面形貌呈现由孔隙到不规则裂痕的演化趋势,剧烈传热传质下,稻壳成型颗粒内外因挥发分快速释放形成巨大压力差,载氧体由裂痕向颗粒内部渗透,显著促进了颗粒结构的破坏;此外,减小成型颗粒质量,热量传递和挥发分脱出速率得到改善,但体表面积的减小限制了成型颗粒与床料的碰撞和磨损,机械强度相应提高。