玉米秸秆粉末闪速加热挥发特性的研究

为了获得生物质在闪速加热条件下的热解挥发特性,引入一套层流炉系统进行实验研究。可变工况参数包括反应加热温度从800K至950K变化,热解停留时间从0.108～0.224s变化。实验材料是粉碎的玉米秸秆,粒径0.117～0.173mm,不作为变量考虑。利用等离子体加热技术,可以保证层流炉内部温度稳定保持在恒定设置数值。工作气体为氩气,流量1.5～2.5m3/h。热解残炭由一个水冷收集器(冷激器)收集,并且利用旋风分离器与气流分离。利用灰分示踪法确定玉米秸秆粉末热解的挥发程度。引入Arrhenius形式的一级挥发反应模型分析实验数据,得到了相应的热化学动力学参数。结果表明,闪速加热热解与慢速热解存在明显不同,与加热速率无关。闪速加热挥发特性对于研究生物质液化机理有重要意义。

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。

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。

固体热载体热解高挥发分烟煤产物分布及性质

以三种高挥发分烟煤为原料，对固体热载体煤热解获得的气、油、焦产物产率、组成和性质进行了考察．结果表明，提高煤与热载体的混合热解温度可使煤气和焦油产率有所增加．热解焦油产率可迭干煤重量的9％-11％，热解焦油可用于提取具有较高附加值的BTX，PCX，萘及脂肪族烃类等产品．热天平燃烧实验结果显示，热解半焦仍具有很好的着火和燃烧特性，随着热解反应温度的提高，燃烧区间向高温区移动，确定了半焦燃烧的反应动力学及其参数．

基于循环灰热载体煤热解的固-固颗粒冷态混合特性

以开发循环流化床(CFB)燃烧/煤热解分级转化工艺为应用背景,为在移动床混合段内利用有限高度空间达到理想的灰/煤混合效果,建立了内置锥面形挡板结构的固-固冷态混合实验装置,并对颗粒的混合特性进行了研究。分别以石英砂和硅胶模拟CFB循环灰和煤,采用挡板重力混合的方法,探究了挡板角度、层数、放置方式(对向和旋转放置)以及物料混合比等因素对混合效果的影响,并与机械混合实验进行了对比。结果表明,在混合过程中颗粒的混合和分散是并存的,旋转放置30°的挡板层数越多,硅胶和石英砂颗粒混合越均匀,混合物料中石英砂比例越高,混合效果越好。通过优化挡板结构及设置方式强化对流混合和剪切混合可明显改善固-固混合效果。虽然与机械混合相比,挡板混合效果略差,但在一定操作范围内仍可满足灰/煤混合热解工艺的要求。

半焦热载体煤热解过程中颗粒混合特性的模拟研究

文章以固体热载体热解煤工艺为研究背景,采用离散单元法对热载体颗粒与煤颗粒在挡板颗粒混合器中的混合过程进行数值模拟研究。探究挡板混合器结构、热载体粒径和热载体与煤的进料比等因素对混合度的影响。结果表明:采用挡板与壁面夹角30°、相邻挡板旋转60°放置的结构可有效提高混合度;由于颗粒的混合与离析同时存在,通过提高煤的进料比,采用0.004 m大粒径热载体可减弱离析影响,增强混合均匀度。