玉米秸秆在流化床中气化焦油生成规律的研究
发布时间：2020-12-09 12:37
化石燃料的过度消耗及其对全球的负面影响导致人们对生物质能的兴趣日益浓厚。气化是一种很有吸引力的清洁能源热化学转化的途径,但在生物质气化过程中,焦油成为制约气化效率的因素之一。焦油在常温下是一种粘稠状液体,除了污染和腐蚀工艺设备,它的形成浪费了生物质气化有效能量的5-15%。降低气化焦油含量,对提高气化效率、延长设备寿命有着积极作用。因此,本文详细研究了不同操作参数对玉米秸秆内循环流化床气化过程中焦油含量的变化及成分的转移机理。首先,以某电厂实际气化炉为原型,设计搭建了内循环流化床气化炉试验台,对风机,给料机、布风板、炉膛等进行设计计算。之后对试验台进行冷态实验及热态运行调试工作,在此过程中,分别对布风板阻力特性、床层高度、给料速率等进行实验,并进行点火与热态运行。经过反复操作,掌握试验台的运行性能,确定该试验台已完全具备生物质气化试验条件。本实验以压缩成型的玉米秸秆颗粒为原料,研究不同操作参数对生物质气化产物的影响。实验结果表明:当床料为煤灰渣,空气做气化剂时,随着温度的升高,CO2、CH4的含量逐渐降低,而H2、CO的含量则出现上升趋势。当床料中白云石的掺混比例增加时,气化反应增强,...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１内循环流化床气化炉系统图??本试验台为小型内循环流化床气化炉试验台，其基本结构如图２－１所示，整个试验??台装置包括给料系统、送气系统、反应系统、冷却处理系统和数据采集系统五个部分
进入密相区前的缓冲段，以满足风压、风速均衡的要求。??要求一次风从风室的侧面鼓入，所以风室则设计成等压风室。在炉体的右上方为内置的??旋风分离器，用来分离烟气和循环物料。旋风分离器出口连接烟道。??为更好的了解和掌握炉膛内的床料和物料的流化状况和温度变化，沿炉膛高度设定??了?９个压力和温度测点，其中风室１个，密相区２个，稀相区３个，干舷区３个，如图??２－２所示，温度和压力分别由“Ｋ”型铠装热电偶和“Ｕ”型管进行检测。??ＰＴ＿ｒｉ＾?ｐＴ??丁??＼｜；??Ｐ?Ｔ?—??图２－２炉膛主体及测点布置图??２．３．２零压点位置的选择??循环流化床锅炉的零压点一般选择在炉膛内，如稀相区与密相区分界处、给料入口??处和炉膛出口点等。零压点上移，炉膛内多数处于正压区域，特别是炉膛底部压力较高，??对炉膛和给料装置的气密性要求较高，一旦密封出现问题，则可能导致给料口出现“井喷??现象”，无法顺利给料，出现给料口堵塞现象。反之零压点位置下移，则对引风机压头的??要求较大。由此可见，零压点的位置选择在炉膛内较为合适［５１］。为防止以上现象产生，??本试验台的零压点选在给料口处，便于给料。??２．３．３炉膛出口的设计??对于炉膛出口，通常有三种型式［５１］，如图２－３所示。??（１）光滑口出口。几乎所有的固体颗粒由于导板的作用随变向气流离开主体，在出??口附近密度没有增加，依然是上浓下稀的常规分布。??（２）平直出口。气固两相流中的固体颗粒一部分随气流离开主床，另一部分在与床??－１２－??
沿壁面返回主床，在壁面附近形成下降的颗粒层，产生颗粒的内循环。这种碰??撞效应使顶部床密度增加，呈现上浓下稀的特点。??（３）凸起出口。凸起高度使得床顶部形成一个空腔，没被气流带出床的固体颗粒，??因惯性进入空腔，在空腔内堆积起来形成一个较浓的区域而易于团聚。聚集的颗粒团沿??壁面回落到主床，形成颗粒的内循环。??由于本试验台将旋风分离器设计到炉膛内部，为更好的实现炉膛内物料的内循环，??所以，炉膛出口设计为凸起型．??ｒ＾＝?「一??１光滑出口?２平直出口?３凸起出口??图２－３炉膛出口类型??２．４布风及配气系统的相关计算??本试验台的给风系统主要由给风机、风道、风室、布风板和流量计五部分组成。其??中布风板的设计尤为重要。布风板的正确设计关系到炉膛内床料、物料的流化和气化效??果。因此，布风板设计是给料系统中最为核心的关键技术之一。??２．４．１布风板的设计及相关计算??作为给风系统中的核心部件，布风板主要由以下作用［５（Ｕ１］；??（１）支撑静止状态的物料：??（２）当一次风通过布风板时，布风板会产生一定阻力，使得小孔风速增大且均匀，??有利于炉膛内物料更好的流化，防止出现流化“死角”。??布风板结构主要有风帽式和平板式两种。本试验台所设计的布风板为平板式，就是??把小孔直接加工在平板上，做工简单，阻力较校本试验台布风板材料为３２１Ｌ型不锈??钢钢板，厚度为５ｍｍ，３０１个直径为１．５ｍｍ的小孔在钢板上呈环形排列，有７６、６４、??４８、３２、３２、１６、１６、８、８?分别平均分布于直径?１８０?ｍｍ、１６０?ｍｍ、１４０?ｍｍ、１２０?ｍｍ、??１００?ｍｍ、８０?ｍｍ、６０?ｍｍ、４０?ｍｍ、２
本文编号：2906872
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１内循环流化床气化炉系统图??本试验台为小型内循环流化床气化炉试验台，其基本结构如图２－１所示，整个试验??台装置包括给料系统、送气系统、反应系统、冷却处理系统和数据采集系统五个部分
进入密相区前的缓冲段，以满足风压、风速均衡的要求。??要求一次风从风室的侧面鼓入，所以风室则设计成等压风室。在炉体的右上方为内置的??旋风分离器，用来分离烟气和循环物料。旋风分离器出口连接烟道。??为更好的了解和掌握炉膛内的床料和物料的流化状况和温度变化，沿炉膛高度设定??了?９个压力和温度测点，其中风室１个，密相区２个，稀相区３个，干舷区３个，如图??２－２所示，温度和压力分别由“Ｋ”型铠装热电偶和“Ｕ”型管进行检测。??ＰＴ＿ｒｉ＾?ｐＴ??丁??＼｜；??Ｐ?Ｔ?—??图２－２炉膛主体及测点布置图??２．３．２零压点位置的选择??循环流化床锅炉的零压点一般选择在炉膛内，如稀相区与密相区分界处、给料入口??处和炉膛出口点等。零压点上移，炉膛内多数处于正压区域，特别是炉膛底部压力较高，??对炉膛和给料装置的气密性要求较高，一旦密封出现问题，则可能导致给料口出现“井喷??现象”，无法顺利给料，出现给料口堵塞现象。反之零压点位置下移，则对引风机压头的??要求较大。由此可见，零压点的位置选择在炉膛内较为合适［５１］。为防止以上现象产生，??本试验台的零压点选在给料口处，便于给料。??２．３．３炉膛出口的设计??对于炉膛出口，通常有三种型式［５１］，如图２－３所示。??（１）光滑口出口。几乎所有的固体颗粒由于导板的作用随变向气流离开主体，在出??口附近密度没有增加，依然是上浓下稀的常规分布。??（２）平直出口。气固两相流中的固体颗粒一部分随气流离开主床，另一部分在与床??－１２－??
沿壁面返回主床，在壁面附近形成下降的颗粒层，产生颗粒的内循环。这种碰??撞效应使顶部床密度增加，呈现上浓下稀的特点。??（３）凸起出口。凸起高度使得床顶部形成一个空腔，没被气流带出床的固体颗粒，??因惯性进入空腔，在空腔内堆积起来形成一个较浓的区域而易于团聚。聚集的颗粒团沿??壁面回落到主床，形成颗粒的内循环。??由于本试验台将旋风分离器设计到炉膛内部，为更好的实现炉膛内物料的内循环，??所以，炉膛出口设计为凸起型．??ｒ＾＝?「一??１光滑出口?２平直出口?３凸起出口??图２－３炉膛出口类型??２．４布风及配气系统的相关计算??本试验台的给风系统主要由给风机、风道、风室、布风板和流量计五部分组成。其??中布风板的设计尤为重要。布风板的正确设计关系到炉膛内床料、物料的流化和气化效??果。因此，布风板设计是给料系统中最为核心的关键技术之一。??２．４．１布风板的设计及相关计算??作为给风系统中的核心部件，布风板主要由以下作用［５（Ｕ１］；??（１）支撑静止状态的物料：??（２）当一次风通过布风板时，布风板会产生一定阻力，使得小孔风速增大且均匀，??有利于炉膛内物料更好的流化，防止出现流化“死角”。??布风板结构主要有风帽式和平板式两种。本试验台所设计的布风板为平板式，就是??把小孔直接加工在平板上，做工简单，阻力较校本试验台布风板材料为３２１Ｌ型不锈??钢钢板，厚度为５ｍｍ，３０１个直径为１．５ｍｍ的小孔在钢板上呈环形排列，有７６、６４、??４８、３２、３２、１６、１６、８、８?分别平均分布于直径?１８０?ｍｍ、１６０?ｍｍ、１４０?ｍｍ、１２０?ｍｍ、??１００?ｍｍ、８０?ｍｍ、６０?ｍｍ、４０?ｍｍ、２
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