【摘要】：生物质是一种可再生能源,我国生物质资源量巨大却没有得到有效利用同时还造成了一些环境问题。生物质等离子体热解被认为是一种可以高效利用生物质资源的方法。然而生物质由于密度小、动性差、热值低及粘性强等特点,在传统的反应器当中不易流化或需大量空气,不能实现真正的热解或气化燃烧。喷动-流化床具有气固接解效率好、循环效率高的优点,生物质在喷动-流化床中可以实现良好的循环。本课题联合了等离子体、喷动-流化床、生物质各自特点,设计并建立了一套生物质等离子体喷动-流化床热解装置,对装置在常温下的主要流体力学参数,等离子体状态下物料在装置内的流动情况、磨损情况,装置内轴向高度和径向宽度上的温度分布进行了测试研究。通过加入石英砂和改变辅助气体流量,测试不同工况下装置内的温度分布情况,分析体系能量分布情况。 研究结果显示,喷动-流化床常温下的主要流体力学参数与喷动床趋势基本一致,最大喷动高度随粒径的增大而减小,床体与静压箱的共同压降要大于喷动床的单独压降。文章整理出适合本装置的最小喷动速度关联式,作为进一步研究的参考。在等离子体状态下装置内的温度测试显示,反应装置的平均温度为897K,其中上部温度混合较为均匀,各径向宽度上温度梯度较小,而底部温度径向方向上温度梯度较大。加入石英砂可以使装置内温度更为均匀,尤其是可以有效地提高装置底部温度。辅助气体的加入使装置内温度有所降低,但是总体上下降幅度不大。能量平衡计算显示,本装置用于热解反应的能量约占总输入能量的38%。 同时,本课题对等离子体喷动-流化床的工作温度、颗粒循环速率、加热速率以及生物质等离子体喷动-流化床热解模型进行了计算。计算结果显示等离子体的工作温度约为4000K,颗粒循环速率为0.72kg/h,生物质表面加热到等离子体火焰界面温度所需时间大约为0.025s。生物质等离子体热解模型计算结果表明热解物料处于高温区域或颗粒粒径较小时容易达到较好的热解效果,而采用喷动-流化床作为反应器有利于物料直接输送到等离子体高温区域并使颗粒热解完全。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK6
【参考文献】
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