生物质流化床气化炉设计及实验研究

发布时间：2020-07-18 17:20

【摘要】：生物质能源是一种重要的一次能源和可再生能源,如何合理、高效、清洁的利用生物质能源已经成为研究焦点。生物质气化技术是一种有前景的处理方法,目前还处于探索阶段。虽然很多学者对生物质气化技术和生物质流化床气化炉进行了不同研究,但是工业化应用的生物质流化床多为焚烧锅炉,生物质流化床气化炉工业化应用还较少。针对这个问题,论文设计了100t/d生物质流化床气化炉,并针对设计的流化床气化炉进行了热力计算；并在已有的流化床实验台上进行了冷态调试实验和生物质焚烧气化实验。本论文开展的主要工作及结论如下：(1)设计了100t/d生物质流化床气化炉,对临界流化风速进行了计算,对炉膛结构、风室结构、布风板开孔率和风帽个数等进行了设计计算,以及对流化床阻力进行了计算。(2)对生物质流化床气化炉进行了燃烧热能平衡和热损失、气化损失和炉膛热力计算。经计算,流化床气化炉的热力总损失为10.05%,热效率为89.95%。其中气化气热值为4.2 MJ/m3,氮气热损失为1.5 MJ/m3。(3)冷态实验发现粒径为0.5 mm的床料(石英砂)质量为1kg时最适合流化床流化,临界风量为36.02 m3/h；物料进料实验发现物料进料速度与调控速率成一次线性关系。(4)在流化床汽化炉上进行了生物质焚烧气化实验。研究了床料(石英砂)质量和玉米芯的粒径对生物质焚烧稳定性的影响。经焚烧实验发现,粒径为0.5 mm的石英砂床料质量为1kg、玉米芯颗粒粒径为5～8 mm时焚烧状态更加稳定。气化实验结果表明,空气当量比(ER)为0.28时,CO和H2浓度最高,分别达到15.01%和3.9%；CO2和02浓度最低,分别为7.87%和4.34%,燃气热值为最高为4.1 MJ/m3；气化温度在700～850℃范围内时,随着气化温度的升高,CH4和CO浓度也在增大,而O2和CO2浓度则下降,燃气热值最高达到5.8 MJ/m3。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK6
【图文】：

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逡逑实验所懫用的原料是农业生物质资源，产自大连市某玉米芯加工企业的玉有沈阳某企业的稻杆成型颗粒，如图４．１所示。物料的工业分析和元素分．１所示。逡逑循环流化床内加入１邋ｋｇ粒径为０．５邋ｍｒｎ的石英砂为床料，此时静床高达到３

设计图,风帽,布风板,设计图

风帽是实现炉腊均匀布风的关键部件。如风帽设计图，在每个风帽上面钻取八个进逡逑风小孔。进风小孔可以加快进风速度，为流化床提供更高的流化风速，有利于床层流化，逡逑而且风帽小孔向下倾斜可以阻止床料泄露。在开孔率为３％的布风板上均勾的安装１０个逡逑风帽，可以保证进风可以均勾分布于布风板之上。逡逑

示意图,风室,后结构,风量

排澄管道内，１ｋｇ石英砂位于炉膛内。将床料投放口关闭，通过控制柜调节风机频率，逡逑控制风量（罗茨风机进风量和引风机抽风量总和）；由小到大调节风量，呈梯度递进，逡逑再通过压力表读取记录实时压力，最终得出风量－压力曲线，如图４．９所示。当风量较小逡逑时，气流通过颗粒间的速度较慢，床层阻力相对较小；随着风量的增大，通过颗粒间缝逡逑隙的气流速度增大，床层阻力也相应的增大；在风量达到一定值时，床内的砂层会翻涌逡逑沸腾，颗粒间的缝隙变大，床层阻力减小；再继续增大风量，床料达到流化状态，这时逡逑随着风量的不断增大压差也会不断增大，通过压差随着风量的变化曲线就可以得出流化逡逑风量和压差的临界值，只是数值表现不同。逡逑通过图４．９可以看出，随着风量的增加，压力曲线呈现不断增长的趋势，当风量增逡逑大到３６．０２ｍ３／ｈ时，压差出现了明显的下降，然后随着风景的增大而增大。３６．０２邋ｍ３／ｈ逡逑就是流化床在此床料质量时的临界风量值。出现压差转折点的主要原因是床料处于固定逡逑状态时

【参考文献】