热载体与生物质半焦混合颗粒的分离特性研究
发布时间：2020-10-02 10:25
新型V型下降管式热解液化系统以固体热载体陶瓷球为加热方式,能够实现生物质快速升温热解液化。由于反应管内温度很高,生物质粉在进入下降管的瞬间就初步热解为半焦,因此研究陶瓷球与生物质半焦之间的分离更具实际意义。在这一工艺中为了保证实验的持续性及有效地对热载体余热资源进行回收重利用,同时避免半焦颗粒进入热载体换热器后燃烧爆炸,热载体与热解半焦颗粒的分离极为重要。但是目前对于V型下降管系统分离箱内颗粒分离规律研究较少。为了研究陶瓷球热载体与生物质半焦颗粒分离过程,进而获得分离装置实验参数,设计制作了V型下降管冷态实验装置,并利用高速摄影技术和粒子图像测速仪对不同陶瓷球粒径、质量比、抽气位置以及圆形出口和方形出口条件下的颗粒分离规律进行了实验研究。主要包括以下几个方面的研究内容： 首先根据实际热解反应装置的要求对V型下降管分离实验台进行了总体设计,包括喂料系统、抽气系统及分离系统等各个方面。分别对陶瓷球单体颗粒的流动和陶瓷球与生物质半焦混合颗粒流动分离进行了一系列预实验,实验证明,该装置能够保证热载体和生物质半焦颗粒喂料流畅、稳定、均匀,能够满足实验所需要的两种颗粒不同混合质量比的要求。 其次应用PIV和高速摄影技术研究陶瓷球热载体在不同质量比例混合下料时,分离箱内的分离情况,分别改变陶瓷球粒径、出口形状及抽气位置重复进行以上实验,得到陶瓷球和生物质半焦颗粒运动轨迹和其它的运动参数。最后通过颗粒运动轨迹得到分离箱内筛网的尺寸和倾斜角度,这是最重要的一方面。 通过两种不同陶瓷球粒径(2mm、3mm),四种不同喂料比例(30∶1、40∶1、50∶1、60∶1),两种出口形状(圆口、方口)的实验研究,得到以下结论： 1.两种混合颗粒在V型下降管中流动时,陶瓷球对生物质半焦颗粒的携带作用明显,且随着反应管出口与水平方向的角度变大,水平长度变长,管口滞留颗粒增加直至堵塞在出口处无法正常流出。 2.通过PIV测得出口处陶瓷球单相流动时速度分布曲线,加入生物质半焦后,测得出口处生物质半焦颗粒速度分布曲线,不同质量比之间出口处速度分布变化不大。 3.通过高速摄影技术对分离过程中陶瓷球颗粒的运动轨迹进行跟踪,得到了陶瓷球颗粒群最内侧的轨迹图,并进行拟合得到拟合方程,分析了抽气位置和质量比、陶瓷球粒径和出口形状对拟合方程a值的影响关系。陶瓷球单相流动和质量比较高时如60：1受抽气位置的影响较小,随着质量比的增大,a值呈减小的趋势；2mm陶瓷球较3mm陶瓷球a值大,而圆口较之方口a值波动较大。最后依据不同情况下陶瓷球轨迹曲线确定筛网的尺寸和角度,为热态设备提供设计尺寸参数。
【学位单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TK6
【部分图文】：
第三章新型下降管分离实验台的设计新型下降管热解液化系统以陶瓷球(直径2~3mln)颗粒为主热载体，在V型下降器中实现对玉米秸秆、麦秸、稻草等农作物秸秆的裂解液化获得生物油，工艺原3.1所示。生物质气化器产生的可燃气体进入燃烧器燃烧，产生900一1100℃的高进入热载体加热器加热陶瓷球和白云石颗粒，在热载体加热器内陶瓷颗粒等被加定温度(600一650℃)。在重力作用下，通过流量调节阀调节喂入的高温热载体陶瓷球和白云石颗粒催化剂的混合热载体)与由螺旋喂料器喂入的生物质粉一起管内向下混合流动。在流动过程中，生物质在反应管中迅速升温至500℃左右，并为热解蒸汽和残炭。混合热载体、残炭和热解蒸汽的混合物从反应管下端口流出与其相联的热载体、热解蒸汽、炭粉三相分离装置。在惯性力的作用下，混合热炭粉落在分离筛上并沿筛面向下移动，炭粉透过筛孔落在筛网下的料箱内并被螺器送入气化器进行气化产生可燃气。混合热载体则落入提升机的下料斗被迅速送体加热器加热循环利用。气态混合物和粉尘被引风机吸入后序的旋风分离器中，粉尘被两级旋风分离器收集并排出。
像处理系统等。其中相机最大拍摄区间为70nun，小于经过初步计算的陶瓷球颗粒行程，故采用了相机运动系统如图3.9所示，可以根据实验需要进行手动调节[25]。相机运动系统由计算机控制，可以实现CCD相机的空间移动，夭才甲一寸八乞__上_‘一~俩呀洲料份甲一~吮寺尸一一一‘..____身李笋芯段忿二二二洲二，出、、毛、\.淤二拼二二二了下杏协忿愁获狡不丁竺士才;_、图 3.9相机运动系统示意图1.步进电机2.导轨3.丝杠4.CCD相机
第四章陶瓷球和生物质半焦的喂料实验本章主要介绍实验所用的两种物料:陶瓷球和生物质半焦。分别通过下料实验拐到了陶瓷球的流量、z仁物质半焦的流量并验证了两种物料喂料器下料稳定卜L等。4.1实验材料所采)1]的实验材料为陶瓷球和生物质半焦颗粒。4.1.1陶瓷球本实验所采用的陶瓷球是山东省淄博市华光陶瓷厂一生产的，具有流动性好，不易腐蚀，耐高温l’0]等特点，实验前都已经过筛分，粒径分别为Zmm和3~。实物如图4.1、4.2所示。纂纂纂
本文编号：2832291
【学位单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TK6
【部分图文】：
第三章新型下降管分离实验台的设计新型下降管热解液化系统以陶瓷球(直径2~3mln)颗粒为主热载体，在V型下降器中实现对玉米秸秆、麦秸、稻草等农作物秸秆的裂解液化获得生物油，工艺原3.1所示。生物质气化器产生的可燃气体进入燃烧器燃烧，产生900一1100℃的高进入热载体加热器加热陶瓷球和白云石颗粒，在热载体加热器内陶瓷颗粒等被加定温度(600一650℃)。在重力作用下，通过流量调节阀调节喂入的高温热载体陶瓷球和白云石颗粒催化剂的混合热载体)与由螺旋喂料器喂入的生物质粉一起管内向下混合流动。在流动过程中，生物质在反应管中迅速升温至500℃左右，并为热解蒸汽和残炭。混合热载体、残炭和热解蒸汽的混合物从反应管下端口流出与其相联的热载体、热解蒸汽、炭粉三相分离装置。在惯性力的作用下，混合热炭粉落在分离筛上并沿筛面向下移动，炭粉透过筛孔落在筛网下的料箱内并被螺器送入气化器进行气化产生可燃气。混合热载体则落入提升机的下料斗被迅速送体加热器加热循环利用。气态混合物和粉尘被引风机吸入后序的旋风分离器中，粉尘被两级旋风分离器收集并排出。
像处理系统等。其中相机最大拍摄区间为70nun，小于经过初步计算的陶瓷球颗粒行程，故采用了相机运动系统如图3.9所示，可以根据实验需要进行手动调节[25]。相机运动系统由计算机控制，可以实现CCD相机的空间移动，夭才甲一寸八乞__上_‘一~俩呀洲料份甲一~吮寺尸一一一‘..____身李笋芯段忿二二二洲二，出、、毛、\.淤二拼二二二了下杏协忿愁获狡不丁竺士才;_、图 3.9相机运动系统示意图1.步进电机2.导轨3.丝杠4.CCD相机
第四章陶瓷球和生物质半焦的喂料实验本章主要介绍实验所用的两种物料:陶瓷球和生物质半焦。分别通过下料实验拐到了陶瓷球的流量、z仁物质半焦的流量并验证了两种物料喂料器下料稳定卜L等。4.1实验材料所采)1]的实验材料为陶瓷球和生物质半焦颗粒。4.1.1陶瓷球本实验所采用的陶瓷球是山东省淄博市华光陶瓷厂一生产的，具有流动性好，不易腐蚀，耐高温l’0]等特点，实验前都已经过筛分，粒径分别为Zmm和3~。实物如图4.1、4.2所示。纂纂纂
【引证文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 李美莲;生物质热解系统中旋风分离器分离性能的实验研究[D];山东理工大学;2012年
本文编号：2832291
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