稻草與煤粉在三種噴動床中的流體力學性能和氣化流程初步試驗.pdf

1、隨著人類對能源的需求越來越大和化石燃料的日益減少，尋找能夠可持續(xù)利用的新能源成為一項關(guān)鍵任務。生物質(zhì)能作為一種可再生能源，已經(jīng)受到世界各國的重視，研究開發(fā)利用生物質(zhì)已經(jīng)成為世界各國的一項重要任務。生物質(zhì)要成為煤、石油和天然氣等礦物燃料的替代品，其關(guān)鍵之處就是將低品位的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換成高品位的能源形式。生物質(zhì)與煤共氣化，可借助煤炭的燃燒和氣化作用消除焦油并產(chǎn)生高品位的清潔的中熱值燃氣，可減量化使用煤炭，在未來的能源結(jié)構(gòu)中具有重要作用。

2、>　　 噴動床的研究己有幾十年的歷史，噴動床具有結(jié)構(gòu)簡單，傳熱傳質(zhì)性能良好，易于操作等優(yōu)點，可嘗試作為熱轉(zhuǎn)化反應器使用。研究噴動床氣化系統(tǒng)是尋求新的生物質(zhì)氣化技術(shù)的一種思路。因此，研究生物質(zhì)與煤在噴動床中的共氣化具有一定的理論意義和實際應用前景。
　　 在本論文中，首先對農(nóng)產(chǎn)品廢棄物稻草粒與煤粉粒在三種噴動床中的流體力學性能進行試驗研究，為共氣化試驗提供流體力學行為的指導，這是比較和開發(fā)三種形式噴動床氣化反應器必備的基礎(chǔ)研究。

3、通過不斷試驗和改進氣化流程，以開發(fā)稻草與煤在噴動床中的共氣化工藝。主要工作包括以下幾個方面。
　　 (1)設計了常規(guī)柱錐型噴動床，噴動床體的內(nèi)徑為400mm，高為700mm，錐體部分錐角為60°，氣體入口管徑為40mm，進行了生物質(zhì)稻草粒與煤粉粒雙組分物料冷態(tài)噴動試驗研究：
　　 ①考察了稻草粒粒和煤粉粒的混合比例、噴動床的噴口直徑和混合物料的床層高度（物料高度）對床層壓降和表觀風速關(guān)系的影響，以及對物料循環(huán)速率隨風量變

4、化的影響，得到了表征影響的曲線。
　　 ②選取噴口直徑25、32、43（mm），風量75、90、105(Nm3.h-1)，物料高度200、260、300(mm)3因素3水平，以循環(huán)速率W、單位物料高度下床層壓降的變化△P/L及單位有效功的物料循環(huán)量量W/[(△P+P)Q標]為試驗指標，并采用擬水平法的U12(1210)均勻設計方法開展試驗，并用SPSS軟件處理試驗數(shù)據(jù)，得到了相應的回歸方程。
　　 (2)設計了導向管噴動

5、床，噴動床體的內(nèi)徑為400mm，高為700mm，錐體部分錐角為60°，氣體入口管徑為40mm，導向管內(nèi)徑為43mm，進行了生物質(zhì)稻草粒粒與煤粉粒雙組分物料冷態(tài)噴動試驗研究：
　　 ①考察了稻草粒粒和煤粉粒的混合比例、噴動床的噴口直徑和導噴距對床層壓降和表觀風速關(guān)系的影響，以及對物料循環(huán)速率隨風量變化的影響，得到了表征影響的曲線。
　　 ②選取噴口直徑25、32、43（mm），風量55、73、92(Nm3.h-1)，導噴距

6、40、60、80（mm），選取3因素3水平，以循環(huán)速率W、單位物料高度下床層壓降的變化△P/L及單位有效功的物料循環(huán)量量W/[(△P+P)Q標]為試驗目標，并采用擬水平法的U12(1210)均勻設計方法開展試驗，得到了相應的回歸方程。
　　 研究結(jié)果表明，導向管噴動床可以有效解決普通噴動床的處理物料能力非常有限的問題，提升了床層物料高度，并且大幅度降低了噴動壓降，噴動更穩(wěn)定更有規(guī)律。
　　 (3)設計了旋轉(zhuǎn)導向管噴動床，

7、噴動床體的內(nèi)徑為400mm，高為700mm，錐體部分錐角為60°，氣體入口管徑為40mm，導向管內(nèi)徑為43mm，進行了生物質(zhì)稻草粒粒與煤粉粒雙組分物料冷態(tài)噴動試驗研究：
　　 ①考察了稻草粒粒和煤粉粒的混合比例、噴動床的噴口直徑和導噴距對床層壓降和表觀風速關(guān)系的影響，以及對物料循環(huán)速率隨風量變化的影響，得到了表征影響的曲線。
　　 ②選取噴口直徑25、32、43（mm），風量55、73、92(Nm3.h-1)，導噴距40

8、、60、80（mm），選取3因素3水平，以循環(huán)速率W、單位物料高度下床層壓降的變化△P/L及單位有效功的物料循環(huán)量量W/[(△P+P)Q標]為試驗目標，并采用擬水平法的U12(1210)均勻設計方法開展試驗，得到了相應的回歸方程。
　　 研究表明，與普通導向管噴動床相比，旋轉(zhuǎn)彎頭的加入在一定程度上使操作壓降略有增加，物料循環(huán)速率略有下降。采用旋轉(zhuǎn)導向管可以大幅度增加噴動床的直徑，解決了噴動床的徑向放大的限制。
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