生物质在下降管内的热裂解动力学研究

为研究陶瓷球热载体加热工艺下生物质在下降管内的快速热解的挥发特性,在热解温度分别为723,773,823K,下降距离分别为150,550,850,1 150mm工况下,对40～46目的玉米秸秆粉末进行了热解实验,利用一级动力学反应模型研究了生物质的热解动力学过程。实验数据与模型计算表明,生物质热解挥发程度随温度的升高和下降距离的增大而增大,实验数据和理论模型吻合性较好。     

下降管式生物质快速热解反应器温度场控制与检测

下降管式生物质快速热解器内部温度场的准确控制与测量，是影响生物质快速热解挥发的一个关键因素。为了研究物质快速热解热挥发特性，设计制作了下降管式生物质快速热解反应器及其温度场的控制与检测系统，并且利用该反应器进行了玉米秸秆粉末快速热解挥发特性实验。实验结果表明，该实验装置能够对反应温度进行准确控制和测量；玉米秸秆粉的热解挥发率随热解温度的升高、停留时间的增加呈非线性增大。     

犁式刮刀生物质粉定量喂料器的喂料特性分析

在生物质热解反应器中,生物质粉喂料器的性能对热解过程有较大的影响。为了提高生物质粉喂料量的均匀性和稳定性,设计制作了一种犁式刮刀生物质粉定量喂料器,并进行了生物质粉的喂料实验。实验物料为玉米秸秆粉,粒径分别为20～30目、40～60目、60～80目,物料高度为300～380mm。通过对20～30目、40～60目、60～80目及未筛分的玉米秸粉的喂料实验,得到了生物质粉喂料量与犁式刮刀转速的关系和喂料速率与物料高度的关系,并且对3种粒径及未筛分物料的实际下料量进行了比较。实验结果表明:所用物料都可以实现稳定连续下料;粒径越小的物料在相同转速下下料量越大;粒径较大及未筛分的物料落料量较少,但更容易控制;喂料器转速相同物料高度在一定范围(300～380mm)内对下料量的影响很小。     

下降管冷态热解液化实验台设计与应用

为了探索下降管式热解液化装置中生物质半焦和陶瓷球两种颗粒混合下落的运动规律,设计了下降管冷态模拟装置.通过冷态模拟,测试了陶瓷球和生物质半焦喂料器的稳定性和连续性,该装置能够实现两种颗粒的均匀、精确、连续喂料,能够满足实验所需要的两种颗粒的不同混合质量比的要求;PIV实验测试表明,该装置能够满足实验需要;陶瓷球和生物质半焦的混合,消除了PIV用圆管测试时由于光的反射和折射问题在管道轴线两侧所形成的许多亮白条纹,提高了数据的准确性.     

固体热载体与生物质颗粒之间的传热研究

为研究生物质颗粒与陶瓷球固体热载体之间的传热规律，利用自制散体颗粒换热实验台对陶瓷球热载体与气体之间的对流传热特性以及生物质与陶瓷球颗粒之间的传热特性进行了实验研究。采用解析法和RMC关联式法分析出单陶瓷球颗粒与空气的对流换热系数分别为291.3W/(m2?℃)和200.3W/(m2?℃)，确定的陶瓷球热载体与生物质颗粒群传热的准则方程分别为Nuc=176+0.079Rec和Nub=22.97+0.2251Reb，为固体热载体加热生物质热解规律的研究提供了理论基础。     

陶瓷球与生物质半焦混合体在斜管中的运动特性

为了探索下降管内陶瓷球与生物质半焦混合体颗粒的速度分布规律,利用粒子图像测速技术对粒径为1 mm的陶瓷球与生物质半焦不同质量比例（10∶1、20∶1、30∶1、32∶1、40∶1、50∶1和60∶1)的混合颗粒在斜管中的流动规律进行了研究。试验结果表明：混合颗粒流动分为紊乱流动（0～500 mm）、过渡流动（500～590 mm）和稳流（590 mm以后）3个阶段;在稳流阶段,随着混合质量比例的增大,轴向时均速度也逐渐增大;不同截面不同混合质量比的轴向时均速度分布基本一致;径向时均速度随着混合质量比例的增     

下降管式生物质快速热解实验装置设计与实验

为了确定在固体热载体加热方式下反应温度和停留时间对生物质热解挥发特性的影响,设计了陶瓷球热载体加热下降管式生物质热解实验装置,并进行了生物质热解挥发特性实验。该实验装置能够对反应温度进行精确控制,实现生物质粉和陶瓷球热载体按比例连续均匀喂料及热解残炭样品的采集。实验物料为玉米秸秆粉,反应温度分别为450、500、550℃。停留时间通过反应物在反应管内下降距离间接测量,下降距离分别为150、550、850、1 150 mm。利用灰分示踪法计算得到了不同条件下生物质的热解挥发率。实验结果表明:玉米秸秆粉的热解挥发率随着热解温度的升高、下降距离的加长而非线性增大。