固体热载体加热生物质的闪速热解特性

为研究固体热载体加热条件下生物质的热解挥发特性,在一竖直下降管模拟实验台上,利用粒子图像测速技术对陶瓷颗粒与生物质粉的混合流动规律进行了实验研究,分析了生物质颗粒在下降管内停留时间的计算方法。利用固体热载体加热下降管生物质热解实验装置,在400、450、500℃热解温度对玉米秸秆进行了热解实验,并在下降距离分别为100、400、700、1 200 mm位置处对热解炭粉进行了采样,利用灰分示踪法计算了其热解挥发程度。重复性实验表明各工况下的实验数据具有很好的重复性。通过实验数据与一级动力学模型的对比,发现二者之间差距较大,而在耦合生物质颗粒的运动规律后,实验数据与动力学模型吻合较好。     

生物质与石英砂组成双组分混合物的流化特性分析

通过流化床转化生物质是获取生物质能的重要方法之一。为此,选用秸秆和稻壳两种生物质原料,分别与石英砂组成双组分混合体系,然后在冷态条件下,在小型流化床上采用降速法进行流化特性的实验研究。结果表明:在双组分混合物中,改变生物质的种类对流化效果几乎没有影响。当粒径相同时,影响流化效果的关键取决于石英砂在混合物中所占的比例;当石英砂所占比例低于混合物的60%时,混合体系基本不能实现流化,而当石英砂单独流化时,流化效果呈理想状态;当石英砂所占比例为80%以上时,双组分混合物均可实现正常流化,且流化效果无明显差别。最终的分析结论认为,生物质与石英砂组成双组分混合物流化时,石英砂在混合物中的比例不少于80%时就可以正常流化,这一结论也为生物质流化床转化过程中进料速率的选择提供了依据。     

生物质热裂解技术的实验研究

以木为原料,利用从荷兰引进的旋转锥反应器闪速热裂解装置进行了热裂解试验。对热裂解产物的组成及反应的物质平衡进行了分析。结果表明：木热裂解产物由生物油,不可冷凝气体和木炭组成。其中,生物油成分复杂,低热值为１６５９５ｋＪ／ｋｇ;不可冷凝气体主要由ＣＯ,ＣＨ４,ＣＯ２,Ｈ２和Ｈ２Ｏ蒸汽组成。     

生物质热解反应器中热载体传热实验-基于V形下降管式热解反应器

热载体与生物质粉在下降管式反应器中的传热过程十分复杂,为了简化研究,设计制作了V形下降管实验装置,在未加入生物质粉的条件下,进行了热载体与V形下降管式热解反应器的换热实验.在热载体喂入反应器的初温分别为50,60,70℃时,测量了反应器系统的温度及热载体离开反应器时的最终温度,测定了热载体与空气的对流换热系数.结果表明:热载体离开反应器时的终温、管壁温度和管内空气温度均呈指数函数变化,管壁和空气的温度变化滞后于热载体终温的变化;热载体初温升高时,管壁热流量和空气热流量增幅相同;热载体与空气的对流换热系数随空气温度的升高而增大.     

热载体与生物质半焦散体颗粒的分离特性研究

在以固体热载体加热实现生物质快速升温热解液化工艺中,热载体与热解半焦颗粒的分离极为重要。为了研究陶瓷球热载体与生物质半焦颗粒的分离过程,设计制作了V型下降管冷态实验装置,并利用粒子图像测速仪对不同质量比(30:1,40:1,50:1,60:1)、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。研究表明,该装置能够保证热载体和生物质半焦颗粒喂料流畅、稳定且均匀,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;陶瓷球对生物质半焦颗粒的携带作用明显,受生物质半焦颗粒影响水平流动速度、轨迹的高度和射程减少50%左右;管口下底面与筛网的竖直高度应大于20mm,水平距离应大于32mm,筛网的水平投影长度应大于120mm,分离效果较好。     

旋转刮刀生物质粉喂料器的实验研究

生物质热化学转化工艺中,粉状生物质连续、均匀、可控地喂入对于热裂解过程具有直接影响。利用设计开发的旋转刮刀式喂料装置,以花生壳粉为原料,在不同粒径(20～40,40～60,80～100目以及未筛分)、不同料筒压力(1 000Pa,1 500Pa和常压)、不同刮刀个数(1,2,3)以及料筒内不同物料原始高度(150～300mm)条件下,对喂料装置的喂料特性进行了试验研究。结果表明:该喂料装置能够实现生物质粉的连续、稳定喂料,上述因素对于下料速率均具有显著影响。生物质粉的下料速率随着粒径的减小和料筒内气体压力的升高显著增大。两个刮刀时的喂料速率明显高于1个刮刀的,但是继续增加刮刀个数,喂料速率变化将不明显。当喂料器的转速小于26r/min时,物料装填高度对喂料速率的影响不明显;当喂料器的转速大于58r/min时,喂料速率随物料高度的增加显著增大。     

陶瓷球固体热载体与粉状生物质的热平衡分析

为研究陶瓷球固体热载体与粉状生物质之间的换热规律,以90℃陶瓷球,在1.0、1.2和1.4 kg/min质量流量下与室温生物质粉在垂直下降管散体颗粒换热实验台上进行了热交换实验,通过热平衡分析确定了不同陶瓷球流量下生物质粉总吸热速率中对流换热、导热各自所占的比例.研究表明热传导在生物质粉吸热升温过程中占61%～87%;当陶瓷球流量从1.0 kg/min增大到1.4 kg/min时,热传导所占的比例减小,而对流换热所占比例增大19%以上.     

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。     

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。     

柱形生物质和石英砂传热实验与模拟研究

从实验和模拟两方面,利用虚拟球元法改进传统的计算流体力学耦合离散单元法(DEM-CFD),对流化床内的柱形生物质和石英砂的流动传热过程进行了研究。建立了混合流动与传热的实验系统,并进行了模拟和分析,结果表明:双组分颗粒混合指数(MI)经过迅速增加、缓慢增加以及稳定期3个阶段。随着表观气速的增加,颗粒混合指数升高,一定范围内的高气速有利于柱形生物质和石英砂的混合。加热后的柱形生物质和石英砂的初始温度为120℃,流化空气为常温25℃。流化过程中,柱形生物质颗粒温度普遍大于石英砂的温度。当表观气速比较小时,双组分颗粒的混合受到限制,流化床内不同高度的颗粒平均温度差较大;表观气速较大时,流化床颗粒平均温度差不明显。虚拟球元解决了传统DEM-CFD计算模型不适用于大尺寸柱形颗粒系统的问题。对比红外热图像和模拟结果,实验值和模拟结果比较接近,改进的DEM-CFD方法可以较好地模拟柱形生物质和石英砂的流动传热。     

颗粒和粉体混合物沿斜管运动计算和参数测定

在分析简化基础上，建立了颗粒和粉体混合物沿倾斜管流动方程。实验测定了直径2～3mm的陶瓷颗粒和玉米秸秆粉混合物的堆密度和滑动摩擦系数。实验表明：混合物堆密度、滑动摩擦系数和混合物中各成分的理论体积系数呈线性关系，且线性式中各表观值大于纯物质相应的值。     

生物质热解的分布活化能模型

介绍了分布活化能模型理论，给出了分布活化能模型方程的数值计算方法；采用模式搜索法对分布活化能模型动力学参数进行计算，得到了小麦秸秆的热解反应分布活化能模型的预测结果。结果显示．分布活化能模型预测值与实验测定值符合得很好，适合描述生物质的慢速热解反应动力学行为。     

生物质快速热裂解制取生物油的研究

阐述了生物质热裂解机理,介绍了生物质热裂解液化技术的工艺流程,对生物质热裂解液化技术研发现状进行了总结。以榆木木屑为原料,在自制的小型流化床上,开展了生物质快速热裂解制取生物油的试验研究。试验结果表明,粒径小于0.2mm的生物质粒径对生物油产率影响不大,最高生物油产率为43.93wt%,并指出了生物油的应用方式,为生物质快速热裂解液化技术的研究提供了参考。     

中耕深松技术保水能力试验研究

阜新属于半干旱地区,在农业生产中应采取节水措施。中耕深松属于机械化旱作农业节水技术,是保持耕作技术的基本要点之一。通过中耕深松技术的田间作业实验,验证了中耕深松技术的蓄水保墒作用,指出中耕深技术应在阜新地区推广应用。     

生物质直接燃烧技术研究探讨

我国是一个生物质能源消耗大国.在我国的广大农村地区,大部分生物质燃料为直接燃烧,这种农村能源结构在一个相当长的时期内不会改变,这是由我国的国情所决定的.所以,对生物质作为能源的直接燃烧技术和装置的研究是十分必要的.生物质在燃烧过程中二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减少温室效应.为此,通过对生物质直接燃烧、生物质-煤混合燃烧技术的分析,指出了生物质是我国今后能源有效利用的发展方向.     

农机具材料摩擦磨损试验机的设计

为了准确测试农机具材料在土壤环境中的摩擦磨损性能,设计了一种农机具材料摩擦磨损试验机。该机由机架、传动机构、圆形土槽、仿形装置、试样装夹装置、回土装置和压实装置构成,具有零部件结构简单、测量参数易于控制调节和测试结果准确的特点,适于装备实验室作为农机具耐磨材料开发过程中的快速测试设备来使用。     

微量金属元素添加频率对牛粪厌氧发酵细菌种类的影响

在以牛粪为原料的厌氧发酵液里,分别以1天、3天、5天、7天的间隔时间向反应器中添加微量金属元素,研究微量金属元素对牛粪厌氧发酵特性及细菌种类的影响。结果表明,每7天添加1次的效果最佳,产气率、总产气量以及COD去除率最高,生物相里有杆菌和球菌,但是球菌占优势;每天添加1次的挥发性有机酸(VFA)和产气量都是最低的,分析认为是微量金属元素的添加对细菌造成了抑制。     

1HS-1.2中耕深松机对土壤含水量影响的试验研究

土壤中的水分是农作物赖以生存的重要基础条件之一。中耕深松属于机械化旱作农业节水技术,在干旱地区或季节,中耕深松可切断表土毛细管,减少水分蒸发,减轻土壤干旱程度,同时可消灭杂草,防止水分和养料的消耗,是保护性耕作技术的基本要点之一。为此,论述了中耕深松技术在农业生产中蓄水保墒的作用,指出了1HS-1.2中耕深松机械的推广前景。     

茶叶加工过程中的物理特性变化规律

为了探讨茶叶加工过程中物理参数的变化规律,以春季茶叶为试验材料,分别采用103°恒重法、量筒法、仪器法、注入法和斜面法,研究探讨鲜叶、萎凋叶、杀青叶、揉捻叶、作形茶及成品茶的含水率、容重、孔隙率和休止角,以及茶叶与不同茶机材料静摩擦角的变化规律。研究结果表明,绿茶在加工过程中含水率从73.7%一直下降到4.2%,作形过程中含水率下降最显著,揉捻过程中含水率下降最少;绿茶加工过程中成品茶容重最大,鲜叶容重最小,各加工阶段茶叶的容重变化范围为74.5～210.3kg/m3;鲜叶的孔隙率最大,揉捻叶的孔隙率最小,茶叶在制品的孔隙率在0.696～0.732之间变化;在整个茶叶加工过程中,休止角都在50°～60°之间变化;茶叶在铝板上的静摩擦角最大,浸胶帆布带上的次之,而在铜板、镀锌钢、不锈钢和普通钢板上则相差不大,在所有茶机材料上,作形之后茶叶的静摩擦角最小。