脉动流化与振动输送条件下干燥工艺的试验研究

针对5HM-1型脉动流化干燥机存在的脉动效果不理想、物料输送不够流畅等问题,研制了脉动振动流化干燥机,重点解决了气流分配器的设计与布置、以及气流分配的均匀性问题,增设了振动输送装置和导料装置,解决了物料的输送与“反流”问题。利用该设备对玉米和啤酒糟这两种物料进行干燥时,加热温度分别以70～75℃和65～70℃为宜,最佳脉动频率分别为3.0 Hz和2.0 Hz左右,最佳床层倾角分别为2.5°～3.8°和3.5°～4.8°,最佳气流速度分别为0.8～1.0 m/s和0.9～1.1 m/s,在设定的床层倾角和气流速度条件下,最佳振动频率均为32 Hz左右。干燥上述两种物料时,其干燥强度分别为20.87 kg(H₂O)/m²·h和21.76 kg(H₂O)/m²·h,单位热耗分别为5.86 MJ/kg(H₂O)和4.91 MJ/kg(H₂O),单位能耗分别为7.38 MJ/kg(H₂O)和6.47 MJ/kg(H₂O)。     

脉动流化床的空气动力学特性与干燥特性

对小麦、大豆、豌豆种籽进行了一系列干燥试验,通过试验结果对脉动流化床干燥的空气动力学特性和干燥特性进行了分析。提出了干燥速率与干燥介质温度、气流表观速度、床层静止高度、气流脉动频率以及气流分布板开孔率之间的关系,同时也得出了床层压降与床层静止高度的关系。     

脉动燃烧干燥技术研究进展

脉动燃烧干燥是一种新型、高效干燥技术,是利用脉动燃烧产生的高温、高速振荡气流对物料进行干燥的。该文介绍了已开发应用的脉动燃烧干燥器类型;从能耗、干燥速率、对物料的适应性及干后物料品质等方面对脉动燃烧干燥与传统干燥过程进行了比较;概述了脉动燃烧干燥的优点,指出了研究中的不足和今后研究方向。     

谷物脉动流化分选装置的研制

本文介绍了一种新颖的脉动流化分选装置的工作原理及主要特点,对影响性能指标的参数进行了分析,通过试验及统计验证建立了有关指标的数学模型,并用最优化方法计算了最佳的参数组合,为进一步研究及改进打下了初步的基础。     

人造米热风干燥数学模型的建立及其应用

采用循环热风干燥装置，对人造米进行脱水干燥。试验表明，在一定的工艺条件及相对湿度下，热风温度、风速对人造米产品品质有显著影响。该文建立了热风湿度为２０％，温度在７０～９０℃，风速在１．８～２．４ｍ／ｓ范围内人造米品质及其干燥过程的数学模型。干燥模型为人造米干燥过程产品质量的预测、干燥条件的控制提供了依据     

脉动燃烧干燥及传热特性研究

为探讨脉动燃烧干燥新技术的干燥性能,研制了脉动燃烧干燥试验装置,并进行了干燥油菜籽的试验研究。分析了频率、热负荷以及干燥管长度对干燥指标的影响。通过脉动燃烧干燥传热试验研究和理论分析,得出脉动燃烧器尾管内干燥的传热努塞尔数Nu与雷诺数Re呈指数关系变化;脉动燃烧干燥的努塞尔数Nu是部分传统干燥器的2～5倍。     

大蒜真空脉动干燥工艺参数优化

为探究较优的大蒜干燥工艺,提升干燥品质,该研究将真空脉动干燥技术应用于大蒜干燥,采用碳纤维红外板作为热源,研究了红外板温度(55、60、65和70℃)、真空保持时间(6、9、12和15 min)以及蒜片厚度(2、3、4和5 mm)对大蒜干燥特性及品质的影响,以蒜素(硫代亚磺酸酯)含量、色泽(L*、a*、b*和?E*)和复水比作为品质指标;根据单因素试验结果进行了红外板温度、蒜片厚度和真空保持时间的正交试验。试验结果表明:单因素试验中红外板温度、真空保持时间以及蒜片厚度均对干燥特性有显著影响(P0.05),蒜素含量随红外板温度的升高呈先减少后增加的趋势,随蒜片厚度的增加呈先增加后减少的趋势,当真空保持时间为15 min时,蒜素含量最高;正交试验中各因素对蒜片干燥综合评价指标的影响顺序为蒜片厚度红外板温度真空保持时间。蒜片真空脉动干燥最佳工艺参数为红外板温度65℃、真空保持时间为15 min、蒜片厚度为2 mm。研究结果可为真空脉动干燥技术在大蒜干燥工业生产中的应用提供借鉴。     

荷花粉真空脉动干燥特性和干燥品质

为了缩短花粉的干燥时间,保证干燥品质,将真空脉动干燥技术应用于干燥新鲜荷花粉,研究了真空保持时间(15、12、9、6和3 min)、干燥温度(45、50、55、60和65℃)对干燥动力学、水分有效扩散系数、干燥活化能的影响,并运用Weibull分布函数模拟了花粉真空脉动干燥特性曲线;此外还研究了真空保持时间、干燥温度对花粉蛋白质含量以及微观结构的影响,并对干燥前后的花粉进行了色差分析。试验结果表明:Weibull分布函数能够很好地描述花粉的真空脉动干燥过程,结合尺度参数、形状参数计算出花粉真空脉动干燥水分有效扩散系数在2.154 2×10-11~6.254 3×10-11 m2/s之间;干燥活化能为20.88 k J/mol,表明新鲜荷花粉干燥每脱除1 kg水所需要的启动能量为1 160.00 k J;试验参数范围内,随着真空保持时间的减少,干燥后花粉蛋白质质量分数呈现先增加后减少的趋势;当干燥温度为45℃,真空常压脉动比为12 min:3 min时花粉蛋白质质量分数最高,为18.43%;扫描电镜结果显示,随着干燥温度的升高,花粉颗粒间致密程度降低,形成孔隙结构,这有助于干燥中水分的扩散迁移,花粉颗粒微观结构的完整性随着干燥温度的升高而降低;干燥前后花粉未发生色泽劣变。荷花粉真空脉动干燥的较佳参数为真空常压脉动比为12 min:3 min,干燥温度为45℃。研究结果为花粉真空脉动干燥技术的应用提供了理论依据和技术支持。     

青花椒真空脉动干燥特性及干燥品质工艺优化

为提升青花椒的干燥品质,减少其色泽褐变和风味物质流失等问题,该研究采用真空脉动干燥技术加工青花椒,并以热风干燥试验为对照组,研究了不同干燥温度、真空保持时间和常压保持时间对青花椒干燥特性及其品质的影响.在单因素试验基础上进行Box-Behnken中心组合试验设计,以青花椒的平均干燥速率、挥发油、酰胺含量、色差、开口率5...     

2BG-2型玉米垄作免耕播种机播种深度数学模型的仿真与验证

免耕播种机是在地表有残茬和秸秆条件下直接播种,因此保持其破茬质量与播种深度稳定性尤为重要。近年来许多厂家以加大整机重量的方法来提高播深稳定性,这种方法增加了机械对土壤的压实,垄形被压平,沟底坚实度增大,并且机械耗油量增加,影响了作物产量和经济效益。该文以2BG-2型玉米垄作免耕播种机为对象,研究了整机设计与单体受力模型,建立了播种深度变化的数学模型,据此模型进行了计算机模拟,研究了影响播种机播种深度稳定性的相关因素。分析表明：在保持必要的机器质量条件下,应合理布置各部件以加大转动惯量并适当增大压力弹簧的刚度系数以保持播种深度稳定。在不同的机器质量和弹簧刚度系数下,理论摆角和实测摆角随时间的变化趋势基本相同;系统质量为70、110和150 kg时,理论摆角与实测摆角的平均相对误差分别为7.86%、6.98% 和8.07%,理论曲线与实测曲线的决定系数分别为0.9707,0.9692和0.9697;刚度系数为16、20 和25 N/mm时,理论摆角与实测摆角的平均相对误差分别为7.45%、7.91%和8.73%,理论曲线与实测曲线的决定系数分别为0.9767,0.9720和0.9603;建立的播种深度模型可以反映播种作业时摆角的变化趋势。该文可为东北垄作区免耕播种机的设计提供参考。     

玉米秸秆在等离子体加热流化床上的快速热解液化研究

为了进一步研究生物质热解液化技术,寻找较为理想的生物油产率所对应的试验条件,设计制作了以等离子体为主热源的流化床热解液化装置,反应器的内径为52 mm,高1150 mm。以玉米秸秆粉为原料在不同温度、不同喂料速率下进行一系列的热解液化试验。试验结果表明：喂料速率在0.6～0.7 kg/h时,生物油产率较高;反应温度升高,生物油产率增高,但是当反应温度超过750 K时,产率反而随温度的上升而下降。使用色质联用仪(GC-MS)对生物油进行了成分分析,4种试验条件下制取生物油的主要成分均为乙酸、羟基丙酮、水、乙醛、呋喃等,试验条件不同各主要成分的相对含量有所不同。高含水量和含氧量降低了生物油的热值和稳定性,容易发生聚合反应,必须经过改性后才能应用。所采用的试验装置及试验方法亦可用于以其它原料获取生物油的研究。     

玉米秸秆热解生物油特性的研究

基于为生物油开发利用提供基础数据的目的,在等离子体流化床热解实验台上利用粉碎的玉米秸制取生物油,并对生物油的物理化学特性进行了分析研究。生物油的最高得油率为37%,显酸性,密度在1100～1200 kg/m³之间;动力粘度的总体趋势是随温度的升高而降低;灰分百分含量小于0.1%。同时使用色质联用仪(GC-MS)对生物油进行了组分分析,生物油的主要成分有乙酸、羟基丙酮、水、乙醛、呋喃等。高含水量和含氧量使得生物油热值低,容易发生反应,需要对生物油进行进一步的分析和改性才能用于高端技术。     

油菜籽过热蒸汽流化床常压干燥过程的数学模拟

为提高过热蒸汽流化床干燥模型的模拟精度,该文基于过热蒸汽流化床干燥机理,结合“双流体”理论建立了描述过热蒸汽流化床干燥过程的非稳态轴对称二维数学模型。利用有限体积法求解模型,模拟研究了常压下油菜籽的过热蒸汽流化床干燥过程及其干燥动力学特性,模拟结果与试验数据相吻合。研究结果表明,该模型能够很好地描述常压下油菜籽的过热蒸汽流化床干燥过程和物料在干燥过程中的运动状态。     

生物质流化床气化炉的发展与应用

连续气化的生物质流化床气化炉,以空气和水蒸气为气化剂,用生物质和煤为原料(煤的质量比0~20%),煤气热值为6~7 M J/m3。该炉在生产燃气的同时,还可副产水蒸气和生物质木炭,燃气可民用、工业用及发电用。间歇气化的生物质流化床水煤气炉,采用吹风和制气的二步工作法生产水煤气。水煤气的热值可达12~16 M J/m3,燃气可用于提氢和制备甲醇、二甲醚等。     

玉米秸秆循环流化床气化炉气化工艺参数优化

为实现秸秆类农业生物质废弃物的高效清洁能源化转化利用,采用带有二级返料系统的循环流化床气化炉对玉米秸秆进行了气化试验。在二级返料系统开启及闭合条件下,选取空气当量比为0.20～0.35,研究空气当量比对玉米秸秆气化特性的影响,结果表明二级返料系统开启及闭合两种工况均在空气当量比为0.26时取得较优值,二级返料系统开启时具有较好的气化效果,碳转化率与气化效率最大值分别达到93.54%与77.06%。在二级返料系统开启状态下,试验研究了水蒸气配比对玉米秸秆气化特性的影响,结果表明以空气为主气化介质,辅助以水蒸气气化,可以有效改善气化燃气品质,提升气化效率。当空气当量比为0.26、水蒸气配比为0.2时,玉米秸秆空气—水蒸气气化具有较好的气化特性,燃气热值与气化效率分别达到最大值5.89MJ/m3与81.45%。典型工况条件下的焦油蒸馏馏分分析结果表明,提高气化炉反应温度,并保持一定的水蒸气气化环境,可促进焦油裂解转化。试验可为秸秆类生物质的高效清洁转化利用提供参考依据。     

循环流化床锅炉焚烧生物质燃料的研究进展

生物质废弃物产量的与日俱增及环保要求的不断提高使循环流化床燃烧技术逐渐在生物质废弃物的处理和利用方面扮演越来越重要的角色。该文综述了采用循环流化床锅炉用生物质废弃物(林业废弃物、农业废弃物)作为燃料进行焚烧处理的国内外现状，详细介绍了废弃木材、秸秆、稻壳、果核、橄榄饼、甘蔗渣和向日葵茎干这些生物质废弃物在循环流化床锅炉里燃烧的研究和应用现状，指出了目前存在的问题及努力的方向。     

流化床系统参数对生物油产率的影响

为了进一步探明流化床系统参数对生物质热裂解产物生物油产率的影响规律而进行了热裂解液化试验。该研究以玉米秸秆为原料,采用山东理工大学研制的以氩气等离子体作为主热源的生物质快速热裂解液化流化床试验装置,以输入功率、氩气流量、压差和进料率为试验因子,生物油产率为试验指标,采用二次正交旋转组合的方法进行试验。并对试验结果利用Rada软件分析得出热裂解生物油产率的二次回归方程及该试验条件下生物油得最大产率的参数组合,即当输入功率为38.5 kW,氩气流量为2.0 m3/h,压差为200 mm,进料率为0.87kg/h时,最高生物油产率为58.45%。在试验条件下,可得压差和进料率是影响生物油产率的主要因素,而输入功率和氩气流量对其产率的影响相对较弱。     

生物质流化床气化与结渣特性中试试验

为优化生物质流化床气化工艺,该研究在中试规模流化床实验台上进行了成型树皮和成型秸秆的空气气化试验,研究了空气当量比、气化温度与送风温度对成型树皮和成型玉米秸秆气化特性的影响,同时采用电子探针显微分析仪与X射线光谱分析仪对气化过程中结渣的微观结构与成分进行了分析。结果表明：气化效果随着空气当量比增大先升后降,空气当量比较佳值在0.24左右,此工况下树皮与秸秆合成气热值分别为5.66和3.92 MJ/m3,气化效率分别为59.62%与33.92%;气化温度增加促进气化效果提升,气化温度从700 ℃升高至800 ℃,树皮合成气热值与气化效率分别提升了1.01 MJ/m3与14.28%;一次风温度的提升对气化效果无显著影响（P>0.05）,但明显提升了炉膛底部温度,容易导致结渣,不利于设备稳定运行。2种生物质都有明显结渣现象,其表面呈现熔融玻璃状。结渣主要由KAl(SiO3)、K2MgSi5O12等复杂化合物与SiO2组成。导致结渣的原因主要是生物质中K、Mg等碱金属元素在床料中富集,与石英砂床料反应形成低熔点熔融盐;树皮含有较多Ca,气化中形成高熔点的CaSO4进而抑制结渣,而秸秆成灰率高,含有较多的K,导致结渣更为严重。     

利用小型流化床的生物质热裂解影响因素分析

化石能源的储量减少与污染使人们必须寻找其他替代能源,其中生物质能是一个很好的替代品.该文以榆木木屑、红松木屑和秸秆为原料,在自制的小型流化床上开展了生物质热裂解生物油的实验研究.结果表明红松木屑的产油率最高,热裂解的温度对产油率的影响很大,500℃时生物油的产量最高,热裂解温度越高,裂解气体产量越高,气体热值也越高,而碳的产量越低.而且随着反应时间的变化,裂解气体成分也发生变化,在裂解10 min左右,裂解气体中可燃气体成分最高.     

稻壳在循环流化床内的燃烧试验研究

为了了解风量对稻壳在循环流化床内燃烧温度的影响,在循环流化床试验装置上测量了炉膛内燃烧温度并分析其变化规律以确定稻壳燃烧参数。当风料比为4.2 m³/kg时,二次风与一次风量比1～1.2时燃烧工况较好,炉膛内温度控制在800～850℃;在燃烧过程中有焦炭回料时,炉膛内温度分布均匀,波动范围较小;否则炉膛内温度分布不均匀。稻壳灰熔点为1230℃,但温度1000℃时就出现结焦;在温度700～800℃时出现结团,采取炉膛内温度升高后和流化风速较大时加入石英砂以及点火之初选择1 m/s左右的流化风速,将可以大大减少结团现象。