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多级送风对稻壳旋风气化特性影响的研究

张天鹏  
【摘要】:目前,随着全球能源消费的快速增长,能源供需关系紧张,开发可再生能源成为当今世界的重要课题。我国是世界上最大的稻米生产国,作为稻米的主要副产物,稻壳储量丰富,分布集中,如果可以将这部分生物质能充分利用,不仅可以解决部分能源紧张问题,更可以创造巨大的经济价值。 热解是气化的初始阶段,也是产生可燃气体的重要环节。稻壳的气固滑移现象严重,传统热解炉无法准确获得热解过程的反应时间。本文利用快速热裂解仪研究稻壳高温下的快速热解特性,分析不同热解温度、不同粒径和不同加热时间下稻壳挥发分析出情况,并求解相应的动力学参数。本文选择温度条件为700℃、750℃、800℃、850℃、900℃,粒径为8mm,2mm,0.5mm。实验结果表明,热解温度在800℃以下时,热解速率较慢;而当温度超过800℃时,热解速率迅速增加。随着粒径的减小,稻壳热解速率加快,特别是当粒径小于1mm时,反应由扩散控制转变为动力学控制,解热反应速率快速增加。 为了探寻稻壳旋风气化的运行规律和气化效果,本文利用旋风气化炉研究了多级送风对稻壳旋风气化特性的影响。重点考察了分级送风空气当量比、二次风率、二次风位置、多级送风对气化特性的影响。试验中分级送风选取空气当量比为0.2-0.29,二次风率0%-40%,二次风位置在旋风炉热电偶T5、T6、T8的位置,多级送风采用二次风位置T5、三次风T6、T8的方式,试验结果表明:分级送风中,在0.2-0.26范围内,随着空气当量比的增加,热值升高,碳转化率和气化效率升高,焦油含量降低,当空气当量比为0.29时,气化效果不好;二次风率在0-30%范围内,随二次风率的增加,燃气热值升高,碳转化率和气化效率升高,焦油含量先减小后增大,当二次风率为40%时,气化效果不佳;当二次风在T5位置时,气化效果最好。多级送风的气化效果与分级送风相比不明显,但焦油量有所下降。多级送风气化与不分级气化相比,气化效果提升明显,燃气热值从3.92MJ/Nm~3上升至4.56MJ/Nm~3,碳转化率从44.3%上升至55.4%,气化效率从28.7%上升至36.4%,焦油含量由4.55g/Nm~3下降至3.35g/Nm~3。


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