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大密度差床料流化床的流化与燃烧研究

黄开泉  
【摘要】: 由于化石燃料的日益耗尽及其燃烧对环境造成的污染日趋严重,世界各国政府以及科学研究人员对资源丰富、可再生性强、环境友好型的生物质资源的开发利用给予了极度的重视。在众多的生物质能转化技术中,生物质热解技术是一种实用、可行的生物质能利用技术,它是指生物质在完全没有氧或缺氧条件下热降解,最终生成生物油、焦炭和可燃气体等高品位能源的过程。 本论文主要针对木屑热解后生成的木炭在流化床燃烧时存在的传热与燃烧效率低的问题展开工作,选题来自企业的委托课题。 论文首先对木屑的物理化学特性进行了测定:实验测定了木屑元素成分、工业分析成分、灰分成分以及灰熔点。 接着,在热重分析仪上,对木屑热解、燃烧以及木炭燃烧的热重曲线进行分析,研究了木屑在不同升温速率下的热解特性和燃烧特性;研究了在550℃的热解温度下,生成的木炭在不同升温速率的燃烧情况;研究了不同热解温度下,生成的木炭在相同升温速率下的燃烧情况。进一步计算得出热解与燃烧的相关系数或指数。最后采用微分法对热重实验得出的数据进行分析,求出了木屑热解、木屑燃烧以及木炭燃烧在不同升温速率下的化学动力学参数。 然后,以木炭和石英砂为床料,分析了它们的粒度分布情况;对木炭、石英砂二组分混合床料的流态化进行理论分析研究,计算得出不同温度下,木炭和石英砂的理论临界流化速度和理论终端速度;对平均粒径为0.098mm的木炭与平均粒径为0.142mm的石英砂在流化床内流化时的体系特性进行了判断;最后对木炭和石英砂二组分混合床料的流态化进行冷态试验研究。 最后部分,以木炭和石英砂为床料,对木炭在自热式双流化床热解系统的副反应器(流化床)中的燃烧进行试验研究:分析燃烧效率和副反应器效率,找出存在问题并提出改进方案;对改进后的副反应器进行试验研究。改进后副反应器炉温大幅度升高并且温度分布较为均匀;灰分含碳量大幅度降低,燃烧效率和副反应器效率均得到大幅度提高,达到了企业的要求。 本论文的研究结果对工程实际有重要的参考价值。


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