針對(duì)秸稈顆粒的回轉(zhuǎn)式間接燃燒裝置研發(fā).pdf

1、生物質(zhì)燃料，特別是秸稈類(lèi)生物質(zhì)具有堿金屬含量高、低灰熔點(diǎn)等特點(diǎn)，在常規(guī)鍋爐的燃燒利用過(guò)程容易出現(xiàn)各種問(wèn)題，比如結(jié)渣、沉積以及腐蝕等問(wèn)題。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)氣化燃燒相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，嘗試結(jié)合流化床的低溫、蓄熱量大的特性以及回轉(zhuǎn)爐的機(jī)械混合、強(qiáng)制擾動(dòng)的特點(diǎn)，提出了一種含床料的回轉(zhuǎn)式間接燃燒裝置，其本質(zhì)為一個(gè)結(jié)合了生物質(zhì)回轉(zhuǎn)式氣化器以及氣化氣燃燒的生物質(zhì)分級(jí)燃燒設(shè)備。課題以該回轉(zhuǎn)式氣化反應(yīng)器為核心，實(shí)現(xiàn)了從概念提出、主體設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建以及

2、完成熱態(tài)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。
　　本研究首先通過(guò)熱解實(shí)驗(yàn)確定了棉桿顆粒燃料的熱解產(chǎn)物特性，分析了棉桿顆粒燃料在不同溫度工況下的熱解三相產(chǎn)物比例、熱解氣組分以及單位質(zhì)量燃料產(chǎn)氣量(mol/kg)的變化情況。試驗(yàn)獲取的熱解燃?xì)猱a(chǎn)量作為后續(xù)回轉(zhuǎn)式氣化模型計(jì)算中的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本研究還利用熱重分析方法確定了棉桿顆粒與棉桿粉狀燃料的熱解過(guò)程以及后續(xù)半焦燃燒過(guò)程的動(dòng)力學(xué)特性，求解了棉桿顆粒燃料和棉桿粉狀燃料的熱解活化能分別為46.2和47kj/

3、mol。
　　本研究針對(duì)新型回轉(zhuǎn)式生物質(zhì)汽化器進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)燃料的元素組成與工業(yè)分析，計(jì)算燃料氣化燃燒需氧量、煙氣排放等因素，綜合考慮設(shè)計(jì)理念確定回轉(zhuǎn)式氣化爐的主體結(jié)構(gòu)尺寸；設(shè)計(jì)滿足生物質(zhì)大顆粒成型燃料持續(xù)穩(wěn)定供給的的螺旋給料機(jī)，改裝以燃?xì)鉃槿剂系亩稳紵?，通過(guò)管路連接給風(fēng)、預(yù)熱、給料、回轉(zhuǎn)氣化爐、二次燃燒室、尾氣處理以及煙氣排出等部分，完成以新型回轉(zhuǎn)式氣化爐為核心的系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)；最后對(duì)含床料的回轉(zhuǎn)式氣化爐流場(chǎng)流動(dòng)狀況

4、進(jìn)行冷態(tài)模擬，得到其速度流場(chǎng)與矢量圖以及湍動(dòng)能圖，模擬結(jié)果顯示反應(yīng)核心床料區(qū)具備較好的擾動(dòng)混合特點(diǎn)，可以滿足生物質(zhì)氣化反應(yīng)要求。
　　本研究搭建了該氣化器的驗(yàn)證試驗(yàn)臺(tái)并進(jìn)行了熱態(tài)實(shí)驗(yàn)，以棉桿顆粒燃料作為實(shí)驗(yàn)原料，通過(guò)控制一次風(fēng)量、給料量等條件，順利實(shí)現(xiàn)氣化爐內(nèi)在適當(dāng)溫度下維持穩(wěn)定工況的氣化過(guò)程，得到典型工況條件下氣化爐的燃?xì)獬煞?、燃?xì)鉄嶂?、產(chǎn)氣率以及氣化效率等參數(shù)。以回轉(zhuǎn)式氣化爐為研究對(duì)象，著重研究了生物質(zhì)氣化爐氣化參數(shù)隨過(guò)量空氣

5、系數(shù)、回轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速以及溫度等不同工況條件的變化情況，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件下 ER大致在0.25-0.3之間，轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速在3r/min，在600-650℃溫度范圍內(nèi)有較好的燃?xì)饨M分、熱值、氣化效率以及他轉(zhuǎn)化率。此外，還對(duì)氣化反應(yīng)器底灰、半焦分布特性等進(jìn)行分析，探討回轉(zhuǎn)爐內(nèi)部底灰的分層分布情況，并對(duì)底灰的粒徑分析統(tǒng)計(jì)以及殘?zhí)亢康?，為理解床料區(qū)內(nèi)部氣化過(guò)程及回轉(zhuǎn)爐的排渣設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。
　　本研究以生物質(zhì)熱解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)關(guān)系和熱態(tài)