熱載體與生物質(zhì)半焦混合顆粒的分享特性研究.pdf

1、新型V型下降管式熱解液化系統(tǒng)以固體熱載體陶瓷球為加熱方式，能夠?qū)崿F(xiàn)生物質(zhì)快速升溫熱解液化。由于反應(yīng)管內(nèi)溫度很高，生物質(zhì)粉在進入下降管的瞬間就初步熱解為半焦，因此研究陶瓷球與生物質(zhì)半焦之間的分離更具實際意義。在這一工藝中為了保證實驗的持續(xù)性及有效地對熱載體余熱資源進行回收重利用，同時避免半焦顆粒進入熱載體換熱器后燃燒爆炸，熱載體與熱解半焦顆粒的分離極為重要。但是目前對于V型下降管系統(tǒng)分離箱內(nèi)顆粒分離規(guī)律研究較少。為了研究陶瓷球熱載體與生物

2、質(zhì)半焦顆粒分離過程，進而獲得分離裝置實驗參數(shù)，設(shè)計制作了V型下降管冷態(tài)實驗裝置，并利用高速攝影技術(shù)和粒子圖像測速儀對不同陶瓷球粒徑、質(zhì)量比、抽氣位置以及圓形出口和方形出口條件下的顆粒分離規(guī)律進行了實驗研究。主要包括以下幾個方面的研究內(nèi)容：
　　首先根據(jù)實際熱解反應(yīng)裝置的要求對V型下降管分離實驗臺進行了總體設(shè)計，包括喂料系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)及分離系統(tǒng)等各個方面。分別對陶瓷球單體顆粒的流動和陶瓷球與生物質(zhì)半焦混合顆粒流動分離進行了一系列預(yù)實

3、驗，實驗證明，該裝置能夠保證熱載體和生物質(zhì)半焦顆粒喂料流暢、穩(wěn)定、均勻，能夠滿足實驗所需要的兩種顆粒不同混合質(zhì)量比的要求。
　　其次應(yīng)用PIV和高速攝影技術(shù)研究陶瓷球熱載體在不同質(zhì)量比例混合下料時，分離箱內(nèi)的分離情況，分別改變陶瓷球粒徑、出口形狀及抽氣位置重復(fù)進行以上實驗，得到陶瓷球和生物質(zhì)半焦顆粒運動軌跡和其它的運動參數(shù)。最后通過顆粒運動軌跡得到分離箱內(nèi)篩網(wǎng)的尺寸和傾斜角度，這是最重要的一方面。
　　通過兩種不同陶瓷球粒徑

4、(2mm、3mm)，四種不同喂料比例(30:1、40:1、50:1、60:1)，兩種出口形狀(圓口、方口)的實驗研究，得到以下結(jié)論：
　　1．兩種混合顆粒在V型下降管中流動時，陶瓷球?qū)ι镔|(zhì)半焦顆粒的攜帶作用明顯，且隨著反應(yīng)管出口與水平方向的角度變大，水平長度變長，管口滯留顆粒增加直至堵塞在出口處無法正常流出。
　　2．通過PIV測得出口處陶瓷球單相流動時速度分布曲線，加入生物質(zhì)半焦后，測得出口處生物質(zhì)半焦顆粒速度分布曲線，

5、不同質(zhì)量比之間出口處速度分布變化不大。
　　3．通過高速攝影技術(shù)對分離過程中陶瓷球顆粒的運動軌跡進行跟蹤，得到了陶瓷球顆粒群最內(nèi)側(cè)的軌跡圖，并進行擬合得到擬合方程，分析了抽氣位置和質(zhì)量比、陶瓷球粒徑和出口形狀對擬合方程a值的影響關(guān)系。陶瓷球單相流動和質(zhì)量比較高時如60:1受抽氣位置的影響較小，隨著質(zhì)量比的增大，a值呈減小的趨勢；2mm陶瓷球較3mm陶瓷球a值大，而圓口較之方口a值波動較大。最后依據(jù)不同情況下陶瓷球軌跡曲線確定篩網(wǎng)的