針對秸稈顆粒的回轉(zhuǎn)式間接燃燒裝置研發(fā).pdf

1、生物質(zhì)燃料，特別是秸稈類生物質(zhì)具有堿金屬含量高、低灰熔點等特點，在常規(guī)鍋爐的燃燒利用過程容易出現(xiàn)各種問題，比如結(jié)渣、沉積以及腐蝕等問題。本文在總結(jié)國內(nèi)外生物質(zhì)氣化燃燒相關(guān)文獻基礎上，嘗試結(jié)合流化床的低溫、蓄熱量大的特性以及回轉(zhuǎn)爐的機械混合、強制擾動的特點，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)分級燃燒設備。課題以該回轉(zhuǎn)式氣化反應器為核心，實現(xiàn)了從概念提出、主體設計到實驗臺搭建以及

2、完成熱態(tài)實驗的全過程。
　　本研究首先通過熱解實驗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。試驗獲取的熱解燃氣產(chǎn)量作為后續(xù)回轉(zhuǎn)式氣化模型計算中的一項重要基礎數(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程以及后續(xù)半焦燃燒過程的動力學特性，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。
　　本研究針對新型回轉(zhuǎn)式生物質(zhì)汽化器進行了設計計算。根據(jù)設計燃料的元素組成與工業(yè)分析，計算燃料氣化燃燒需氧量、煙氣排放等因素，綜合考慮設計理念確定回轉(zhuǎn)式氣化爐的主體結(jié)構(gòu)尺寸；設計滿足生物質(zhì)大顆粒成型燃料持續(xù)穩(wěn)定供給的的螺旋給料機，改裝以燃氣為燃料的二次燃燒室，通過管路連接給風、預熱、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)流程設計；最后對含床料的回轉(zhuǎn)式氣化爐流場流動狀況

4、進行冷態(tài)模擬，得到其速度流場與矢量圖以及湍動能圖，模擬結(jié)果顯示反應核心床料區(qū)具備較好的擾動混合特點，可以滿足生物質(zhì)氣化反應要求。
　　本研究搭建了該氣化器的驗證試驗臺并進行了熱態(tài)實驗，以棉桿顆粒燃料作為實驗原料，通過控制一次風量、給料量等條件，順利實現(xiàn)氣化爐內(nèi)在適當溫度下維持穩(wěn)定工況的氣化過程，得到典型工況條件下氣化爐的燃氣成分、燃氣熱值、產(chǎn)氣率以及氣化效率等參數(shù)。以回轉(zhuǎn)式氣化爐為研究對象，著重研究了生物質(zhì)氣化爐氣化參數(shù)隨過量空氣

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)實驗條件下 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)有較好的燃氣組分、熱值、氣化效率以及他轉(zhuǎn)化率。此外，還對氣化反應器底灰、半焦分布特性等進行分析，探討回轉(zhuǎn)爐內(nèi)部底灰的分層分布情況，并對底灰的粒徑分析統(tǒng)計以及殘?zhí)亢康?，為理解床料區(qū)內(nèi)部氣化過程及回轉(zhuǎn)爐的排渣設計提供參考和依據(jù)。
　　本研究以生物質(zhì)熱解實驗數(shù)據(jù)、氣化反應動力學關(guān)系和熱態(tài)