含水率和顆粒直徑對生物質(zhì)粉陰燃過程影響的實驗研究.pdf

1、生物質(zhì)燃燒廣泛存在于生物質(zhì)直燃應(yīng)用，垃圾焚燒和各種火災(zāi)中。在這些應(yīng)用或自然現(xiàn)象中，生物質(zhì)原料的含水率會隨原料來源、氣候和環(huán)境等有很大不同，較常見的含水率變化范圍為絕干到濕基含水率為30％。生物質(zhì)的含水率會顯著影響熱值、物料內(nèi)部熱量和質(zhì)量傳遞，從而影響燃燒持續(xù)時間和物料內(nèi)部溫度等。在生物質(zhì)的利用中，粒徑的大小受生物質(zhì)粉碎的難易程度和粉碎成本制約，同時粒徑作為生物質(zhì)粉最基本的物理參數(shù)，會顯著影響物料的堆密度，物料內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，熱量和質(zhì)量傳遞

2、，從而影響反應(yīng)速率、燃燒持續(xù)時間、物料內(nèi)部溫度和產(chǎn)生的氣體濃度等。因此，研究含水率和粒徑對生物質(zhì)燃燒過程的影響是十分必要的。
　　由于生物質(zhì)粉體堆積物的陰燃反應(yīng)和大顆粒燃料內(nèi)部燃燒非常相似。因此，本研究采用生物質(zhì)粉體堆積物的陰燃實驗方法，考查含水率和粒徑對生物質(zhì)內(nèi)部燃燒過程特性的影響，為固體燃料內(nèi)部燃燒及陰燃燃燒過程特性分析提供依據(jù)。
　　根據(jù)對目前陰燃過程實驗研究方法的總結(jié)和對比分析，設(shè)計制作了生物質(zhì)粉自然向下陰燃實驗臺。

3、該實驗臺主要由引燃裝置、陰燃反應(yīng)器、監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，能同步地進行生物質(zhì)粉陰燃過程中的溫度、失重以及煙氣成分和濃度的實時監(jiān)測和記錄。其中陰燃反應(yīng)器內(nèi)腔尺寸為Ф270×220mm，是由不銹鋼桶內(nèi)置厚為100mm的耐高溫硅酸鋁保溫棉構(gòu)成。實驗用玉米秸稈粉填充于此內(nèi)腔中。采用引燃裝置從上部點燃燃料，燃燒向下進行，點燃燃料后，將電加熱器移開。在燃燒過程中，物料內(nèi)部溫度由9個直徑為1mm的K型熱電偶檢測。燃料重量由位于陰燃反應(yīng)器之下的電

4、子秤檢測。燃燒產(chǎn)生的氣體由氣體收集器收集排出。實驗還對氣體進行了采樣、除塵和除濕，并由氣體分析儀檢測氣體中成分。在燃燒過程中，物料表面會由于收縮而不斷下降，氣體采樣口不斷調(diào)整，以保證采樣口位置處于物料表面以上約1cm。溫度、重量、氣體成分等信號都采用USB數(shù)據(jù)采集模塊、PQ2擴展模塊和與其配套的數(shù)據(jù)采集記錄軟件采集和記錄。采樣頻率可任意制定，本實驗每隔100s記錄一次數(shù)據(jù)。
　　從絕干到濕基含水率30%的范圍內(nèi)選擇6個含水率（0%

5、、3.26%、6.05%、10.78%、20.93%和29.77%）進行實驗，每個含水率重復(fù)兩次實驗。實驗表明：1）在實驗所采用的圓柱形反應(yīng)器中，玉米秸稈粉陰燃時床層中相同高度不同徑向位置處熱電偶測得的溫度基本一致，表明玉米秸稈粉在反應(yīng)器中的陰燃傳播過程可近似為一維傳播過程。2）在實驗的各種含水率下，不同的含水率對點火過程、物料內(nèi)部干燥過程影響顯著，干燥速率會隨著含水率的增大而降低。而不同的含水率對物料內(nèi)部最高溫度、內(nèi)部炭氧化過程、圓柱

6、反應(yīng)器徑向溫度分布以及失重特性等影響均較小。3）在各種含水率下，玉米秸稈粉陰燃過程內(nèi)部最高溫度自上而下越來越高，這和絕干炭粉陰燃的最高溫度自上而下越來越低正好相反。
　　分別對不同粒徑的玉米秸稈粉（20-40目，40-60目，60-80目和80-100目）進行了陰燃實驗和重復(fù)實驗。實驗表明：1）在實驗所采用的圓柱形反應(yīng)器中，各種粒徑下的玉米秸稈粉陰燃過程的內(nèi)部最高溫度逐漸升高，并且物料內(nèi)部最高溫度會隨著粒徑的減小而增加。2）在實驗