生物质与惰性颗粒流化特性的实验研究

ｎ ｒ ｌ ｕｄ ｅ ｈｎｔｅｐｏｏｔ ｎｏ ｉ ｓ ｗ ｓｓ ｌ ｅ ≤６ ％ ） ｏ ｌ ｆ ｉｉ ｄｗ ｅ ｒｐｒ ｏ ｆ ｏ ｓ ａ ｌ ｍａｙｌ ｚ ｈ ｉ ｂ ｍａ ｍａ ｒ（ ０ ．
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阔 的发展前 景 和经 济意 义 ．
１ ３ 实验 方 法 ．
本实 验采 用 的是利 用压 差计 测量 床 层压 降 的
方法 建立 压 降 与表 观 流 速 的关 系 曲 线 ， 而 研 究 进 油菜 秸秆 和 稻壳 在 不 同组 分 情 况 下 的 流 化 特 性 ． 在实 验过 程 中利 用 阀 门控 制 风 量 大 小 ， 体 流 量 气
Ａｂ ｔａ ｔ Ｃ ｎ ｅｓ ｎｏ ｉｍａ ｓｉ ｕｄｚ ｔ ｎｉ ｏ ｅｏ ｅｍａｎ ｍｅｈ ｄ ｏｏ ｔｉ ｉｍａｓ ｓｒ ｃ ： ｏ ｖ ｒｉ ｆｂｏ ｓ ｆ ｉｉ ｉ ｓ ｎ ｆ ｈ ｉ ｔｏ ｓｔ ｂａｎ ｂｏ ｓ ｏ ｎｌ ａｏ ｔ
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（ ） １
４
式 中 ， 一 床层 直 径 ， 此 为 １０ｍｍ． Ｄ 在 ２
临界 流化速度 是研究 流化 过程 的重要 参数 ， 需
气经 过 多孔 硅 酸 铝纤 维布 风 板 进 入 流 化 床 ， 风 布 板孑 径 １ ５ｍｍ， 孔率 １２ ％ ． 化 空气 流 量 由 Ｌ ． 开 ．５ 流
第２ ５卷第 ２期 ２ １ 年 ６月 ０ １
南华大学 学报 （自然科学版 ） Ｊｕｎｌ ｆ ｎ ｅｓｙｏ ＳｕｙＣ ｉａ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ） ｏｒａ ｏ ｉ ｒｉ ｆ ｏ ｔ ｈ （ ｃ ｎｅａ ｄＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｕ ｖ ｔ ｎ ｅ ｏ
Ｖｏ Ｎｏ ２ Ｌ２５ ．
ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｏ ｈ ｏ ｓ ｎ ｎ ｒ ａ ｔｃｅ ｎ ｈｅｒｍｉｔ ｒ ． ｌｃ ｔ－ｅ ｕｃｎ ｔ ｏ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔｃ ｆｔ ｅｂｉｍａ ｓａ ｄ ｉ ｅ ｐ ｒｉｌｓ ａ ｄ ｔ ｉ ｘ ｕ ｅ Ｖｅｏ ｉ ｒ ｄ ｉ ｇ ｍｅｈ ｄ ｉ ｔ ｙ
研 究． 结果表 明石英 砂 的最 小流化 速度 的理 论值 与 实测值 相 符 ； 单一 组份 的 生物 质 颗 粒 （ 壳或 油 菜秸秆 颗 粒 ） 稻 不能 正常流 化 ； 在稻 壳或 油 菜秸 秆颗 粒 和 石 英砂 双 组份 混
合体 系中， 稻壳／ 油菜秸秆的质量分率小于 ６ ％ 时， 壳／ ０ 稻 油菜秸秆与石英砂 双组分
质 颗 粒 进 行 筛 分． 取 １ 选 ３～ｌ 目 （ ． ５ ｍ ～ ５ １ ９ ｍ
２ ２ ｍ） ． ５ｍ 油菜 秸秆 颗粒 和 稻壳 进 行 实 验． 于石 鉴 英砂 直径 和生 物 质颗 粒 直径 差 距 很 大 时 ， 流化 在
具有 良好 的传 热 传质 性 能 以及过 程易 于控 制 等优
过 程会 出现 明 显 的分 层 现 象 ， 因此 ， 实 验 选 用 本 ８～１ （ ． ｍ ～ ． ３ １２ｍ ２ ０ｍｍ） 目的石英砂 作 为惰 性颗
粒 载体 。 料 的特性 参数 如表 １ 物 所示 ．
表 １ 实验 颗 粒 物性 参 数
Ｔａ ｅ １ Ｐｈｙ ｉ ａ ｏ ｒ ｉｓ ｏ ｘ ｒｍ ｅ ｔ ａｒｉ ｌｓ［］ ｂｌ ｓｃ ｌｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆｅ ｐｅ ｉ ｎ ａｌｐ ｔｃｅ
合物流化特性 ， 出｝ 合物 的最小流化速度是研 得 昆
究 生物 质 流化 床 转 化 的前 提 和 基 础． 实 验 选 用 本 油 菜秸 秆 和稻 壳 进 行 实 验 ， 单 组 份 生 物 秸 秆 的 对 及 其惰 性粒 子 （ 英 砂 ） 合 的流 化 特 性 进 行 研 石 混
究 分 析． 南地 区 的 油菜 秸 秆 和稻 壳 资 源 非 常 丰 湖 富 ， 用这 两种 生 物质 作 为对象 进 行研 究 ， 很 广 利 有
化 ， 生物 质 中加入 惰 性颗 粒 （ 英 砂 ） 成 双 组份 混合 物 可 实现 流 化． 在 石 形 因此 有 必要
对 生物质及 其 与惰 性颗 粒 的 流化 特 性 进 行研 究 ． 论 文 在 冷 态 （ 温 ） 条件 下 ， 该 室 的 采 用 降速 法 ， 对稻 壳 ， 菜秸秆 以及 它们 相 对应 的双 组份 混合体 系的流化 特 性 的进 行 了 油
点， 是生 物质 气 化 的重要 方式 之一 ． 由于生 物 质 但 颗粒 形状 极 不 规 则 、 面 粗 糙 、 分 含 量 很 高 、 表 水 颗 粒之 间容易 结 团 、 颗粒 之 间 的特 性 差异 较 大 ， 且 所
以造 成很 多 单 纯 的 生 物 质 颗 粒 不 易 或 者 不 能 流 化 ． 流化 床 中加 入 容 易 流化 的 惰 性 颗 粒 （ 在 石
１ ２ 实 验原 料 ．
本实 验采 用 的生 物质 是 湖南本 地 区资 源 丰 富 的油 菜秸 秆 和稻 壳 ． 了方 便 实验操 作 ， 验前 对 为 实
油 菜秸秆 进 行 粉碎 加 工 ， 然后 分 别 对 这 两 种 生 物
稻谷 年 产 量 ４０ Ｍｔ可 获 得 稻 壳 ８ ０ ， ０ Ｍｔ约 合
Ｂｉ ｍ ａ ｓ ａ ｄ ｎｅ ｔ Ｐａ ｔｃ ｅ ｏ ｓ ｎ Ｉ ｒ ｒｉ ｌｓ
ＺＯＵ ｉ －ｈ Ｌ Ｕ ・ ｕ Ｊ ａ ｚ ｕ， Ｉ Ｚｅｈ ａ （ ｃ ｏｌ ｆＭ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｏ ｔ ｈｎ ， ｅ ｇａ ｇ Ｈ ｎ ｎ４ １０ ， ｈ ａ Ｓｈ ｏ ｏ ｅｈ ｎｃ ｇ ｅ ｎ ， ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｕｈＣ ｉ Ｈ ｎｙ ｎ ， ｕ ａ ２ ０ １ Ｃ ｉ ） ａＥ ｎ ｉ ｅ ｉ Ｓ ａ ｎ
收稿 日期 ：０ １— ４— ２ ２ １ ０ ０
作者简介 ： 邹家柱 （ ９７～） 男 ， １７ ， 湖南省衡 阳人 ， 华大学机械工 程学院实验 师 ， 南 硕士． 主要 研究方 向 ： 流体机械设 计
与研究 ．
南 华大学学报 （ 自然科 学 版 ）
我 国生 物质 资源 丰 富 ， 年 农 作 物秸 秆 资源 每 产 量 超过 ７ ０ Ｍｔ 合 ３ ０ Ｍｔ 准 煤 ¨ ． 国 的 ２ 约 ６ 标 我
流量 计 测定 ， 层压 降通 过压 差计 计 量 ， 部 加 一 床 顶 个 布袋 过滤 器 ， 来收 集逸 出 流化床 的颗粒 ．
要根 据气体通 过 流化 床 床层 时形 成 的压差 来 进行 确定 ， 由于生物 质 的热 解温 度通 常在 ４ ０ ０ ℃左 右 的 高 温下进行 的 ， 以通过 流化床 时形 成 的气 体压 差 所 难 以测得 ， 常采用在室 温 （ 通 冷态 ） 条件 下通 常采 用 速 降法来进行 测量 临界流态化 的速度 测定 ， 所谓 速 降法 ， 就是先将气 源开启 到使流 化床 处于 流态化 状
ｓ ｎ ｎ ｈ ｉ ｘｕ ｅａ ｔ ｓ ｈ ｒｃｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ． ｏ ｔ ｅ ｒ ｓ ｈｓ，ｈ ｎ ｍｕ ｖ ｌ ｃｔ ｆ ａ ｄ ａ ｄ ｔ ｅｒｍｉｔ ｒ ｔａｍｏ ｐ ｅ ｅ ｅ ａｕ ｅ Ｆｒｍ ｈ ｅ ｕ ｉ ｔ ｅ ｍｉ ｉ ｍ ｅｏ ｉｙ ｏ
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４ 』 ０ Ｍｔ
．
生 物 质 作 为 一 种 可 再 生 能 源 ， 利 用 受 其
到世 界各 国的 普遍 关 注． 物 质气 化是 一 种非 常 生 有效 的能源利 用方 式 ， 以 生 产燃 气 和化 学 合 成 可 气． 而利 用流 化床 气化 具 有可 以进 行 大批量 处 理 、
ｈ ｄ ｂ ｅ ｐ ｌ ｄ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｔ ｅ ｆ ｉ ｉ ｔ ｎ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓｏ ｃ ｕ ｋ， ａ ｄ Ｏ ａ ｅ ｓ ａ ａ ｅ ｎ ａ ｐ ｉ ｒ ｓ ａ ｃ ｈ ｕｄ ｚ ｉ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｆｒ ｅｈ ｓ ｓ ｎ ｔｒｐ ｔ ｗ， ｅ ｏ ｌ ａｏ ｉ ｃ ｉ ｒ
英砂 ） 使其 与生 物 质 构 成 双 组 份 混合 物 ， 可 以 ， 就
改 善生 物质 的流 化 特 性 ， 以解 决 生 物 质 的 难 以 可 流 化 的 问题 ． 究 惰 性 颗 粒 与 生 物 质 的双 组 份 混 研
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能很好 的 流化 ．
关 键词 ： 态化 ； 流 生物质 ； 惰性 颗 粒 （ 英砂 ） 流化特 性 石 ；
中图分 类号 ： Ｑ ４ ． ；２ ６ ２ Ｔ ５ ６ ２ ￥ １．
文献 标识 码 ： Ｂ
Ｔｈｅ Ｃｈａ ａ ｔｒ ｏ ｕ ｄ ｚ ｔｏ ｐｅ ｉ ｅ ａ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｃ ｅ ｆＦｌ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ Ｅｘ ｒｍ ｎｔ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｆ ｒ
Ｊｎ２ １ ｕ ． ０１
文章编号： ７ — ０２ ２ １）２ ０３ — ４ １ ３ ０６ （０１０ — ０３ ０ ６
生物质 与惰性颗 粒流化特性 的实验 研究
邹 家柱 ， 泽 华 刘
（ 南华大学 机械工程学 院 ， 湖南 衡 阳 ４ １０ ） ２ ０ １
摘
要： 生物 质的 流化 转 化是 获取 生物 质 能 的重 要 方 法之 一 ， 纯 的 生 物 质 不 易流 单
９与表 观流 速 “之 问 的关 系为 ：
ｕ ： Ｄ
盯
１ 实验 部 分
１ １ 实验 装置 简 介 ．
本 实验采 用 的实 验装 置是 由南 华 大学 自行研 制 的小型 流 化床 生 物 质热 裂 解 装 置 ． 装 置 示 意 该
图 如 １所示 ， 化床 由 Ｄ １ ０ｍ 有 机玻璃 圆柱 制 流 ２ ｍ 成 ， １２ ０ ｍ 流 化介 质 由空 气 压 缩 机提 供 ， 高 ０ ｍ． 空