發(fā)布時間：2016-12-17 18:44

  本文關鍵詞：上吸式生物質氣化爐設計與實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《安徽工程大學》 2012年

上吸式生物質氣化爐設計與實驗研究

方進  

【摘要】：本文從我國是農業(yè)大國和農作物秸稈豐富的角度出發(fā),研究生物質氣化爐氣化技術：自制了一個高120cm的上吸式生物質氣化爐爐體；爐體直徑32cm,隔熱層厚度2cm；爐柵高度距離地面20cm,同時設置了直徑5cm的出灰口,氣化劑從爐子底下經(jīng)過旋風式爐柵通入。同時,在前人的基礎上對爐柵進行了改進,設計了螺旋式、防堵塞爐柵,設計了“三通式”焦油、水分冷凝收集裝置。實驗材料為玉米芯和玉米秸稈,主要的實驗過程及分析結果如下： (1)研究空氣進氣量、物料堆積高度、物料粒徑三個單因素對上吸式生物質氣化爐的產(chǎn)氣品質的影響。研究表明：以空氣進氣量為研究對象時,玉米芯和玉米秸稈在空氣進氣量為1.6m3/h時的產(chǎn)氣品質最好；以物料堆積高度為研究對象時,玉米芯和玉米秸稈在物料堆積高度為70cm時的產(chǎn)氣品質最好；以物料粒徑大小為研究對象時,玉米芯和玉米秸稈在粒徑大小為1.5cm時的產(chǎn)氣品質最好。 (2)運用響應曲面法綜合研究空氣進氣量、物料堆積高度、物料粒徑三因素對上吸式生物質氣化爐的產(chǎn)氣品質的綜合影響。研究表明：玉米芯和玉米秸稈在空氣進氣量為1.6m3/h、物料堆積高度為70cm、粒徑大小為1.5cm時的氣化產(chǎn)氣品質均為最好。此時,玉米芯產(chǎn)氣的可燃氣中CO、H2的含量可達到33.43%和27.16%,CO2的含量為22.16%；玉米秸稈產(chǎn)氣的可燃氣中CO、H2、的含量可達到31.09%和26.55%,CO2的含量為23.35%；玉米芯和玉米秸稈的理化性質基本相同,實驗過程中的各因素對玉米芯和玉米秸稈的影響的變化趨勢基本相同。 (3)分別在5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、30℃/min升溫速率條件下加熱到1000℃,另外在200℃、250℃、300℃、350℃、400℃下恒溫4小時,得出并分析熱重分析圖。研究結果表明：玉米芯和玉米秸稈的失重曲線趨勢都基本相同。對于不同的升溫速率,物料的熱解過程一般都分為3個過程。物料隨著熱解溫度的上升,物料內的自由水開始慢慢失去,在100℃左右物料內的自由水蒸發(fā)趨勢開始放緩,當溫度達到250℃時,物料內的自由水基本蒸發(fā)完全。隨著物料溫度的進一步上升,物料內的揮發(fā)份開始析出。在250—330℃范圍內,物料的揮發(fā)份析出速率非�？�,隨著溫度的進一步上升,物料的揮發(fā)份析出速率開始放緩,放緩區(qū)間在330-530℃。當溫度達到530℃后,揮發(fā)份基本完全析出,剩下的部分是碳。 玉米芯的升溫速率為10℃/min時,物料的失重率最大,可達到97.94%；玉米秸稈的升溫速率為15℃/min時,物料的失重率最大,可達到98.74%。在以后的實際生產(chǎn)中,在有條件控制升溫速率的情況下,對于不同的物料我們可以控制不同的升溫速率,以使得物料的失重率最大,揮發(fā)分析出最多,產(chǎn)氣的氣體品質最好。 (4)通過推導,可得出玉米芯和玉米秸稈的氣化反應動力學模型為ln[F(a)/T2]=lnAR/βE-E/RT,它滿足直線方程Y-kX+b,通過多點作圖,由k=-E/R和b=lnAR/βE得出熱解反應的活化能E和頻率因子A。 通過作圖和計算可得：在升溫速率為5℃/min時,在玉米芯氣化過程中,250—330℃溫度階段時,氣化反應屬于2級反應,其直線擬合方程為y=-2332.3x-7.9534,R2=0.9978；330—530℃溫度階段時,氣化反應屬于1級反應,其擬合方程為y=-1960.5x-9.7076,R2=0.9134。 在升溫速率為10℃/min時,在玉米秸稈氣化過程中,250—330℃時,氣化反應屬于1級反應,其直線擬合方程為y=-3799.7x-6.4494,R2=0.9978；330—530℃時,氣化反應也是屬于1級反應,其直線擬合方程為y=-2572.1x-8.8102,R2=0.692。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：安徽工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK175
【目錄】：

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【引證文獻】

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