含水率和颗粒直径对生物质粉阴燃过程影响实验的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论

2、文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日万方数据山东理工大学硕士学位论文摘要摘要生物质燃烧广泛存在于生物质直燃应用，垃圾焚烧和各种火灾中。在这些应用或自然现象中，生物质原料的含水率会随原料来源、气候和环境等有很大不同，较常见的含水率变化范围为绝干到湿基含水率为30%。生物质的含水率会显著影响热值、物料内部热量和质量传递，从而影响燃烧持续时间和物料内部温度等。在生物质的利用中，粒径的大小受生物质粉碎的难易程度和

3、粉碎成本制约，同时粒径作为生物质粉最基本的物理参数，会显著影响物料的堆密度，物料内部孔隙结构，热量和质量传递，从而影响反应速率、燃烧持续时间、物料内部温度和产生的气体浓度等。因此，研究含水率和粒径对生物质燃烧过程的影响是十分必要的。由于生物质粉体堆积物的阴燃反应和大颗粒燃料内部燃烧非常相似。因此，本研究采用生物质粉体堆积物的阴燃实验方法，考查含水率和粒径对生物质内部燃烧过程特性的影响，为固体燃料内部燃烧及阴燃燃烧过程特性分析提供依据。根据对目前阴燃过程实验研究方法的总结和对比分析，设计制作了生物质粉自然向下阴燃实验台。该实验

4、台主要由引燃装置、阴燃反应器、监测系统和数据采集系统组成，能同步地进行生物质粉阴燃过程中的温度、失重以及烟气成分和浓度的实时监测和记录。其中阴燃反应器内腔尺寸为Ф270×220mm，是由不锈钢桶内置厚为100mm的耐高温硅酸铝保温棉构成。实验用玉米秸秆粉填充于此内腔中。采用引燃装置从上部点燃燃料，燃烧向下进行，点燃燃料后，将电加热器移开。在燃烧过程中，物料内部温度由9个直径为1mm的K型热电偶检测。燃料重量由位于阴燃反应器之下的电子秤检测。燃烧产生的气体由气体收集器收集排出。实验还对气体进行了采样、除尘和除湿，并由气体分析仪

5、检测气体中成分。在燃烧过程中，物料表面会由于收缩而不断下降，气体采样口不断调整，以保证采样口位置处于物料表面以上约1cm。温度、重量、气体成分等信号都采用USB数据采集模块、PQ2扩展模块和与其配套的数据采集记录软件采集和记录。采样频率可任意制定，本实验每隔100s记录一次数据。从绝干到湿基含水率30%的范围内选择6个含水率（0%、3.26%、6.05%、10.78%、20.93%和29.77%）进行实验，每个含水率重复两次实验。实验表明：1）在实验所采用的圆柱形反应器中，玉米秸秆粉阴燃时床层中相同高度不同径向位置处热电偶测

6、得的温度基本一致，表明玉米秸秆粉在反应器中的阴燃传播过程可近似为一维传播过程。2）在实验的各种含水率下，不同的含水率对I万方数据山东理工大学硕士学位论文摘要点火过程、物料内部干燥过程影响显著，干燥速率会随着含水率的增大而降低。而不同的含水率对物料内部最高温度、内部炭氧化过程、圆柱反应器径向温度分布以及失重特性等影响均较小。3）在各种含水率下，玉米秸秆粉阴燃过程内部最高温度自上而下越来越高，这和绝干炭粉阴燃的最高温度自上而下越来越低正好相反。分别对不同粒径的玉米秸秆粉（20-40目，40-60目，60-80目和80-100目）

7、进行了阴燃实验和重复实验。实验表明：1）在实验所采用的圆柱形反应器中，各种粒径下的玉米秸秆粉阴燃过程的内部最高温度逐渐升高，并且物料内部最高温度会随着粒径的减小而增加。2）在实验的各种粒径下，反应初期的产气量都较多；并且不同粒径对物料阴燃产生的尾气(H2、CH4、CO2和CO)含量影响显著。3）在各种粒径下，不同的粒径对物料内部干燥过程影响显著，而对物料内部炭氧化过程、圆柱反应器径向温度分布以及失重特性等影响均较小。实验分析得出的含水率和粒径对生物质粉阴燃过程的影响规律，可以为固体燃料内部燃烧及阴燃燃烧过程特性分析提供依据。

8、关键词：生物质粉；阴燃；含水率；粒径II万方数据山东理工大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTThecombustionofbiomassexitswidelyinapplicationofdirectcombustionofbiomass,wasteincinerationan