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1、第卷第期太阳能学报,万年月透双刃文章编号优巧冬伪洲目巧》倒闷幻卜肠秸秆类生物质闪速热解规律修‘,易维明,‘双宁李保明,,以,中国农业大学水利与土木工程学院北京洲书“山东理工大学淄博乃以摘要为了研究闪速加热条件下生物质的热解挥发特性,设计了等离子体加热高温层流炉作为实验设备。用有代表意义的玉米秸秆粉末,在该层流炉上进行了个加热温度,,吠幻,的热解实验研究。得出了不同加热温度和停留时间下玉米秸秆粉末热解的实验数据根据这些实验数据和儿油‘一级反应动力学模型方程,分析得出相应的化学动力学参数表观频率因子和表观活化能。研究发现,在闪速加热条件下,玉米桔秆粉末的热解化学
2、动力学参数并不随工况的变化而改变,具有统一的公式。用这个模型进行了相应工况的理论计算,得到了挥发份随停留时间和反应温度变化的曲线,并与实验结果进行了。,比较结果表明实验值和模型计算预测值有很好的一致性,所得的模型和相应的动力学参数具有广泛适用性。本项研究结论对秸秆类生物质的闪速热解规律的研究和热解装置的优化设计有重要的指导意义。关健词生物质能层流炉热解热解模型中圈分类号厂乳文献标识码趋合理,许多研究者利用热重仪研究了不同种类生引言。〕物质的热挥发特性卜热重仪的加热速率可达到生物质闪速热解液化技术是近年来国际上℃而,属于慢速加热条件。利用热重仪测定的流行的一种
3、对生物质废弃物进行处理和利用的技生物质挥发特性应用于一般热解干馏气化和水煤气。气术其技术核心是生物质粉末在极高的加热速率化非常有效但是其结果应用于快速热裂解液化。。,达到〕℃以上条件下发生热裂解并对形技术就勉为其难因为不同的加热速率条件下物,。,,质的热挥发表现是不同的,〕生物质裂解液化是成的热解蒸汽迅速冷却终止二次裂解和聚合反应。在极高加热速率通常也称为闪速加热条件下进行从而得到液体产物为主的技术,,,针对生物质快速裂解液化技术的反应模式国的要进行理论分析必须设法研究在这样加热条件。。际上提出了多种类型的反应器结构有流化床反应下的挥发规律和特点、、、、器涡
4、旋反应器旋转锥壳反应器烧蚀反应器下降高温条件的层流加热炉已经成功地应用于煤的,。〔’〕,管式反应器等等所有这些反应器都能够实现快速热挥发特性研究中它同时也可以应用于闪速’,‘,。,,、、加热条件下生物质热挥发的研究陈,」因此生物质裂解液化只是结构不同参数不同性能有。我们也利用层流炉对生物质在闪速加热条件下的热差异。热裂解过程实际上就是一个挥发分析出的过挥发特性进行研究。,,、,程因此要研究热裂解的机理我们必须首先了解在层流炉内工作气体为氮气氢气等它们被,,。生物质的挥发特性也就是生物质在反应过程中挥加热到一定温度经过导流环进入主炉管内控制,。气体流动处对于管
5、内流动雷诺数小于发份的析出规律于层流状态,。、为了在理论上研究生物质液化机理提供液化极细目以上的可燃物质颗粒煤粉生,,设备设计的理论依据使得热解参数和设备结构更物质粉等加人到这样的气流中瞬间即可达到炉内一收稿日期五刀甚“”,印金项目十五计划资助项目国家自然科学基金资助项目岌乃印期修双宁等秸秆类生物质闪速热解规律气体温度,实现快速升温。利用冷激收集装置收集喂人装置炭粉,采用灰分示踪法确定挥发程度,即失重程度。稳定而均匀的给粉是保证实验准确性和重现性、、。,改变气体流动速率加热环境温度冷激收集装置与的关键因此本研究选用了简单适用的螺旋喂入生物质出口,经反复使用证
6、明其距离等参数可以得到不同加热条件下可器装置可靠性和稳定性均满足。。,燃物质的挥发程度一时间曲线对曲线进行分析得实验要求通过调整调速电机的转速可以控制生。到闪速加热条件下可燃物质热挥发的化学动力学参物质粉的喂人量为防止在喂人过程中发生堵塞现,。,口,数用于理论分析象在出料管处设一进气管通人适当流量一般。而的氢气以加速生物质粉的流动材料与方法为了防止生物质粉在进人高温加热炉之前就发,,实验所用材料为山东潍坊所产的玉米秸秆灰生热解所以在靠近加热炉的部分采用水冷管来冷。。,分含量为却喂人管水冷喂人管内孔径为巧外径为实验前把,玉米秸秆用高性能粉碎机磨成很细的由两层同
7、轴的碳化硅材质经硅酸铝毡垫隔离,,。粉末然后用振动筛筛去粗大颗粒选用粒度达到保护管保护这样的措施一方面可以防止生物质粉。,目以上的粉末作为实验原料充分混合使其成末提前受热分解同时也防止冷却水对热的氢气流。。分均匀然后放人干燥箱中在℃温度下干燥发生冷却。备用反应器实验系统,主实验炉竖直放置主要是由保温炉和反应管。。实验系统主要是由部分组成它们是等离子两部分组成保温炉上均布着根硅碳棒加热元、、、体加热部分喂入器部分主实验炉部分水冷收集件,总功率为,主要对管壁起保温作用反应。。,。器部分实验装置参见示意图器热解管要求耐高温采用碳化硅材料制成总长度为侧,。为内径为了
8、保证管内流动的稳定性,在主流氢气进人反应区之前设置了
