拨料式喂料器的设计与试验

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1、2014年月农机化研究第期拨料式喂料器的设计与试验肖森1，王丽红2*（1．大连理工大学内燃机研究所，辽宁大连116023；2．山东理工大学山东省清洁能源工程技术研究中心，山东淄博255091）摘要：为保证生物质粉喂料的连续性和稳定性，在普通螺旋喂料器的基础上，设计了一种喂料量为15g/min的拨料式螺旋喂料器，并以不同粒径的玉米秸秆粉为原料在该装置上进行试验，结果发现，为了保证设计需要的喂料速率，需控制粒径为20-40目、40-60目、60-80目和80-120目的玉米秸秆粉在料斗内的注料量分别为800g、750g、600g和550g，其需要的拨料器转速分别为118r/min、11

2、8r/min、30r/min和20r/min。经过反复试验，确定该喂料系统可以满足定量喂料的要求。关键词：生物质；拨料式；螺旋喂料器；定量喂料中图分类号：TK6文献标识码：A文章编号：2014年月农机化研究第期0引言流化床快速热裂解液化工艺要求对生物质进行干燥、粉碎和筛选处理，原料从料斗加入，经过进料器进入流化床反应器。以惰性气体（如氮气）充当的载气在压力作用下经过预热进入流化床反应器，气体在反应器内流化流化介质（如石英砂），使生物质物料与高温流化介质充分混合至发生热裂解反应，生成的固体颗粒（炭)和热裂解气与载气一起流入旋风分离器进行气固分离。固体颗粒在离心力、器壁摩擦力以及自身重

3、力作用下落入集炭瓶，气体则进入冷凝器冷凝，可冷凝气体被冷凝成生物油，不可冷凝气体则被排出。流化床快速热裂解过程如图1所示。2014年月农机化研究第期2014年月农机化研究第期图1生物质热裂解液化过程示意图Fig.1Thepyrolysisprocessofbiomass2014年月农机化研究第期在生物质热裂解液化过程中，不但要求喂料收稿日期：修订日期：基金项目：国家自然科学基金（51406109）；山东省高等学校科技计划（J13LE13）；山东省高等学校优秀骨干教师国际合作培养项目作者简介：肖森（1988-），男，山东日照，硕士研究生邮箱：xsen98@163.com通讯作者：王丽

4、红（1977-），女，从事生物质快速热解液化方面的研究，E-mail：wanglh@sdut.edu.cn的连续性和稳定性，还需要对生物质的喂料进行定量控制。螺旋喂料器是目前国内外最为常见的一种生物质输送机，具有结构简单、经济实用等特点，但因为生物质物料本身所具有的物性，在喂料过程中容易造成搭桥或挂壁现象，而且在连续喂料时，反应器内的热载气会造成返料现象，导致均匀稳定输送物料不能顺利进行[1]。另外，普通的螺旋喂料器无法满足定量喂料的要求，不能实现生物质的按需定量喂料[2]2014年月农机化研究第期。针对生物质物料的输送要求，本文将以自行研制的小型流化床热裂解试验装置（如图2所示）

5、为基础，设计一种可以顺利定量喂料的拨料式螺旋喂料器，喂料量为15g/min。图2流化床快速热裂解液化装置结构图Fig.2Thestructureoffluidizedbedfastpyrolysisliquefactiondevice1设备与原料1.1试验设备拨料式螺旋喂料器的结构如图3所示，主要由机体、料斗、调速电机、螺旋蛟龙、S形拨料器、落料口等部件组成，通过电机带动拨料器旋转，将生物质原料定量拨入落料口，并在螺旋绞龙的作用下均匀稳定的传送到流化床反应器中，以保证热解液化过程的顺利进行。该装置包括两个电机，其中一个用来控制料斗中拨料器的转速，另一个用来控制螺旋绞龙的转速，两个数

6、显速度控制仪分别控制两个电机的转速[3]。1-2.调速电机3.料斗4.拨料器5.落料口6.螺旋绞龙7.机体图3拨料式喂料器结构图Fig.3TheStructureofthedialfeedingmaterialfeeder1.1.1定量喂料结构拨料式喂料器的料筒中安装了一个与电机相连的翅片式拨料器，可以保证物料在料筒内由外向内被拨料器拨入落料口。为了避免物料自由落入落料口，设计落料口上方旋转杆的直径略大于落料口的直径，这样物料就只能由下面的拨料器强制喂入。拨料器的回转半径与料筒的半径相近，它在旋转过程中会引起料筒内的物料上下运动，防止物料堆积引起的搭桥或堵塞现象的发生。拨料式喂料器

7、的喂料速率取决于拨料器的数量、转速、宽度和回转半径以及落料口的直径。公式（1-1）为喂料速率Q（kg/h）的理论计算公式：（1-1）其中n为拨料器的数量；ψ为填充系数，理想状态下的ψ为1；ω为拨料器的转速，单位为r/min；R为拨料器的回转半径，r为旋转杆的底面半径，b为拨料器的宽度，单位均为m；ρ为物料的堆积密度，单位为kg/m3。由式（1-1）可以看出，在拨料器的数量、宽度、回转半径和落料口直径等参数确定的情况下，拨料式喂料器的喂料速率只取决于拨料器的转速，且随拨