锯末和稻秆流化特性的试验研究

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1、YANJIUYUFENXI碾竞与瓠_朱予东，刘志强，孙学峰(华北电力大学动力工程系，河北保定071003)摘要：在D90mmx990mm有机玻璃制成的流化床中，对锯末、稻秆以及它们与几种惰性粒子组成的双组分混合物进行了试验研究，结果表明：锯末本身流化范围比较窄，与大于本身的粒子混合时，很容易出现分层现象，分层现象和混合质量比无关：与小粒径粒子混合时，流化情况可以得到改善，并且锯末的质量比越小，流化状态越好。长为0．8mm稻秆不能流化，与河沙混合时，稻秆的质量比小于10％，可以流化，高于10％时不容易流化；"3-与

2、大粒径的粒子混合时．流化情况明显得到改善，质量比越小，流化情况越好。根据预测双组分混合物的最小流化速度公式计算．发现在生物质质量比较低的时候，试验值和预测值吻合较好。关键词：流化床：锯末；稻秆；流化状态中图分类号：TM619文献标志码：A文章编号：1673—7598(2009)10—0029—04比例下的最小流化速度和流化特性。已有的预测双0引言组分混合物最小流化速度公式大部分基于以河沙为惰性粒子，且生物质质量分数均低于50％1~6l。随着传统能源f煤、油、气)储量的日益短缺以及传统能源带来的严重环境污染，开发利

3、用可再生的1试验研究能源资源以及污染更小，甚至没有污染的新能源就成为当今世界急需解决的问题。生物质能源以其可1．1试验装置再生、低污染、经济便利等引起了人们的注意。在生试验装置主要包括90mmX990mm有机玻璃圆物质能源中，木质生物质具有储量丰富、输送简单、柱床，通过有机玻璃床可以清楚地观察料层的流化易于预处理、分布相对集中、便于利用、污染小等特状态(见图1)，布风板上的小孔直径为1．4mm，开孔点，成为一个极受关注的研究方向llj。率为3．75％。U形测压计的量程为0～10000Pa，主要流化床锅炉具有炉膛容

4、积热负荷大、燃烧过程用来测量流化床的床层压降；调节阀主要用来调节扰动强烈、燃料在炉膛停留时间长的优点，能满足空气流量；流量计的量程为0．8～16m3／h。各管段相连生物质的挥发分析出迅速、固定碳燃烬时间长的特处没有漏风现象点闭。目前，国外普遍采用流化床生物质气化技术，国内20世纪90年代初开始开展生物质流化床的气化研究网。单一生物质颗粒形状大多不规则，颗粒问几何特性和物理特性差异较大，导致其不易或不能流流量1化[41。为了改善生物质流化特性，往往需添加惰性粒调节l埘子，使之与生物质构成双组分混合物，解决生物质难风

5、机以流化的问题。在生物质不能及时供应时，它可以较好实现与其他燃料(如煤)混烧_3l。所以生物质的流化床燃烧便成了当前燃烧的首选技术，本文选择锯末代表木本生物质，选择水稻秸秆代表草本生物质，分析锯末、秸秆分别和几种惰性粒子在不同的质量图1试验装置示意图收稿日期：2009—06—18作者简介：朱予东(1964～)，男，副教授，主要从事高效低污染煤燃烧理论、新能源开发与利用、电站锅炉煤粉燃挠技术和锅炉安全经济运行方面的研究T作。；

6、1

7、究与食梅YANJIUYUFENx1_2试验材料本试验选择了在生物质中比较有代表意义的

8、松2结果与分析木屑和水稻秸秆，分别代表木本、草本生物质。由于在加工木材时，锯末含有的水分比较多，所以在实验2。1生物质颗粒单独流化前先将锯末进行干燥处理。由于大部分锯末的粒径锯末颗粒床层压降与操作气速的试验结果如图为30～40目，所以本试验选取的粒径范闱为30～402所示。当通人的空气量较小时，锯末的流化曲线处目。由于水稻秸秆较难粉碎，所以将试验用秸秆剪于固定床AB段，在这段范围内会存在固定床沟流加成8mlTl左右的长圆柱体，圆柱体的直径约为3mm。喷泉状的混合流动状态，但阻力特性仍与燃煤情况通过筛分的方法测得锯

9、末和各种惰性粒子的平均粒相似。随着空气量的增大。床层开始进入流化段(BC径。试验所用的床料为陶粒沙、河沙和石英砂，其中段)，可以看出锯末流化床流化范围比燃煤流化床石英砂分为A、B、两种。试验前对以上4类惰性粒子窄，且流化效果不好。在曲线的CD段，部分粒子达均进行了筛分，测算了平均粒径和堆积密度试验到了终端速度飞出沸腾层。由图2可知锯末的临界流采用降低速度法来确定临界流化速度，其物性参数化速度为0．37m／s，较好的流化速度范围为0．37～见表10．55m／s，在速度约为0．6m／st]~开始飞出。250表1各种实

10、验材料的物性参数200匠150隧100500UU204UbUlU／／一风速／(m·s)图2锯末的流化特·j生曲线，～将稻秆放入一试验台中单独气化时很难测得最小流化速度，并且观察不到流化状态，如图3所示。该床c层很容易形成孑-LI穴和沟流，造成气体短路，压降随着1．3试验过程试验时，分别在天平上按不同比例称量好生物降低：当气体流速接着加大时，一部分颗粒被气体从质与隋性颗粒后