上吸式气化炉木屑气化结渣特性.pdf

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1、第27卷第5期2702011年5月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．27No．5May．2011上吸式气化炉木屑气化结渣特性李斌，陈汉平※，杨海平，王贤华，张世红(华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，武汉430074)摘要：为了探索上吸式气化炉内木屑气化结渣形成的原因与机理，在自制的上吸式生物质气化炉上通过控制气化条件形成结渣，分析了结渣形成的工况与部位，并对渣样进行了详细的表征。结果表明：随着入炉空气量的增加，气化炉内氧化区的温度急剧增加，气化强度显著增大，当入炉窄气量超过3．5m3／h

2、时，气化强度高达112．7k∥(m2·h)，氧化区温度大于1129℃，气化炉内极易结渣。上吸式气化炉结渣丰要发生在底部氧化区，属超温结渣，生物质灰熔融黏结，在停炉过程中降温凝结而成；渣样呈块状、灰黑色，含碳量非常低，质地坚硬，结构致密，高温熔融降温凝结使得渣样内部孔隙坍塌、表面孔闭塞，比表面积和孔容积均非常低：高温结渣过程中低熔点易挥发的元素如碱金属(K)、碱土金属(Mg、Ca)、P、S等的含量下降，而高熔点难挥发的元素如～、si等不断富集；与马弗炉在550"C和815℃制得的生物质灰相比，高温熔融使得晶型改变，在渣

3、样中除了Si02外，还形成了大量硅酸盐形式的共晶体，包括Ca(Mg,AI，Fe)Si20”CaMg(Si03)2、KAISi30s、l((Si3A1)08、Ca(Fe，Mg)(Si03)2等。关键词：炉渣，气化，机理，木屑，上吸式气化炉doi：10．3969巧．issn．1002—6819．2011．05．048中图分类号：TK6文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)-05-0270-05李斌，陈汉平，杨海平，等．上吸式气化炉木屑气化结渣特性[J】．农业工程学报，2011，27(5)：270--274

4、．“Bin,ChertHanping，YangHaiping，eta1．Slaggingcharacteristicsofsawdustgasificationinupdraftgasifier[J]．TransactionsoftheCSAE，201l，27(5)：270--274．(inChinesewithEnglishabstract)0引言1材料与方法上吸式生物质气化炉能将各种分布广泛、廉价易得的生物质废弃物转化为高品位的可燃气，且具有结构简单、运动部件少、造价低和操作方便等优点，在餐饮炊事、生活供暖、生产

5、供热和气化发电等领域拥有良好的应用前景[t-31。气化炉能否长时间稳定运行产气是保证其推广应用的根本。但由于生物质的灰熔点相对较低，气化炉内部过程难于控制，当气化炉运行不当、炉内架桥、穿孔形成局部偏烧时，易导致超温结渣，从而破坏气化炉的稳定运行[1,4-5]。目前，有关生物质燃烧和流化床气化过程聚团结渣的报道已有很多【6。31，但针对上吸式生物质气化炉结渣报道的文献还很少见，对气化炉内部结渣产生的原因和形成机理研究较少。因此，本文在自制的一个小型上吸式气化炉上，采用木屑为原料，通过控制反应条件促使炉内结渣，结合运行工

6、况和结渣部位，对渣样进行了详细地分析和表征，并与生物质灰样对比，探讨了上吸式气化炉内木屑气化结渣形成的机理。收稿日期：2010．08．13修订日期：2011．04_14基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(。973”计划)(2007CB210202)；国家自然科学基金项目(50806027，50930006)；华中科技大学博士论文刨新基金项目。作者简介：李斌(1985一)，男．博士生，主要从事生物质的热化学转化与利用研究。武汉华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，430074。Email：libinl98520@126

7、．com※通信作者；陈汉平(1962一)，男，教授、博士生导师，主要从事煤与生物质的高值化、多联产资源化利用研究。武汉华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，430074。Email：hi,．chen@163．com．1．1原料试验所用的原料为木屑，粒径小于3mm，其基本分析结果见表1。由表可知，木屑的堆积密度很小，只有0．092g／cm3，其流动性差，在试验过程中易发生搭桥，导致炉内空洞或偏烧等形成结渣。表1木屑的常规特性分析Table1PhySi酬andchl湘浏propertyofsawdustT业分析元素分析低位堆

8、积万嚅臻瓦忑忑j赢。嚣‰器，7．6473．581．6817．0946．867．720．170．0635．8718．480．0921．2试验装置与步骤试验在自制的上吸式气化炉上进行，其结构示意图如图1所示。气化炉外壳采用薄钢板卷制而成，内部敷设有耐火保温材料，本体内炉胆采用双锥形结构，该气化炉还设计有自动点火装置和蝶形阀手动除灰装霞，自动点火装置