煤稻秸粒在旋转导向管喷动床中的共喷性能.pdf

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1、第26卷第7期1342010年7月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVbl．26No．7Jul．20lO煤稻秸粒在旋转导向管喷动床中的共喷性能刘伟民1，谢晓丽1，刘军1，王立群2，赵如金3，赵杰文1(1．江苏大学食品与生物工程学院，镇江212013；2．江苏大学能源与动力工程学院，镇江212013；3．江苏大学环境工程学院，镇江212013)摘要：为得到在直径和高度方向．k可放大的煤和生物质共喷动气化设备，设计了旋转导向管喷动床气化设备，在气化前必须揭示煤与牛物质(如稻秸)在

2、此设备中的共喷性能。得到了床层压降与表观风速火系曲线，同时研究了煤稻秸粒混合比例、喷口直径和导向管喷口间距3个因素对床层压降与表观风速关系曲线和物料循环速率与风速关系曲线的影响。进行了3因素12水平的均匀设计试验，经回归分析，均以稻秸煤混合比例、导向管喷口间距及喷口直径为自变量，得到了3个方程，分别是循环速率方程、单位床高压降方程及单位有效功率的物料循环速率方程。旋转导向管喷动床可用于煤和生物质稻秸的冷态共喷动，共喷动性能可预测，为后继气化试验提供了依据。关键词：生物质，回归分析，固体流动，旋转

3、导向管喷动床，煤doi．．10．3969／j．issn．1002—6819．2010．07．024中图分类号：TK6文献标识码：A文章编号：1002—6819(2010)-07-0134-06刘伟民，谢晓丽，刘军，等．煤稻秸粒在旋转导向管喷动床中的共喷性能[J]．农业工程学报，2010，26(7)：134—139．LiuWeimin，XieXiaoli，LiuJun，eta1．Co—spoutingcapabilitiesofmixtureofcoalwithstrawinrotatingdra

4、fttubespoutedbed[J]TransactionsoftheCSAE，2010，26(7)：134—139．(inChinesewithEnglishabstract)0引言为减量使用或替代煤炭和石油燃料，生物质能源得到了重视。生物质能中，国内外以农作物秸秆为原料气化生产燃气已经得到了深入的研究并已经产业化【11。国内中国农业机械化研究院、山东能源所、中科院广州能源所等单位推出过各种形式的固定床秸秆气化炉，包括上吸气、下吸气式等，并在江苏等地投入应用。但这些气站的气存在热值低、含焦油

5、等问题，希望能得到改进。本文作者根据研究流化床【2卅、废弃物热解[51和喷动床【锄1的经验，提出用煤与秸秆在新型喷动床中共气化达到增加热值和消除焦油的替代思路。生物质与煤共气化，既可以促进煤的气化反应，同时煤的高温气化可消除焦油并产生高品位的清洁的中热值燃气，可减量化使用煤炭。使用新的气化设备，主要目的是克服同定床气化炉热量和物质传递不均匀的缺点，使得气化能够在均匀高温下快速进行，以尽量消除煤焦油。近年来有关流化床生物质气化的相关研究日趋增多[3-4,9-11]。但流化床流化气量大，床层高度也受

6、到限制。为了提出新的思路，作者拟采用旋转导向管喷动床(rotatingdrafttubespoutedbed，RDTSB)[6-8]作为气化设备，进行研究。喷动床是流化床的一个分支，具有结构简单，用气量小于流化床，易操作等优点。喷动床自20世纪50年代初期由加拿大国家自然研究院的Mathur和收稿H期：2009．11．04修订H期：2010-04-03基金项目：江苏省社会发展科技计划项目(BS2006037)作者简介：刘伟民(19“一)，男，江苏兴化人，教授，博士生，主要从事农产品加工与贮藏研究

7、。镇江江苏大学食品与生物工程学院，212013Emaihliuwmwu@ujs．edu．cnGisher提出后，已经在粮食干燥、热解、煤燃烧和气化等方面得到试验或应用。在喷动床设备中，不断循环的环隙区内向下运动的热粒子与向上运动的气体之间的逆向传热保证了喷动床能处理更低等级的同体燃料。尽管已有文献报道上部圆柱下部圆锥的常规喷动床分别用于煤的气化或生物质的气化，但如何在高度和直径方向上解除常规喷动床的结构限制，仍需努力加以解决[12-14】。使用导向管后喷动床町以获得较高的装料，而使用作者设计的新

8、型RTDSB则同时可以获得直径方向的放大。在RTDSB中的煤与生物质的共喷动气化未见文献报道。因此，作者提出了煤与生物质的RTDSB共气化设备研究思想。在研究煤与生物质的RTDSB共气化前，必须揭示煤与生物质在RTDSB中的共喷动行为，提供流动压降、物料循环能力、喷动功率消耗等数据，故拟以煤和稻秸颗粒混料为对象，在RTDSB中对此加以研究，探索RTDSB放大用于煤和生物质混料共喷动的可能性，并采用均匀设计试验，给出表征煤和稻秸颗粒混料在RTDSB中共喷时流动压降、物料循环能力、喷动功率消耗的回归