流化床氣化溫度對生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂档挠绊懷芯?/h1>
2016-02-29 17:22張軍輝馬光耀
科技資訊 2015年2期
張軍輝 馬光耀
摘要：在流化床氣化實(shí)驗(yàn)裝置上對稻殼在600～700℃、700～800℃、800～900℃、900～1000℃溫度范圍下進(jìn)行氣化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1）氣化溫度為600～700℃時，爐內(nèi)有殘?zhí)看嬖冢?）氣化溫度800～900℃時，燃?xì)馄焚|(zhì)要好于700～800℃，為最佳氣化溫度；3）氣化溫度為900～1000℃時，氣化爐底部溫度過高時會瞬間導(dǎo)致結(jié)渣現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞：流化床生物質(zhì)氣化燃?xì)鉄嶂?/p>
中圖分類號： TK6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號1672-3791（2015）01（b）-0000-00
隨著社會發(fā)展，我國的煤炭、石油、天然氣等化石能源日益減少，環(huán)境問題同時變得更加嚴(yán)峻。生物質(zhì)能作為一種不受天氣條件約束的能源，相對于風(fēng)能、太陽能而言，具有獨(dú)特的特點(diǎn)。由于生物質(zhì)能源中，揮發(fā)分含量所占比例高達(dá)60%～80%，對生物質(zhì)原料進(jìn)行氣化是生物質(zhì)能開發(fā)中較為重要的一個利用方式。溫度不但對物料的氣化產(chǎn)物也產(chǎn)生一定的影響[1]，合適的氣化溫度可使生物質(zhì)燃?xì)庵械慕褂瓦M(jìn)行分解[2]。
1實(shí)驗(yàn)物料及實(shí)驗(yàn)裝置
本試驗(yàn)中，所用的實(shí)驗(yàn)物料為常見的稻殼，稻殼的物理特性見表1，稻殼的灰成分分析見表2。實(shí)驗(yàn)裝置為循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)裝置，系統(tǒng)簡圖見圖1。該流化床氣化裝置高為3000m，氣化爐爐體直徑為200mm。
表1物料的物理特性及灰熔點(diǎn)
物料 平均粒徑
/mm 堆密度
/Kg·m-3 變形溫度/℃ 軟化溫度/℃ 流動溫度/℃
稻殼 1.6 115 1140 1219 1308
河沙 0.36 1460 - - -
表2稻殼灰成分分析
灰成分 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 K2O CaO TiO2 Fe2O3
稻殼/% 0.57 1.58 8.12 79.98 2.401 0.862 4.957 4.82 0.584 1.44
1-風(fēng)室；2-布風(fēng)裝置；3-進(jìn)料斗；4-氣化爐爐體；5-旋風(fēng)除塵器；6-返料裝置；7-風(fēng)機(jī)；
1.1實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果
本實(shí)驗(yàn)以河沙為床料，以天然氣為加熱熱源，首先對床料進(jìn)行加熱，床料加熱到400℃以上時，向爐內(nèi)加入原料稻殼。隨著爐內(nèi)溫度逐漸上升，當(dāng)爐內(nèi)各溫度測點(diǎn)溫度穩(wěn)定時，逐漸調(diào)整燃料與空氣的比例將氣化爐由燃燒狀態(tài)向氣化狀態(tài)切換。適當(dāng)調(diào)整空氣和燃料的比例，依次對稻殼在600～700℃、700～800℃、800～900℃、900～1000℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行氣化實(shí)驗(yàn)。
當(dāng)爐內(nèi)氣化溫度為800～900℃時，燃?xì)鉄嶂禐?050～1100kcal，燃?xì)鉄嶂涤兴岣?。?dāng)爐內(nèi)氣化溫度為900～1000℃時，由于距離稻殼的變形溫度較近，實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生床料板結(jié)及結(jié)渣現(xiàn)象。不同氣化溫度下燃?xì)鉄嶂导叭細(xì)饨M分見表3。
表3不同溫度下燃?xì)鈾z測組分及熱值表
溫度（℃） 熱值（kcal） CO2/% CO/% CH4/% CnHm/% H2/% O2/% N2/%
600～700 941 15.12 14.51 3.75 0.5 4.82 0.72 60.58
700～800 981 14.64 15.34 3.81 0.5 5.11 0.67 59.94
800～900 1070 16.89 16.62 3.98 0.63 5.96 0.68 55.24
由表3對比氣化爐內(nèi)不同的氣化溫度下的氣化效果，可以看出稻殼的氣化溫度對燃?xì)馄焚|(zhì)有呈現(xiàn)出的關(guān)系為正相關(guān)性，燃?xì)鉄嶂惦S著爐內(nèi)氣化溫度的升高而逐漸升高，即溫度越高，稻殼的氣化效果也就越好。
3結(jié)論
本文對稻殼在循環(huán)流化床中不同的氣化溫度下進(jìn)行氣化實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)可以得出以下結(jié)論：
1）氣化溫度為600～700℃時，燃?xì)獾臒嶂递^低，同時爐內(nèi)物料的料層阻力不斷增加，排灰中含有大量的殘?zhí)浚藴囟确秶鷥?nèi)不利于物料進(jìn)行氣化。
2）氣化溫度為700～800℃、800～900℃時，爐內(nèi)存在的殘?zhí)勘容^少，同時燃?xì)庵械慕褂偷靡赃M(jìn)行分解，燃?xì)獾钠焚|(zhì)得到提高，氣化溫度為800～900℃時所得到的燃?xì)獾钠焚|(zhì)要優(yōu)于氣化溫度為700～800℃時燃?xì)獾钠焚|(zhì)。
3）氣化溫度為900～1000℃時，在氣化過程中由于氣化溫度接近于稻殼的變形溫度，爐內(nèi)物料流化過程中會產(chǎn)生局部溫度過高的現(xiàn)象，這使得爐內(nèi)物料發(fā)生板結(jié)而導(dǎo)致結(jié)渣，此溫度范圍不利于氣化。
參考文獻(xiàn)
[1]劉慧利，胡建杭，王華，王超，李娟琴.溫度對松木屑?xì)饣后w產(chǎn)物組成的影響[J]. 燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2013.2 第41卷第2期： 189-196.
[2]鮑振博，靳登超，劉玉樂，郭俊旺.生物質(zhì)氣化中焦油的產(chǎn)生及其危害[J]安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2011，39（04）：2243-2244.
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張軍輝 馬光耀
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關(guān)鍵詞：流化床生物質(zhì)氣化燃?xì)鉄嶂?/p>
中圖分類號： TK6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號1672-3791（2015）01（b）-0000-00
隨著社會發(fā)展，我國的煤炭、石油、天然氣等化石能源日益減少，環(huán)境問題同時變得更加嚴(yán)峻。生物質(zhì)能作為一種不受天氣條件約束的能源，相對于風(fēng)能、太陽能而言，具有獨(dú)特的特點(diǎn)。由于生物質(zhì)能源中，揮發(fā)分含量所占比例高達(dá)60%～80%，對生物質(zhì)原料進(jìn)行氣化是生物質(zhì)能開發(fā)中較為重要的一個利用方式。溫度不但對物料的氣化產(chǎn)物也產(chǎn)生一定的影響[1]，合適的氣化溫度可使生物質(zhì)燃?xì)庵械慕褂瓦M(jìn)行分解[2]。
1實(shí)驗(yàn)物料及實(shí)驗(yàn)裝置
本試驗(yàn)中，所用的實(shí)驗(yàn)物料為常見的稻殼，稻殼的物理特性見表1，稻殼的灰成分分析見表2。實(shí)驗(yàn)裝置為循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)裝置，系統(tǒng)簡圖見圖1。該流化床氣化裝置高為3000m，氣化爐爐體直徑為200mm。
表1物料的物理特性及灰熔點(diǎn)
物料 平均粒徑
/mm 堆密度
/Kg·m-3 變形溫度/℃ 軟化溫度/℃ 流動溫度/℃
稻殼 1.6 115 1140 1219 1308
河沙 0.36 1460 - - -
表2稻殼灰成分分析
灰成分 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 K2O CaO TiO2 Fe2O3
稻殼/% 0.57 1.58 8.12 79.98 2.401 0.862 4.957 4.82 0.584 1.44
1-風(fēng)室；2-布風(fēng)裝置；3-進(jìn)料斗；4-氣化爐爐體；5-旋風(fēng)除塵器；6-返料裝置；7-風(fēng)機(jī)；
1.1實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果
本實(shí)驗(yàn)以河沙為床料，以天然氣為加熱熱源，首先對床料進(jìn)行加熱，床料加熱到400℃以上時，向爐內(nèi)加入原料稻殼。隨著爐內(nèi)溫度逐漸上升，當(dāng)爐內(nèi)各溫度測點(diǎn)溫度穩(wěn)定時，逐漸調(diào)整燃料與空氣的比例將氣化爐由燃燒狀態(tài)向氣化狀態(tài)切換。適當(dāng)調(diào)整空氣和燃料的比例，依次對稻殼在600～700℃、700～800℃、800～900℃、900～1000℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行氣化實(shí)驗(yàn)。
當(dāng)爐內(nèi)氣化溫度為800～900℃時，燃?xì)鉄嶂禐?050～1100kcal，燃?xì)鉄嶂涤兴岣?。?dāng)爐內(nèi)氣化溫度為900～1000℃時，由于距離稻殼的變形溫度較近，實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生床料板結(jié)及結(jié)渣現(xiàn)象。不同氣化溫度下燃?xì)鉄嶂导叭細(xì)饨M分見表3。
表3不同溫度下燃?xì)鈾z測組分及熱值表
溫度（℃） 熱值（kcal） CO2/% CO/% CH4/% CnHm/% H2/% O2/% N2/%
600～700 941 15.12 14.51 3.75 0.5 4.82 0.72 60.58
700～800 981 14.64 15.34 3.81 0.5 5.11 0.67 59.94
800～900 1070 16.89 16.62 3.98 0.63 5.96 0.68 55.24
由表3對比氣化爐內(nèi)不同的氣化溫度下的氣化效果，可以看出稻殼的氣化溫度對燃?xì)馄焚|(zhì)有呈現(xiàn)出的關(guān)系為正相關(guān)性，燃?xì)鉄嶂惦S著爐內(nèi)氣化溫度的升高而逐漸升高，即溫度越高，稻殼的氣化效果也就越好。
3結(jié)論
本文對稻殼在循環(huán)流化床中不同的氣化溫度下進(jìn)行氣化實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)可以得出以下結(jié)論：
1）氣化溫度為600～700℃時，燃?xì)獾臒嶂递^低，同時爐內(nèi)物料的料層阻力不斷增加，排灰中含有大量的殘?zhí)浚藴囟确秶鷥?nèi)不利于物料進(jìn)行氣化。
2）氣化溫度為700～800℃、800～900℃時，爐內(nèi)存在的殘?zhí)勘容^少，同時燃?xì)庵械慕褂偷靡赃M(jìn)行分解，燃?xì)獾钠焚|(zhì)得到提高，氣化溫度為800～900℃時所得到的燃?xì)獾钠焚|(zhì)要優(yōu)于氣化溫度為700～800℃時燃?xì)獾钠焚|(zhì)。
3）氣化溫度為900～1000℃時，在氣化過程中由于氣化溫度接近于稻殼的變形溫度，爐內(nèi)物料流化過程中會產(chǎn)生局部溫度過高的現(xiàn)象，這使得爐內(nèi)物料發(fā)生板結(jié)而導(dǎo)致結(jié)渣，此溫度范圍不利于氣化。
參考文獻(xiàn)
[1]劉慧利，胡建杭，王華，王超，李娟琴.溫度對松木屑?xì)饣后w產(chǎn)物組成的影響[J]. 燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2013.2 第41卷第2期： 189-196.
[2]鮑振博，靳登超，劉玉樂，郭俊旺.生物質(zhì)氣化中焦油的產(chǎn)生及其危害[J]安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2011，39（04）：2243-2244.
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