【摘要】： 生物質(zhì)可以通過快速熱裂解液化工藝得到液體產(chǎn)物——生物油。目前熱裂解液化裝置有多種,下降管反應(yīng)器是國內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的反應(yīng)器。對(duì)該反應(yīng)器熱裂解機(jī)理進(jìn)行研究,可以對(duì)反應(yīng)器設(shè)計(jì)提供理論支持。在該反應(yīng)器內(nèi),陶瓷球顆粒作為熱載體在下降管下落過程中對(duì)生物質(zhì)粉加熱,使其發(fā)生熱裂解。因此,要研究下降管反應(yīng)器的工藝過程,必然涉及顆粒流動(dòng)與傳熱。本研究對(duì)下降管式熱裂解液化裝置內(nèi)生物質(zhì)顆粒、陶瓷球顆粒及二者混合顆粒的換熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,主要研究包括: 對(duì)實(shí)驗(yàn)玉米秸稈粉和陶瓷球的物料特性和熱物性進(jìn)行了檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理,獲得了生物質(zhì)粉粒徑、含水率以及導(dǎo)熱系數(shù)等以及陶瓷球的主要物性參數(shù)。 為了模擬下降管式熱裂解液化裝置中顆粒熱交換,設(shè)計(jì)搭建了下降管散體顆粒換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái),通過冷態(tài)喂料表明該實(shí)驗(yàn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)陶瓷球和生物質(zhì)粉的精確定量下料;換熱實(shí)驗(yàn)表明陶瓷球和生物質(zhì)粉能夠在豎直管內(nèi)進(jìn)行混合換熱,并且混合換熱后的陶瓷球和生物質(zhì)粉能夠?qū)崿F(xiàn)完全分離,實(shí)驗(yàn)過程中能夠?qū)崿F(xiàn)溫度實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確檢測(cè)與記錄。 通過不同陶瓷球質(zhì)量流量下(1.0kg/min,1.2kg/min和1.4kg/min)和豎直管內(nèi)的空氣對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn),得到了豎直管內(nèi)(距豎直管入口的距離為0.1m,0.4m,0.8m,1.2m和1.5m)溫度變化規(guī)律。通過數(shù)據(jù)的處理得到了陶瓷球和空氣之間的對(duì)流換熱系數(shù)h。三種不同陶瓷球質(zhì)量流量下對(duì)流換熱系數(shù)為:h=745w/(m~2.k)。 以質(zhì)量流量為1.0kg/min,1.2kg/min和1.4kg/min的90℃高溫陶瓷球、與生物質(zhì)粉的質(zhì)量流量比分別為15:1,20:1和25:1的實(shí)驗(yàn)工況,進(jìn)行了生物質(zhì)粉和陶瓷球在豎直管內(nèi)混合流動(dòng)熱交換實(shí)驗(yàn),得到了溫度變化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明:1)不同流量和比例下,豎直管內(nèi)中間三點(diǎn)的溫度與下降距離成線性變化,除了邊界效應(yīng)的影響,豎直管內(nèi)溫度從入口到出口呈現(xiàn)升高趨勢(shì);2)隨著陶瓷球質(zhì)量流量的增大,到豎直管入口同一距離截面上的溫度會(huì)隨之升高,并且在同一陶瓷球質(zhì)量流量下,隨著陶瓷球和生物質(zhì)粉比例的升高,到豎直管入口同一距離截面上的溫度會(huì)隨之升高;3)豎直管兩端有邊界效應(yīng)的影響,溫度較低。通過對(duì)豎直管內(nèi)陶瓷球放熱量、豎直管內(nèi)空氣吸熱量以及生物質(zhì)粉吸熱量之間關(guān)系式的分析,得到生物質(zhì)粉吸熱量通過陶瓷球的熱傳導(dǎo)以及空氣的對(duì)流換熱所占的百分?jǐn)?shù)。
【圖文】：

注:有關(guān)的反應(yīng)參數(shù)并無統(tǒng)一的規(guī)定。 2.1.3熱裂解反應(yīng)的過程及反應(yīng)機(jī)理生物質(zhì)被加熱的過程如圖2一1所示。首先，熱量傳遞到顆粒表面，并由表面?zhèn)鞯筋w粒的內(nèi)部。生物質(zhì)顆粒內(nèi)部被加熱的生物質(zhì)分子鏈斷裂變短，并迅速分解成木炭和揮發(fā)份，其中的揮發(fā)份由可凝氣體和不可凝氣體組成。由于產(chǎn)生了氣體產(chǎn)物，在多孔顆粒內(nèi)部形成壓力，其中，顆粒中心處壓力最大，并依次向顆粒表面方向呈遞減趨勢(shì)。在非閃速熱解時(shí)，多孔的生物質(zhì)顆粒內(nèi)部形成的氣體將進(jìn)一步熱裂解，形成可燃?xì)怏w和熱穩(wěn)定的焦油。當(dāng)揮發(fā)性氣體離開生物質(zhì)顆粒時(shí)，將穿過周圍的氣相組分而發(fā)生進(jìn)一步分解。生物質(zhì)熱解過程最終形成焦炭、生物油(或者焦油)和不可凝燃?xì)狻徇吔鐚覾八圖2一1生物質(zhì)熱解過程示意圖在熱解反應(yīng)過程中，，會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)變化和物理變化，前者包括一系列復(fù)雜(一級(jí)、二級(jí))的化學(xué)反應(yīng);后者包括熱傳遞和物質(zhì)傳遞兩方面

第三章下降管換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)3.3.1下降管換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)依照3.1節(jié)的設(shè)計(jì)要求參考設(shè)計(jì)手冊(cè)[40]設(shè)計(jì)如圖3.1的下降管實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該裝置包括陶瓷球喂料器、生物質(zhì)粉螺旋喂料器、豎直管以及陶瓷球和生物質(zhì)粉分離箱等五個(gè)部分。高溫陶瓷球通過陶瓷球喂料器的保溫并且能夠定量下落，生物質(zhì)粉喂料器能夠?qū)⑸镔|(zhì)粉連續(xù)定量喂料，陶瓷球和生物質(zhì)粉能夠在近似絕熱狀態(tài)的豎直管內(nèi)混合換熱，陶瓷球和生物質(zhì)粉在陶瓷球和生物質(zhì)粉分離箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)分離，整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)在分度號(hào)為T型的熱電偶一下進(jìn)行溫度測(cè)量。、 、、 、、 、-----------------月， --- .....曰曰曰門 門曰曰曰曰 曰\\\、/了 --- 叮叮叮圖3.1下降管換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)(l陶瓷球喂料器
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TK6

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本文編號(hào)：2615163