【摘要】：生物質(zhì)燃燒廣泛存在于生物質(zhì)直燃應(yīng)用,垃圾焚燒和各種火災(zāi)中。在這些應(yīng)用或自然現(xiàn)象中,生物質(zhì)原料的含水率會(huì)隨原料來(lái)源、氣候和環(huán)境等有很大不同,較常見(jiàn)的含水率變化范圍為絕干到濕基含水率為30%。生物質(zhì)的含水率會(huì)顯著影響熱值、物料內(nèi)部熱量和質(zhì)量傳遞,從而影響燃燒持續(xù)時(shí)間和物料內(nèi)部溫度等。在生物質(zhì)的利用中,粒徑的大小受生物質(zhì)粉碎的難易程度和粉碎成本制約,同時(shí)粒徑作為生物質(zhì)粉最基本的物理參數(shù),會(huì)顯著影響物料的堆密度,物料內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu),熱量和質(zhì)量傳遞,從而影響反應(yīng)速率、燃燒持續(xù)時(shí)間、物料內(nèi)部溫度和產(chǎn)生的氣體濃度等。因此,研究含水率和粒徑對(duì)生物質(zhì)燃燒過(guò)程的影響是十分必要的。 由于生物質(zhì)粉體堆積物的陰燃反應(yīng)和大顆粒燃料內(nèi)部燃燒非常相似。因此,本研究采用生物質(zhì)粉體堆積物的陰燃實(shí)驗(yàn)方法,考查含水率和粒徑對(duì)生物質(zhì)內(nèi)部燃燒過(guò)程特性的影響,為固體燃料內(nèi)部燃燒及陰燃燃燒過(guò)程特性分析提供依據(jù)。 根據(jù)對(duì)目前陰燃過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究方法的總結(jié)和對(duì)比分析,設(shè)計(jì)制作了生物質(zhì)粉自然向下陰燃實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由引燃裝置、陰燃反應(yīng)器、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成,能同步地進(jìn)行生物質(zhì)粉陰燃過(guò)程中的溫度、失重以及煙氣成分和濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄。其中陰燃反應(yīng)器內(nèi)腔尺寸為φ270×220mm,是由不銹鋼桶內(nèi)置厚為100mm的耐高溫硅酸鋁保溫棉構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)用玉米秸稈粉填充于此內(nèi)腔中。采用引燃裝置從上部點(diǎn)燃燃料,燃燒向下進(jìn)行,點(diǎn)燃燃料后,將電加熱器移開(kāi)。在燃燒過(guò)程中,物料內(nèi)部溫度由9個(gè)直徑為1mm的K型熱電偶檢測(cè)。燃料重量由位于陰燃反應(yīng)器之下的電子秤檢測(cè)。燃燒產(chǎn)生的氣體由氣體收集器收集排出。實(shí)驗(yàn)還對(duì)氣體進(jìn)行了采樣、除塵和除濕,并由氣體分析儀檢測(cè)氣體中成分。在燃燒過(guò)程中,物料表面會(huì)由于收縮而不斷下降,氣體采樣口不斷調(diào)整,以保證采樣口位置處于物料表面以上約1cm。溫度、重量、氣體成分等信號(hào)都采用USB數(shù)據(jù)采集模塊、PQ2擴(kuò)展模塊和與其配套的數(shù)據(jù)采集記錄軟件采集和記錄。采樣頻率可任意制定,本實(shí)驗(yàn)每隔100s記錄一次數(shù)據(jù)。 從絕干到濕基含水率30%的范圍內(nèi)選擇6個(gè)含水率(0%、3.26%、6.05%、10.78%、20.93%和29.77%)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),每個(gè)含水率重復(fù)兩次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明：1)在實(shí)驗(yàn)所采用的圓柱形反應(yīng)器中,玉米秸稈粉陰燃時(shí)床層中相同高度不同徑向位置處熱電偶測(cè)得的溫度基本一致,表明玉米秸稈粉在反應(yīng)器中的陰燃傳播過(guò)程可近似為一維傳播過(guò)程。2)在實(shí)驗(yàn)的各種含水率下,不同的含水率對(duì)點(diǎn)火過(guò)程、物料內(nèi)部干燥過(guò)程影響顯著,干燥速率會(huì)隨著含水率的增大而降低。而不同的含水率對(duì)物料內(nèi)部最高溫度、內(nèi)部炭氧化過(guò)程、圓柱反應(yīng)器徑向溫度分布以及失重特性等影響均較小。3)在各種含水率下,玉米秸稈粉陰燃過(guò)程內(nèi)部最高溫度自上而下越來(lái)越高,這和絕干炭粉陰燃的最高溫度自上而下越來(lái)越低正好相反。 分別對(duì)不同粒徑的玉米秸稈粉(20-40目,40-60目,60-80目和80-100目)進(jìn)行了陰燃實(shí)驗(yàn)和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明：1)在實(shí)驗(yàn)所采用的圓柱形反應(yīng)器中,各種粒徑下的玉米秸稈粉陰燃過(guò)程的內(nèi)部最高溫度逐漸升高,并且物料內(nèi)部最高溫度會(huì)隨著粒徑的減小而增加。2)在實(shí)驗(yàn)的各種粒徑下,反應(yīng)初期的產(chǎn)氣量都較多；并且不同粒徑對(duì)物料陰燃產(chǎn)生的尾氣(H2、CH4、C02和CO)含量影響顯著。3)在各種粒徑下,不同的粒徑對(duì)物料內(nèi)部干燥過(guò)程影響顯著,而對(duì)物料內(nèi)部炭氧化過(guò)程、圓柱反應(yīng)器徑向溫度分布以及失重特性等影響均較小。 實(shí)驗(yàn)分析得出的含水率和粒徑對(duì)生物質(zhì)粉陰燃過(guò)程的影響規(guī)律,可以為固體燃料內(nèi)部燃燒及陰燃燃燒過(guò)程特性分析提供依據(jù)。
【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】：2012
【分類號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2631929