【摘 要】
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下降管式热解液化装置是国内具有自主知识产权的反应器。在反应器内,陶瓷球作为热载体对生物质粉加热,使其发生热裂解,因此要研究下降管反应器的热解机理和工艺过程,必然涉及
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下降管式热解液化装置是国内具有自主知识产权的反应器。在反应器内,陶瓷球作为热载体对生物质粉加热,使其发生热裂解,因此要研究下降管反应器的热解机理和工艺过程,必然涉及到颗粒在反应管内的流动特性,本研究对陶瓷球颗粒(粒径为1.5～2mm)、生物质半焦颗粒(60～80目)和二者混合颗粒在竖直管内的流动特性和速度分布进行了实验研究。结合PIV测试系统的要求,设计制造了一套PIV颗粒流动实验台,陶瓷球和生物质半焦的喂料实验表明,漏斗形喂料装置和生物质半焦震动喂料器能够实现精确定量下料,实验可重复性强。实验分别在抽气和自由端两种条件下,对竖直管内颗粒的速度进行了测量,并对不同抽气量下(10m~3/h,15m~3/h,20m~3/h,25m~3/h,30m~3/h,)和不同测试段的生物质半焦和陶瓷球的速度分布进行了测量和比较,进而得到颗粒在管内的速度分布曲线。自由端时,陶瓷球和生物质半焦在管内的速度分布都呈现出中间区域大,靠近管内壁区域速度明显减小。而抽气时,管内生物质半焦中间区域的速度呈直线分布,同测试段的速度大于自由端;不同测试段生物质半焦和混合颗粒的速度分别随着抽气量的增大而增加,对于陶瓷球,抽气对其速度影响很小,但漏斗出口下端加筛网与不加筛网相比,筛网使得陶瓷球在管内的速度分布更均匀。利用Stokes颗粒沉降速度公式计算出生物质半焦的最终沉降速度并与管内生物质半焦的最终速度进行比较。下落高度h=1200mm时,分析得出一临界抽气量(Q=11m~3/h),抽气量大于此临界值时,此测试段生物质半焦的速度大于自由端时的速度,抽气量小于此临界值时,生物质半焦的速度小于自由端的速度。抽气时生物质半焦的实测速度与管内气流的理论速度进行比较,结果表明,生物质半焦的速度取决于抽气气流的速度。自由端时,生物质半焦在管中心的速度最终稳定在约0.8m/s,抽气时(Q=15m~3/h)约为1.2m/s。混合颗粒中生物质半焦的速度分布结果表明:混合颗粒的速度大于单独生物质半焦的速度;抽气时混合颗粒的速度大于自由端时混合颗粒的速度;抽气时单独生物质半焦的速度大于混合速度。
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