下降管式生物质快速热解挥发率规律试验研究

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生物质快速热裂解液化技术是把生物质固体原料通过热化学反应转化为液体燃料——生物油的技术,它被认为是一种非常有前途的、21世纪化石能源的替代能源。固体热载体加热式下降管生物质热裂解液化反应器是利用直径为2mm左右的高温陶瓷球作为热载体,在重力作用下与粉状生物质在一圆形管内混合下降流动过程中进行热交换,是生物质发生热裂解的一种新型工艺。为了研究生物质在这种新型工艺结构下的热解挥发规律,并验证设备各个组成部分最优设计参数,将其应用于工业化示范装置——双滚筒式生物质热解反应器和惯性分离下降管式热解反应器。试验设计搭建了陶瓷球固体热载体加热下降管式生物质快速热解试验台。试验设计了上位机监控系统,用上位机在线监视与控制试验过程,用GGD控制柜集中放置电压表、电流表、变频器等电气设备。然后对试验台的整体进行了调试,对试验台各个组成部分的性能进行了测试。本试验台能够实现固体颗粒的连续均匀喂料和样品的采集、同时温度控制精确、操作简单,能够满足生物质粉在下降管内进行快速热解挥发特性试验的要求。试验变量包括:反应温度(450℃、500℃、550℃)和下降距离(150mm、550 mm、850 mm、1150mm)。利用灰分示踪法进而得到生物质在下降管内热解挥发规律。试验表明:1.陶瓷球固体热载体加热下降管式生物质快速热挥发特性试验台,能够实现下降管反应器内部温度场的准确控制与测量。当反应温度为450℃、500℃、550℃时,玉米秸秆粉的升温分别为6.6、7.4、8.2103·℃·S-1。2.反应距离相同时,随着反应温度的增加,生物质热解挥发率呈非线性升高;反应温度相同时,随着反应距离的增加,挥发率也呈非线性增大趋势。当反应温度为450℃,反应距离为150mm时挥发分析出量最低为34.5%;当反应温度为550℃,反应距离为1150mm时挥发率最高为65.2%。因此,反应温度、反应距离是影响生物质在下降管内挥发分率的重要参数,并且随着反应温度的增加和反应距离的加长生物质挥发率还会进一步增加。
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