含水率和顆粒直徑對(duì)生物質(zhì)粉陰燃過(guò)程影響的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、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

2、，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)。

3、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Ф270×220mm，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

4、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%

5、、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

6、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)