第23卷第1期黑龍江八一農(nóng)墾大學學報23(1):25-272011年Joumal of Heilongjiang Bayi Agricultural UniversityFeb. 201文章編號:1002-2090(2011)01-002503生物質(zhì)懸浮流化的實驗研究趙軍黑龍江八一農(nóng)墾大學,大慶163319)摘要:應用自行設計的實驗裝置分別對玉米芯和稻殼進行了單獨流化和混合流化的實驗研究。研究表明,生物質(zhì)是可以實現(xiàn)流化的,生物質(zhì)的混合流化速度低于單獨流化速度。生物質(zhì)混合流化時質(zhì)量分率分別為20%和30%時流化狀態(tài)和壓差變化沒有明顯的差別,流化范圍基本一致。關鍵詞:生物質(zhì);流化;流化速度中圖分類號:S2162文獻標識碼:AExperimental Study on the Fluidization of BiomassZhao JunHeilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319)Abstract: In this paper, by using a new experimental device designed by them, it carries out an experimental study of single fluidize-tion and mixed fluidization on com cob and husk. The results show that biomass can achieve fluidization The mixed fluidization velocity is lower than that of mixed fluidization. During the fluidization of the biomass, whenfractions are respectively 20% and0%, the fluidization state and the compression difference changes are not very significant, and their fluidization range is almost condistentKey words: biomass; fluidization; fluidization velocity懸浮流化是指當流體向上流過堆積在容器中的石英砂篩分粒度為40-70目,平均粒徑230μm,平固體顆粒層時,使顆粒與顆粒之間脫離接觸消除顆均密度1643kg·m3。粒間的內(nèi)摩擦現(xiàn)象,達到固體顆粒流化的目的,在流實驗流化氣體為空氣,室溫20℃,空氣的密度化過程中,顆粒的均勻懸浮使得顆粒和流體之間有1.205kg·m3,運動粘度15×10。m2·s-,動力粘度充分的接觸和反應機會,有利于顆粒物料的傳熱和18.08×1046Pa·s傳質(zhì)的進行。利用懸浮流化進行生物質(zhì)顆粒熱解氣自行設計的實驗裝置包括空氣壓縮機、轉(zhuǎn)子流化或液化實驗使生物質(zhì)顆粒與流化氣體混合,達到量計圓柱形懸浮床、U型壓力計等,如圖1所示?？焖贌峤獾哪康?。圓柱形懸浮床由內(nèi)徑為100mm、高為1000mm1實驗裝置與原料的有機玻璃制成,床底部和上部開有測壓孔,讀取物料床層壓降。實驗過程中流化介質(zhì)由空氣壓縮機提實驗生物質(zhì)原料為玉米芯和稻殼,為寬篩分分供,壓縮空氣通過底部布氣孔使氣體均勻分布,在氣布。玉米芯的篩分粒度為40-60目,平均粒徑流作用下,床內(nèi)物料處于流化態(tài),床內(nèi)流量和壓力通315μm,平均密度146kg·m3;稻殼篩分粒度為過轉(zhuǎn)子流量計和U型壓力計讀取。U型壓力計一端40~60目,平均粒徑315μm,平均密度212kgm3;接風室,另一端接布氣孔上部1中國煤化工收稿日期:201006-17CNMHG基金項目:黑龍江八一農(nóng)墾大學博士啟動基金(校啟2009-8)。作者簡介:趙軍(1969-),男教授東北林業(yè)大學博士研究生畢業(yè),現(xiàn)主要從事農(nóng)機化工程的教學和科研工作黑龍江八一農(nóng)墾大學學報第23卷圖1實驗裝置示意圖圖3不同流化風速下玉米芯壓差隨床高度的變化(H=14D)Fig. 1 The schematic diagram of experimental deviceFig 3 The pressure with altitude at different fluidization1空氣壓縮機2轉(zhuǎn)子流量計3圓柱形懸浮床4U型壓力計wind speed on Com Cob(H=l4D)2生物質(zhì)單獨流化實驗研究圖4表示玉米芯在相同流化風速(v=0425m·s)對玉米芯進行單獨流化實驗。觀察實驗過程得不同料層高度下,壓差隨床高度的變化。由圖看出,壓出:流化風速較低時,床中頂部有少量玉米芯被流差隨物料量的增大而增大的,由于流化風速一定,物化,其它玉米芯沒有移動。隨著流化風速增加,床中料量增加,顆粒被流化時的曳力增加,壓差也增大玉米芯的流化量增加,底部的玉米芯也開始移動,但稻殼的流化過程與玉米芯相似,如圖5、圖6、圖移動速度緩慢。流化風速繼續(xù)增加,床層底部玉米芯7所示。由于稻殼的密度比玉米芯大,不同的流化風快速移動,床層頂部玉米芯流化量顯著增加。速下流化時的壓差也較大。床高度較大時(H=14D),圖2圖3所示玉米芯在不同流化風速下壓差隨流化風速不同,各測量點的壓差波動較小床高度的變化曲線,其中玉米芯料層高度分別為1D(D為床直徑)和14D。由圖可見,壓差隨床高度的增加而增大,達到某一高度后,壓差基本保持不變,說明床層下部濃相顆粒的壓差變化較小;床層頂部稀相壓差變化較大顆粒處于流化狀態(tài)。當流化風速變化時,每一個測壓點的壓差變化不大,沒有一定的規(guī)律性,床層高度較大時(14D),不同的流化風速下床層壓差變化較小。因此,流化風速對床內(nèi)壓差影響較小。圖4不同料層玉米芯壓差隨床高度的變化Fig 4 The pressure with altitude under different stock on Corm Cob中國煤化工圖2不同流化風速下玉米芯壓差隨床高度的變化(H=1D)CNMHG高度的變化(H=1DFig.2 The pressure with altitude at different fluidizationwind speed on Com Cob(H=ID)peed on Rice hull( H=lD)趙軍生物質(zhì)懸浮流化的實驗研究2日6不同流化風速下稻殼壓差隨床高度的變化H=14D圖8玉米芯與石英砂混合流化曲線Fig 6 The pressure with altitude at different FluidizationFig 8 Mixed fluidization curves of com cob and sandwind speed on Rice Hull(H=l 4D)合圖7不同料層稻殼壓差隨床高度的變化圖9稻殼與石英矽混合流化曲線Fig 9 Mixed fluidization curves of rice hull and sandFig.7 The pressure with altitude under differentstock on Rice Hull4結(jié)論3生物質(zhì)混合流化實驗研究應用生物質(zhì)流化實驗裝置進行了生物質(zhì)單獨流化生物質(zhì)顆粒如木屑、秸稈、玉米芯、稻殼等,由于和混合流化的實驗研究,通過對玉米芯和稻殼流化實形狀不規(guī)則,堆積密度比較小,流動性很差,不易達驗表明,生物質(zhì)是可以實現(xiàn)流化的。流化風速變化時到理想的流化狀態(tài)。當加人石英砂、鍛燒石灰石橄每一個測壓點的壓差變化不大,沒有一定的規(guī)律性。生欖石等情性重質(zhì)組分原料時,由于這些原料密度較物質(zhì)與石英砂混合實驗表明,混合流化的流化速度較大,形狀比較規(guī)則,與生物質(zhì)充分混合后,有利于生低;生物質(zhì)質(zhì)量分率不同時流化狀態(tài)和壓差變化沒有物質(zhì)顆粒的流化習。明顯的差別流化范圍基本一致,最小流化速度較小。實驗取用玉米芯和稻殼分別與石英砂混合,選由于生物質(zhì)流化運動復雜,實驗重復性差,難以用生物質(zhì)質(zhì)量分率分別為20%和30%,得到流化曲測得準確的實驗參數(shù)值,在有限條件下的實驗很難線如圖8和圖9所示。從流化曲線可以看出,流化速得到比較一致的結(jié)論需要開展更深入的研究。度較低時,床內(nèi)物料有溝流出現(xiàn),流化狀態(tài)不均勻,流化范圍很窄,床層壓差與流化風速的關系基本呈線性。流化速度增大,達到混合物最小流化速度(圖參考文獻:中虛線指示速度)時,床內(nèi)壓降將不再受流化風速的[1]宋新朝王志鋒孫東凱,等生物質(zhì)與煤混合顆粒流化率不同時流化狀態(tài)和壓差變化沒有明顯的差別,流2陸性的試驗研家(11驗轉(zhuǎn)205,08(1):74-7影響流化曲線上表現(xiàn)出近似的直線。生物質(zhì)質(zhì)量分中國煤化工流化特性[]太陽能化范圍基本一致。隨著流化速度的增大整個床層逐CNMHG[3]R,fI.叮誕聯(lián)其結(jié)構表征[J]黑龍江步流化,混合物沒有分離現(xiàn)象。八一農(nóng)墾大學學報,2010,22(1):68-73