2010年2月農(nóng)機(jī)化研究第2期原料對生物質(zhì)氣化的影響李海霞,朱躍釗,廖傳華,徐吉富(南京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院,南京210009)摘要:簡要地說明生物質(zhì)氣化原理。由于生物質(zhì)氣化受多種因素影響,因此針對生物質(zhì)原料對氣化的影響進(jìn)行分析,最后得出的結(jié)論為:氣體熱值隨含水量的增加單調(diào)下降且變化顯著;在氣化過程中,物料的粒度與總反應(yīng)面的大小有很重要意義,原料最大與最小粒度比一般不超過8。關(guān)鍵詞:生物質(zhì)氣化;原料;熱值;粒度中圖分類號:S216文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1003-188X(2010)02-0213-030引言氣化裝置運(yùn)行穩(wěn)定時,當(dāng)一定粒度的生物質(zhì)原料進(jìn)入氣化裝置后被干燥;隨著料層的下落,伴隨溫度由溫室氣體引起的全球變暖,是當(dāng)前也是未來能的升高,析出揮發(fā)分,并在高溫下裂解(熱解);裂解后源和環(huán)境問題中最引人關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。含碳化的氣體和炭在氧化區(qū)與供入的氣化介質(zhì)(空氣、氧氣石燃料排放的CO2是主要的溫室氣體源。生物質(zhì)能或水蒸汽等)發(fā)生氧化反應(yīng)并燃燒;燃燒放出的熱量來源于太陽能,在其生長過程中,由光合作用而吸收用于維持干燥、熱解和還原反應(yīng)13-4。CO2,在其作為能源利用過程中,CO2的凈排放又有效地被新的光合作用而吸收,使整個能源利用系統(tǒng)的CO2凈排放為0,從而防止了CO2的釋放對環(huán)境的危害。本文僅就在固定床氣化時原料對生物質(zhì)氣化可蕭氣的影響進(jìn)行分析。1生物質(zhì)氣化L熱晨還原層生物質(zhì)氣化就是利用空氣中的氧氣或含氧物質(zhì)作為氣化劑,將固體燃料中的碳氧化物轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的過程。本試驗(yàn)采用上吸式固定床氣化爐,如圖1所示。生物質(zhì)從上部加入,氣化劑(空氣)從底部吹入,整個反應(yīng)過程包括固體燃料的干燥、熱解、還原和氧圖1上吸式固定床氣化爐化反應(yīng)4個階段。生物質(zhì)氣化時,所產(chǎn)生氣體的主要整個氣化過程是一個復(fù)雜的熱化學(xué)過程,受多種有效成分為CO,H2和CH等可燃?xì)怏w。在還原層和因素的影響。本文僅就生物質(zhì)原料對氣化產(chǎn)生的影氧化層的主要反應(yīng)方程式2為響進(jìn)行分析。C+CO2=2C0-162.41kJH1O+C=CO+H2-1182}還原反應(yīng)2試驗(yàn)分析2H2O+C=CO2+2H2-75.24kJ21物料含水量對氣化的影響H2O+CO=CO2+2H2-43.58k生物質(zhì)原料含水量是非常重要的特性參數(shù),對氣C+O2=CO2+408.8kJ氧化反應(yīng)化過程有重要影響。圖2給出了原料含水量對產(chǎn)氣熱2C+O2=2C0=46.44kJ值的中國煤化工隨含水量的增加單調(diào)稿日期:2009-04-20CNMH〔量為10%時,氣體熱作者簡介:李海霞(984-),女,江蘇鹽城人,碩士研究生,(E-mil)值最高為44k/Nm;當(dāng)含水量增加到40%時,氣體通訊作者:朱躍釗(1958-),男,江蘇靖江人,副教授,碩士生導(dǎo)師、E熱值降為4291J/Nm3。因?yàn)楫a(chǎn)氣中可燃性氣體組分2010年2月農(nóng)機(jī)化研究第2期C0下降明顯,而H2和CH4變化較小,氣體熱值總體不同濃度的硫酸和磷酸對甘蔗渣酸洗。研究表明,酸上是下降的。濃度的增加導(dǎo)致了生物質(zhì)比表面積的增加。對比同濃度酸洗前后的產(chǎn)品分布發(fā)現(xiàn),氣相組分減少,液相組分增多,焦炭量幾乎沒有變化,但是焦炭中的固定碳含量增多,灰濃度減少。因?yàn)樵诟收嵩械牡V物質(zhì)溶解于酸溶液中, Claudio等用不同濃度的鹽溶液(鹽溶液為Na2C,C,KCI和NaCl,濃度為0.1,0.050.01,0.005,0.001g.cm3)浸漬松樹碎片,鹽的浸漬加強(qiáng)了脫揮發(fā)分和在低溫下質(zhì)量損失率的增加,焦的產(chǎn)率有提高,初始分解溫度降低。用不同的溶液浸漬,會產(chǎn)生不同的作用,這可能與鹽的催化作用和水解進(jìn)含水量/%攻有關(guān),也可能由于浸漬使固體基質(zhì)溶脹,改變了固體的結(jié)構(gòu),對氣化產(chǎn)生影響。同時,原料的反應(yīng)性和原料含水量除對產(chǎn)氣熱值產(chǎn)生影響外,同時也影結(jié)渣性也對生物質(zhì)氣化產(chǎn)生一定的影響。反應(yīng)性好響著產(chǎn)氣中H2的含量。這是因?yàn)楹康脑黾咏o氣的原料可以在較低溫度下操作,氣化過程不易結(jié)渣,化過程帶來了兩個方面的影響即原料水分蒸發(fā)吸有利于操作,也有利于甲烷的生成。對于反應(yīng)性和結(jié)熱,一方面增加了氣化區(qū)水蒸氣(H2O(V)份額;另焦性比較差的原料,應(yīng)在較高的溫度下操作,但不得方面則降低了反應(yīng)層的溫度。根據(jù)氣化反應(yīng)CO+超過生物質(zhì)灰分的熔化溫度,以促使二氧化碳還原反H2O=CO2+H2-43.6kJ/mol變換反應(yīng),C+H2O=C應(yīng)加強(qiáng),提高水蒸氣的分解率,從而增加氣體中氫和+H2-1188kJ/mol水煤氣反應(yīng)式可知,適當(dāng)增加水氧化碳的含量。蒸氣對H2的生成是有利的,但同時這兩個反應(yīng)又是3結(jié)論吸熱反應(yīng),氣化層溫度降低不利于H2的生成。1)氣體熱值隨物料含水量的增加而單調(diào)下降,且22物料粒度對氣化的影響顆粒粒度分布的均勻性是影響氣流分布的主要因的主要因變化顯著。原料含水量為10%時,氣體熱值最高為4645kJ/Nm3;當(dāng)含水量增加到40%時,氣體熱值下降素。如果將未篩分過的原料加入固定床內(nèi),會造成大顆粒在床層中的分布不均,形成阻力不均的區(qū)域,導(dǎo)為4291kJ/Nm。致局部強(qiáng)烈燃燒,溫度過高造成氣化局部上移或燒結(jié)2)在氣化過程中,物料的粒度與總反應(yīng)面的大小形成“架空”現(xiàn)象。嚴(yán)重時,氣化層可能越出原料層表有很重要意義,原料最大與最小粒度比一般不超過8。面,出現(xiàn)“燒穿”現(xiàn)象,使氣化器處于不正常的操作狀3)采用不同濃度的硫酸和磷酸對甘蔗渣酸洗,研究表明:酸濃度的增加導(dǎo)致了生物質(zhì)比表面積的增態(tài)。因此,氣化器用原料必須經(jīng)過篩分。原料粒度對生物質(zhì)氣化過程影響較大。在氣化過加。對比同一濃度酸洗前后的產(chǎn)品分布發(fā)現(xiàn),氣相組程中,物料的粒度與總反應(yīng)面的大小有很重要意義。分減少,液分減少,液相組分增多,焦炭量幾乎沒有變化,但是焦炭中的固定碳含量增多,灰濃度減少。從化學(xué)動力學(xué)角度分析,較小的物料粒度能夠增加物料的反應(yīng)表面積,但通過氣化器的壓降大。反應(yīng)表面參考文獻(xiàn)愈大則熱交換與擴(kuò)散過程就愈強(qiáng)烈,因而氣化反應(yīng)1]陰秀麗吳創(chuàng)之,徐冰燕等生物質(zhì)氣化對減少CO2排也愈快,反應(yīng)更為完全;反之,較大粒度的物料不但降放的作用[J].太陽能學(xué)報(bào),2002(1):40-4低了總反應(yīng)面,其本身溫度梯度也較大,而且在爐內(nèi)[2]馬隆龍吳創(chuàng)之,孫立生物質(zhì)氣化技術(shù)及其應(yīng)用[M]駐留時間變短,反應(yīng)不夠完全。因此,原料最大與最北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003小粒度比一般不超過81。[3]邱鐘明,陳礪.生物質(zhì)氣化技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景23原料氣化前處理對氣化的影響1中國煤化工16-1[4]生物質(zhì)原料在進(jìn)行熱解氣化之前,有些研究者對CNMH熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)[M]北:化字工業(yè)出版社,2005.原料用酸堿或鹽進(jìn)行前處理,研究實(shí)驗(yàn)前處理對反應(yīng)[5]楊國來,陳漢平,米鐵,等不同因素對生物質(zhì)氣化產(chǎn)出產(chǎn)物的影響。 Encina等在600℃下用CO2氣化時,用氣特性的影響[J].可再生能源2007(3):34-382010年2月農(nóng)機(jī)化研究第2期Raw Materials on the Impact of Biomass GasificationLi Haixia, Zhu Yuezhao, Liao Chuanhua, Xu JifuSchool of Mechanical and Power Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China)Abstract: The principle of biomass gasification will be shown simply. For the reason of biomass gasification can beffected by many factors, the effect that biomass material takes effect on biomass gasification will be analyzed in this pa-per, and finally we can get the following results: the gas heat value will decrease with the increase of containing waterquantity, and the change is great. In the process of gasification, the granularity of material and the size of whole reactionarea are both very important. Moreover, the ratio between the biggest and least material granularity is no more than 8tKey words: biomass gasification; biomass material; heat value granularity(上接第l12頁)Abstract ID:1003-188X(2010)02-0110-EADesign of Wheel Mechanism with Double Shaft on Walking Belt onLarge Agricultural MachineLian Guanghe, Liu Hongxin, Wang Xiaolin(l College of Engineering, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China; 2. Zhaodong Textile MachineryFactory, Zhaodong 151100, China)Abstract: A new design of the wheel mechanism with double shaft on walking belt has been accomplished aimed to solvethe extremely important problem of insufficient power of wheel on large agricultural equipment, unreasonableness of distribution location and structure form. The main structures include mechanism of depth controlled and differential speed be-tween shaft. The wheel mechanism was disposed on walking belt of tractor as two groups. Design scheme of simplysupported double shaft and differential speed between shaft was adopted. Tilling depth was controlled by two - side Syn-chronous Hydraulic Cylinder. The research result shows that the mechanism has the characteristic of compact configuration, being convenient for adjusting depth of seeding, good profiling, strong driving powerKey words: large equipment; driving wheel; walking belt; double shaft(上接第116頁Abstract n:1003-188X(2010)02-0113-EAThe SMs-based Wireless Sensor Monitoring SystemHu Qiang, Zhang Haihui, Xu Qabg college of Mechanical and Electronic Engineering, Northwest A& F University, Yangling 712100, China)Abstract: It is an effective mean to use GSM network as information transportation platform for wireless monitoring systemwith the advantages of simple principle, high security, wide spread and so on. Combined with family-based smallscale agricultural production model, this paper analyzed the disadvantages of traditional environment information collectionand the limitation of modem facility agriculture applications. Based on GSM Short Message Service, a wirelesssensor monitoring system is proposed. Integrated with Atmegal128L中國煤化工SCM, wireless sensor, GSM and short message notification services, the system wouldCNMH GOr small-scale enviKey words: sensor; Atmegal128L; GSM; remote monitoring215