李茂燕
摘 要:為了驗證升溫方式對中試鼓泡流化床氣化過程的影響。本文分別采用了三種不同的升溫方式進行了試驗。試驗選用的原料包括木屑、木屑木炭混合物、純木炭等。試驗過程中主要針對氣體品質、焦油含量、氣化溫度等進行了檢驗和研究。試驗對于自供熱中試流化床的升溫方式尋找最佳方案提供參考作用。
關鍵詞:流化床;升溫方式;焦油含量
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.236
0 引言
關于鼓泡流化床的研究國內外學者做過很多研究,包括對這種設備的傳熱效率、燃料選擇、冷態(tài)流動特性都進行過試驗。對于該床型的升溫規(guī)律,我國多位學者做過專項的數(shù)值模擬試驗,在溫度對氣化效果的影響方面頗有建樹。試驗的方式有以鼓泡流化床模型為反應器,以固定預熱溫度和固定床高為條件的模擬試驗,有以鼓泡流化床為反應器,冷態(tài)條件下考察原料粒徑等對流化速度的影響的模擬試驗,有對木屑等構成的雙組分流化進行研究。目前較為廣泛使用的升溫方式為外加熱源,這種方式具有升溫速度塊、溫度可控性強的優(yōu)勢,但是也存在一些缺陷,在工業(yè)生產(chǎn)中受到爭議。
1 試驗描述
1.1 原料和床料
在流化床內加入的木炭和石英砂是為了保證物料受熱均勻,能夠完全發(fā)生氣化反應。木炭的孔隙占到木炭體積的6%以上,燃料特性參數(shù)為:發(fā)熱量為8000Kcal每公斤,熱值為29-35之間,主要成為為C,灰分為5.6%。木屑的粒徑在0.2至0.4之間,烘干后含水率在9%以下[1]。
1.2 實驗用裝置
包括供氣、預熱、氣化、引風、鼓泡流化床、布風板、爐體砌耐火水泥等裝置。
1.3 試驗過程
(1)第一種升溫為木屑升溫式。將木屑加入供料裝置,堆成大約10厘米高后,點燃木屑,通風以幫助木屑完全燃燒。待溫度升高至350度左右后加入石英砂。加入的量由少到多,視溫度而定,待溫度維持在750度左右后,開始試驗。
(2)第二種升溫是木屑與木炭混合升溫,將木炭裝入加床料裝置后,點燃木炭至于完全燃燒,在溫度升溫到350度后加入少量木屑,再加入一定量的石英砂。最后將木炭和木屑輪流加入爐內,最終爐內溫度達到800度時,對木屑進行試驗。
(3)第三種方式是木炭升溫式。點火點燃加床料裝置中大約10厘米高的木炭,待爐內溫度達到350度后加入石英砂,溫度繼續(xù)升高過程中加入木炭,爐內溫度達到900度時,對木屑進行試驗[2]。
2 升溫方式對氣化溫度的影響
(1)通過三種升溫方式的實驗,可以看到預熱后升溫過程中氣化階段的溫度的變化。木屑式升溫方法在加入石英砂前后的升溫速度是由慢到更加慢,升溫速度大約為5個小時左右,在木屑繼續(xù)添加后,溫度變化趨于平穩(wěn)。木屑與木炭混合式升溫方法,升溫速率較純木屑法快,但是系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定,整體升溫時間大約為4個小時,當溫度升到900度后,在純木炭間加入木炭后,升溫速度加快。純木炭的升溫方式升溫速度是最快的,整體升溫時間約為3個小時,而且爐內壓力趨于穩(wěn)定。
從試驗得出結論,純木炭式升溫要比其他兩種具有優(yōu)勢。單位釋放的熱量較高是其具有優(yōu)勢的原因之一,再就是隨著床層的升高,蓄熱能力也在不斷增強,也是讓純木炭式升溫優(yōu)于其他兩種的原因。
(2)通過對三種升溫方式產(chǎn)生焦油的實驗得出結論,從氣化溫度看,物料的化學反應在溫度相同的前提下生成的產(chǎn)物是相同的,木炭式升溫方式溫度高于其他兩種,因此減少了焦油的生成量。這是由于木炭在升溫過程中提供了高于其他兩種的熱量,因此隨著溫度的升高,焦油的含量相應減少[3]。
3 結語
(1)木炭式升溫速度快,升溫時間短,進料操作稍顯復雜,需要優(yōu)化進料設備;
(2)木炭式升溫方式產(chǎn)生的焦油量少,減低了后期凈化難度;
(3)木炭式升溫方式產(chǎn)生的氣體品質高于其他兩種。
參考文獻:
[1]范冬梅.低階煤熱解半焦的氣化反應特性研究[D].中國科學院大學,2013.