升溫方式對中試鼓泡流化床氣化過程的影響

李茂燕

摘 要：為了驗(yàn)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(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)選用的原料包括木屑、木屑木炭混合物、純木炭等。試驗(yàn)過程中主要針對氣體品質(zhì)、焦油含量、氣化溫度等進(jìn)行了檢驗(yàn)和研究。試驗(yàn)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(guān)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(guān)于鼓泡流化床的研究國內(nèi)外學(xué)者做過很多研究，包括對這種設(shè)備的傳熱效率、燃料選擇、冷態(tài)流動(dòng)特性都進(jìn)行過試驗(yàn)。對于該床型的升溫規(guī)律，我國多位學(xué)者做過專項(xiàng)的數(shù)值模擬試驗(yàn)，在溫度對氣化效果的影響方面頗有建樹。試驗(yàn)的方式有以鼓泡流化床模型為反應(yīng)器，以固定預(yù)熱溫度和固定床高為條件的模擬試驗(yàn)，有以鼓泡流化床為反應(yīng)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(yàn)，有對木屑等構(gòu)成的雙組分流化進(jìn)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(qiáng)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(yàn)描述

1.1 原料和床料

在流化床內(nèi)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(yīng)。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(shí)驗(yàn)用裝置

包括供氣、預(yù)熱、氣化、引風(fēng)、鼓泡流化床、布風(fēng)板、爐體砌耐火水泥等裝置。

1.3 試驗(yàn)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(diǎn)燃木屑，通風(fēng)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(yàn)。

（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(diǎn)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(nèi)，最終爐內(nèi)溫度達(dá)到800度時(shí)，對木屑進(jìn)行試驗(yàn)。

（3）第三種方式是木炭升溫式。點(diǎn)火點(diǎn)燃加床料裝置中大約10厘米高的木炭，待爐內(nèi)溫度達(dá)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(nèi)溫度達(dá)到900度時(shí)，對木屑進(jìn)行試驗(yàn)[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(shí)驗(yàn)，可以看到預(yù)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(gè)小時(shí)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(shí)間大約為4個(gè)小時(shí)，當(dāng)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(shí)間約為3個(gè)小時(shí)，而且爐內(nèi)壓力趨于穩(wěn)定。

從試驗(yàn)得出結(jié)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(qiáng)，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(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，從氣化溫度看，物料的化學(xué)反應(yīng)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(yīng)減少[3]。

3 結(jié)語

（1）木炭式升溫速度快，升溫時(shí)間短，進(jìn)料操作稍顯復(fù)雜，需要優(yōu)化進(jìn)料設(shè)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(zhì)高于其他兩種。

參考文獻(xiàn)：

[1]范冬梅.低階煤熱解半焦的氣化反應(yīng)特性研究[D].中國科學(xué)院大學(xué)，2013.