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、冷態流動特性都進行過試驗。對于該床型的升溫規律，我國多位學者做過專項的數值模擬試驗，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、溫度可控性強的優勢，但是也存在一些缺陷，在工業生產中受到爭議。

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，燃料特性參數為：發熱量為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，在木屑繼續添加后，溫度變化趨于平穩。木屑與木炭混合式升溫方法，升溫速率較純木屑法快，但是系統壓力不穩定，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定。

從試驗得出結論，純木炭式升溫要比其他兩種具有優勢。單位釋放的熱量較高是其具有優勢的原因之一，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于其他兩種的原因。

（2）通過對三種升溫方式產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，需要優化進料設備；

（2）木炭式升溫方式產生的焦油量少，減低了后期凈化難度；

（3）木炭式升溫方式產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.