原料對生物質(zhì)氣化的影響

2010年2月農機化研究第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)機械與動(dòng)力工程學(xué)院，南京210009)摘要:簡(jiǎn)要地說(shuō)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,最后得出的結論為:氣體熱值隨含水量的增加單調下降且變化顯著(zhù);在氣化過(guò)程中,物料的粒度與總反應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(guò)8。關(guān)鍵詞:生物質(zhì)氣化;原料;熱值:粒度中圈分類(lèi)號: S216文獻標識碼: A文章編號: 1003 -188X(2010)02 -0213 -03氣化裝置運行穩定時(shí),當一定粒度的生物質(zhì)原料0引言進(jìn)入氣化裝置后被干燥;隨著(zhù)料層的下落,伴隨溫度由溫室氣體引起的全球變暖，是當前也是未來(lái)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(wèn)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與供人的氣化介質(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)生氧化反應并燃燒;燃燒放出的熱量來(lái)源于太陽(yáng)能,在其生長(cháng)過(guò)程中,由光合作用而吸收用于維持干燥、熱解和還原反應[3-4)。.CO2 ,在其作為能源利用過(guò)程中,CO2的凈排放又有效地被新的光合作用而吸收,使整個(gè)能源利用系統的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(shí)原料對生物質(zhì)氣化↑↑的影響進(jìn)行分析。1生物質(zhì)氣化還原層生物質(zhì)氣化就是利用空氣中的氧氣或含氧物質(zhì)作空氣入個(gè)氧化基個(gè)為氣化劑,將固體燃料中的碳氧化物轉化為可燃氣體的過(guò)程。本試驗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(gè)反應過(guò)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4個(gè)階段。生物質(zhì)氣化時(shí),所產(chǎn)生氣體的主要整個(gè)氣化過(guò)程是一個(gè)復雜的熱化學(xué)過(guò)程,受多種有效成分為CO,H2和CH.等可燃氣體。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方程式2)為響進(jìn)行分析。C + CO2 =2CO- 162.41 kJH20+C=C0+H2-118.82 kJ ' 還原反應2試驗分析2H20 +C=CO2 +2H2 -75.24 kJ2.1物料含水 量對氣化的影響H20 +CO=CO2 +2H2 -43. 58 kJ,生物質(zhì)原料含水量是非常重要的特性參數,對氣C +O2 = CO2 +408.8 kJ氧化反應化過(guò)程有重要影響。圖2給出了原料含水量對產(chǎn)氣熱2C + 02 =2C0 =46.44 kJ值的影響。由圖2可知,氣體熱值隨含水量的增加單調下降,且變化顯著(zhù)。原料含水量為10%時(shí),氣體熱收稿日期: 2009-04 -20作者簡(jiǎn)介:李海霞( 1984-),女,江蘇鹽城人,碩士研究生,(E - mail)值最高為4 645kJ/ Nm' ;當含水量增加到40%時(shí),氣體通訊作者:朱躍釗( 1958-).男.江蘇靖江人,副教授碩士生導師,(E熱值降為4 291kJ/Nm'。因為產(chǎn)氣中可燃性氣體組分- mail)zyz@ njut. edu. cn。2010年2月農機化研究第2期CO下降明顯,而H2和CH,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。濃度的增加導致了生物質(zhì)比表面積的增加。對比同一濃度酸洗前后的產(chǎn)品分布發(fā)現,氣相組分減少,液00 t相組分增多,焦炭量幾乎沒(méi)有變化，但是焦炭中的固定碳含量增多,灰濃度減少。因為在甘蔗渣中的礦物2質(zhì)溶解于酸溶液中,Claudio等用不同濃度的鹽溶液4(鹽溶液為NaC,C, KCI和NaCl,濃度為0.1,0.05,0. 01 ,0. 005 ,0.00g cm')浸漬松樹(shù)碎片,鹽的浸漬加強了脫揮發(fā)分和在低溫下質(zhì)量損失率的增加，焦的產(chǎn)48率有提高，初始分解溫度降低。用不同的溶液浸漬，1015 2030350會(huì )產(chǎn)生不同的作用,這可能與鹽的催化作用和水解進(jìn)畬水量/%攻有關(guān)，也可能由于浸漬使固體基質(zhì)溶脹,改變了固圖2含水量對產(chǎn)氣熱值的影響體的結構,對氣化產(chǎn)生影響')。同時(shí),原料的反應性和原料含水量除對產(chǎn)氣熱值產(chǎn)生影響外,同時(shí)也影結渣性也對生物質(zhì)氣化產(chǎn)生- -定的影響。反應性好響著(zhù)產(chǎn)氣中H2的含量。這是因為含水量的增加給氣的原料可以在較低溫度下操作,氣化過(guò)程不易結渣，化過(guò)程帶來(lái)了兩個(gè)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。對于反應性和結熱,一方面增加了氣化區水蒸氣(H2O(V))份額:另一焦性比較差的原料,應在較高的溫度下操作,但不得方面則降低了反應層的溫度。根據氣化反應c0+超過(guò)生物質(zhì)灰分的熔化溫度,以促使二氧化碳還原反H20=CO2 +H-43.6k]/mol變換反應,C+H,O=Co應加強，提高水蒸氣的分解率,從而增加氣體中氫和+H2-118.8kJ/mol水煤氣反應式可知,適當增加水一氧化碳的含量。蒸氣對H的生成是有利的,但同時(shí)這兩個(gè)反應又是3結論吸熱反應,氣化層溫度降低不利于H,的生成。2.2物料粒度對氣化的影響1)氣體熱值隨物料含水量的增加而單調下降，且顆粒粒度分布的均勻性是影響氣流分布的主要因變化顯著(zhù)。原料含水量為10%時(shí)，氣體熱值最高為素。如果將未篩分過(guò)的原料加入固定床內，會(huì )造成大4645kJ/Nm';當含水量增加到40%時(shí)，氣體熱值下降顆粒在床層中的分布不均，形成阻力不均的區域,導為4 291kJ/Nm'。致局部強烈燃燒,溫度過(guò)高造成氣化局部上移或燒結2)在氣化過(guò)程中,物料的粒度與總反應面的大小形成“架空"現象。嚴重時(shí)，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-般不超過(guò)8。面,出現“燒穿"現象,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,研態(tài)。因此，氣化器用原料必須經(jīng)過(guò)篩分。究表明:酸濃度的增加導致了生物質(zhì)比表面積的增原料粒度對生物質(zhì)氣化過(guò)程影響較大。在氣化過(guò)加。對比同一-濃度酸洗前后的產(chǎn)品分布發(fā)現，氣相組程中,物料的粒度與總反應面的大小有很重要意義。分減少,液相組分增多,焦炭量幾乎沒(méi)有變化,但是焦從化學(xué)動(dòng)力學(xué)角度分析,較小的物料粒度能夠增加物炭中的固定碳含量增多,灰濃度減少。料的反應表面積,但通過(guò)氣化器的壓降大。反應表面參考文獻:愈大,則熱交換與擴散過(guò)程就愈強烈，因而氣化反應[1]陰秀麗,吳創(chuàng )之， 徐冰燕，等生物質(zhì)氣化對減少co,排也愈快,反應更為完全;反之,較大粒度的物料不但降放的作用[J].太陽(yáng)能學(xué)報2002(1) :40-45.低了總反應面,其本身溫度梯度也較大,而且在爐內[2]馬隆龍,吳創(chuàng )之.孫立 生物質(zhì)氣化技術(shù)及其應用[M].駐留時(shí)間變短,反應不夠完全。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(guò)8[4]。[3]邱鐘明,陳礪。 生物質(zhì)氣化技術(shù)研究現狀及發(fā)展前景2.3原料氣化前處理對氣化的影響[].可再生能源2002,104(4).16-19.生物質(zhì)原料在進(jìn)行熱解氣化之前，有些研究者對[4] 劉榮厚,牛衛生,張大雷.生物質(zhì)熱化學(xué)轉換技術(shù)[M].原料用酸堿或鹽進(jìn)行前處理,研究實(shí)驗前處理對反應北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.產(chǎn)物的影響。Encinay等在600下用Co,氣化時(shí),用5] 楊國來(lái),陳漢平,米鐵,等不同因素對生物質(zhì)氣化產(chǎn)出氣特性的影響[J].可再生能源2007(3);34-38.2010年2月農機化研究第2期Raw Materials on the Impact of Biomass GasificationLi Haixia, Zhu Yuezhao, Liao Chuanhua, Xu Jifu(School of Mechanical and Power Enginerng, Nanjing University of Technology，Nanjing 210009 ,China)Abstract: The principle of biomass gasifcation will be shown simply. For the reason of biomass gasification can beaffected by many factors, the efet that biomass material takes effect on biomass gasification will be analyzed in this pa-per, and finally we can get the fllowing 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 8thcommonly.Key words: biomass gasification; biomass material; heat value granularity(上接第112頁(yè))Abstract ID :1003 - 188X( 2010)02 -0110 -EADesign of Wheel Mechanism with Double Shaft on Walking Belt onLarge Agricultural MachineLian Guanghe'，Liu Hongxin' ，W ang Xiaolin2(1. College of Engineering, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China ;2. Zhaodong Textile MachineryFactory, Zhaodong 151100 , China)Abstract: A new design of the wheel mechanismn with double shaft on walking belt has been accomplished aimed to solvethe extremely imporlant problem of insuffcient power of wheel on large agricultural equipment, unreasonableness of disti-bution location and structure form. The main structures include mechanism of depth contolled 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 diferential 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 configura-tion, being convenient for adjusting depth of seeding, good profling, strong driving power.Key words: large equipment; driving wheel ; walking belt ; double shaft(. 上接第116頁(yè))Abstract ID :1003 - 188X(2010)02 -0113 - EAThe SMS - based Wireless Sensor Monitoring SystemHu Qiang, Zhang Haihui, Xu Qiaonian( Cllge of Mechanical and Electronic Engineering, Northwest A & F University , Yangling 712100,China)Abstract: It is an eective mean to use GSM network as information transportation platform for wireless monitring systemwith the advantages of simple principle, high security, wide spread and so on. Combined with family - based small -.scale agricultural production model, this paper analyzed the disadvantages of traditional environment information collectionmethods and the limitation of modem facility agriculture applications. Based on GSM Short Message Srvice, a wirelesssensor monitoring system is proposed. Integrated with Atmegal128L abundant peripheral resources, SCM, wireless sen-sor, GSM and short message notification services, the system would provide a low - cost solution for small - scale envi-ronnental factor monitoring.Key words; sensor; Atmegal128L; GSM; remote monitoring