摘要：为了研究玉米秸粉和陶瓷球混合颗粒在竖直管内的运动规律,设计制造了一套透明有机玻璃试验装置。利用PIV无接触测量技术,在微负压条件下,对混合颗粒在竖直管内的速度场进行了研究。结果表明,混合颗粒的轴向速度呈类似抛物线状分布,在靠近管壁约0%～25%管宽范围内,即在试验装置距管壁约15 mm范围内,轴向速度变化较大,其他位置处变化较小;涡量在靠近管壁约0%～16.7%管宽范围内,即在试验装置距管壁约10 mm范围之内变化明显,从距离管壁10 mm到竖直管中心涡量逐渐减小到接近为零。

摘要：为研究氩气和生物质颗粒(玉米秸秆粉末)流在水平携带床热解管中的运动规律,设计了水平携带床透明冷态模拟装置。以油雾粒子为示踪粒子,利用P IV技术(粒子图像测速技术)对氩气流在水平携带床管内的速度分布进行了测量和分析。在氩气流量不变的情况下,对水平携带床管内加入生物质颗粒后的流动速度进行了P IV测量。结果表明,氩气流在到达距离管道入口大于400 mm的区域后已经较为稳定,处于充分发展区;氩气流的速度分布是对称结构,在雷诺数为1695时,其速度分布形状明显不同于层流的抛物线形状,是更加接近于紊流速度分布形状。而相同氩气流量条件下,生物质颗粒速度分布是非对称形状,中心部位生物质颗粒运动速度明显低于气流中心速度;在整个水平携带床内,生物质颗粒都是处于被加速的状态。

摘要：为了进一步研究生物质热解液化技术,寻找较为理想的生物油产率所对应的试验条件,设计制作了以等离子体为主热源的流化床热解液化装置,反应器的内径为52 mm,高1150 mm.以玉米秸秆粉为原料在不同温度、不同喂料速率下进行一系列的热解液化试验.试验结果表明:喂料速率在0.6～0.7 kg/h时,生物油产率较高;反应温度升高,生物油产率增高,但是当反应温度超过750 K时,产率反而随温度的上升而下降.使用色质联用仪(GC-MS)对生物油进行了成分分析,4种试验条件下制取生物油的主要成分均为乙酸、羟基丙酮、水、乙醛、呋喃等,试验条件不同各主要成分的相对含量有所不同.高含水量和含氧量降低了生物油的热值和稳定性,容易发生聚合反应,必须经过改性后才能应用.所采用的试验装置及试验方法亦可用于以其它原料获取生物油的研究.

摘要：固体热载体加热生物质是生物质热解制取生物油的工艺手段之一。为解决固体热载体间接加热方式升温慢、效率低问题,设计了一种流化床生物质燃烧的热烟气直接加热固体热载体装置,分析了其结构与原理,开展了固体热载体升温性能和流化床燃烧器的燃烧特性试验研究,并对试验结果进行了热平衡分析。结果表明:流化床高温烟气加热陶瓷球热载体的平均热能利用率为66.3%,流化床燃烧生物质粉产生的高温烟气能够满足热载体加热装置对热源的需求,热载体加热器内的热量传递方式主要是对流换热。陶瓷球热载体与加热器内高温烟气的对流传热系数为475 W/(m^2·℃)。研究对结果对解决生物质热解液化技术中的固体热载体加热升温关键问题具有重要指导意义。

摘要：为研究层流炉反应管内气固两相流的运动规律,设计制造一套1∶1的冷态透明玻璃实验装置。在主气流氩气流量为1.0、1.5、2.0、2.5 m3/h时,利用粒子图像测试技术(PIV)对反应管内氩气流(以水蒸气为示踪粒子)和生物质半焦颗粒速度场进行测量。结果表明:在反应管中心处,氩气速度和生物质半焦颗粒的轴向速度相差较大,不能用氩气速度代替颗粒速度。通过对实验数据的分析计算,获得反应管内雷诺数与生物质半焦颗粒停留时间(无量纲处理后)的关联式。可将该结果用于计算热解挥发特性实验的颗粒停留时间,从而优化颗粒停留时间的计算方法,为建立更加合理的热解动力学模型提供依据。

摘要：为了研究炭粉颗粒在层流炉反应管内的运动规律,按照1∶1比例设计制造了一套透明玻璃试验装置用于PIV流场测量。分别在4种不同的主气流量下,对粒径为100～120目的炭粉颗粒在反应管内的速度场进行了PIV无接触测量。结果表明,在反应管中心处,开始时,炭粉颗粒的轴向速度在下料口附近很小,然后迅速增加到最大值,而后以此速度运动一段距离后,速度开始减小。在约1.8～123.8mm段,炭粉颗粒的轴向速度在管道中心处为最大。轴向速度沿径向成类似抛物线状分布;通过对测量数据的分析计算,获得了管内气流雷诺数与炭粉颗粒停留时间(无量纲处理后)的关联式。

摘要：针对目前生物质固化成型机多为生产生物质成型颗粒且成型颗粒质量不高、成型机高能耗等问题,提出了一种新型立式柱塞冲压的生物质固化成型方式,并制造了样机。样机以开关磁阻电机为动力源,驱动飞轮并转化为成型柱塞的上下往返直线运动,实现对模具内生物质原料的冲压成型,从而形成生物质成型块。该样机利用飞轮可积蓄能量的特性,有效降低了成型作业时的能耗。成型模具采用组合式结构设计,提高了原料适应性。以典型生物质原料玉米秸秆、松木屑为原料,在10%左右含水率、室温条件下进行了试验,结果表明该成型方法可行,且整机运行情况良好;生产的成型块密度大于等于1.2 g/cm^3,抗跌碎性指数高于95%;样机能耗为36.51 kW·h/t,各项指标均达到了相关标准的要求。该成型方法的提出和研究结果可为生物质成型机的发展提供借鉴与参考。

摘要：为了研究闪速加热条件下生物质的热解挥发特性,设计了等离子体加热高温层流炉作为实验设备。由于该设备内部的流动特性对于实验结果影响巨大,为此特别设计了一套1∶1比例的透明有机玻璃冷态模拟装置,用于观察层流炉的流动状态,为热态实验参数设计提供实践指导。根据冷态研究观察结果,进行了层流炉热态实验。采用灰分示踪法测定了玉米秸秆粉末在800,850,900,950K的热解失重曲线。通过数据处理得到了玉米秸秆粉末在快速加热条件下的热解动力学方程和参数。

摘要：为保证生物质粉喂料的连续性和稳定性，在普通螺旋喂料器的基础上，设计了一种喂料量为15 g／min的拨料式螺旋喂料器，并以不同粒径的玉米秸秆粉为原料在该装置上进行试验。试验发现：为了保证设计需要的喂料速率，需控制粒径为20～40目、40～60目、60～80目和80～120目的玉米秸秆粉在料斗内的注料量分别为800、750、600、550g，其需要的拨料器转速分别为118、118、30、20r／min。经过反复试验，确定该喂料系统可以满足定量喂料的要求。

摘要：为实现生物质资源的无害化处理与多级利用,本研究旨在探究纤维素水热炭化液相和玉米秸秆混合发酵过程中有机物转化及产气特性。为探究水热反应条件对混合发酵过程的影响,开展了不同条件水热炭化液相与玉米秸秆混合发酵实验。结果表明,与秸秆单发酵相比,在200℃(保温30min、60min、120min)和230℃(保温60min)条件下制备的水热液相和秸秆混合发酵的产气分别提升了7.32%、4.42%、22.08%、21.76%,其中甲烷最大累积量为1387mL。水热时间的延长和水热温度升高对最终产甲烷量都具有正向的促进作用;液相中的呋喃及其衍生物等抑制物并未对混合厌氧发酵产生明显的负面效果,反而被微生物分解为糠基醇等有机物,促进产气。水热炭化液相的加入促进了氢还原二氧化碳途径产甲烷菌的生长,协同乙酸产甲烷途径,促进了甲烷的生产。本研究结果可为优化水热炭化有机废液与秸秆混合发酵工艺提供理论基础。