新型生物质秸秆加料装置及其性能试验

第28卷第12期水利电力机械Vol 28 No 122006年12月WATER CONSERVANCY ELECtRIC POWER machineryDec.2006新型生物质秸秆加料装置及其性能试验New biomass straw feed equipment and its performance test张勇金保升章名耀孙志翱钟文琪〔东南大学热能工程研究所江苏南京210096)摘要提岀了一种新型的加料装置在加料斗內设置螺旋轴对不同连接轴和不同岀口段形式进行了对比试验并对岀料量进行了测定。结果表明在连接轴上设置疏松装置虽能起疏松作用但却阻碍了物料的前进为物料的搭桥创造了条件迕连接轴设置大直径螺旋叶片能破坏结拱的形成使物料能连续均匀地下滑阓形岀料口岀料均匀性更好冇形岀料口岀料量不均匀岀料量时大时小不利于控制但是其岀料更顺畅。该结论为生物质加料装置的工程设计和结构参数优化提供了重要的参考关键词泩物质加料对比试验中图分类号TK6文献标识码B文章编号1006-6441(2006)12-0060-040引言目前国内对生物质能的利用研究较多11但对于生物质加料系统这一关键技术的研究却鲜有报生物质能具有可再生性、低污染性已经成为可道。本文针对这个问题提出了一种新型的加料装再生能源的重要组成部分。如何清洁高效利用生物置,该裝置在同一加料斗內采用了不同的螺旋轴和质能,已经成为国内外研究人员的一个重要课题。出口段并分别进行了对比试验。目前,生物质燃烧和气化6-81是生物质能利用的两大重要技术这两大技术能将这种低品质能转1试验系统及研究方法化为高品质能其中生物质燃烧技术对燃料的适应1.1试验装置性广,可以处理任何生物质物质气化技术效率试验所用加料斗主要组成部件如图1所示。摆高对环境污染小具有显著的经济效益、社会效益线针轮减速机的速比为23:1实际输岀转速可以在与环境效益1~62r/min内调节。连接轴有2种形式,一种带疏在这两大技术的试验和工程应用中保证连续松装置另一种带大直径螺旋叶片在同一料斗内两稳定加料非常重要,可直接影响后续工作的顺利进者可互换。加料斗岀口段有圆形和方形2种形式。行。可以这么说加料的成功与否直接决定了试验1.2试验物料和生产的成功与否。对于整个加料系统,关键问题本次试验所用生物质为棉秆产自于山东省无在于加料斗的设计加料斗的的设计是一个看似简棣县其空气干燥基水分含量为8.5%。试验棉秆由单实为复杂的问题北京顺诚明星农牧机械厂生产的9QS-1300型切碎在加料斗设计中梁耀相φ提岀在加料斗中设机进行切碎该切碎机主要用来切碎生物质生产能置曲臂破拱装置余传忠则提出在锥斗部分设置力为「山中国煤化工粒度体系尺寸不一,气流喷嘴破拱装置。这些装置针对的是小粒径、窄形状CNMHG7kgm3。其形状主要筛分物料而且没有很好地解决物料岀口处的架桥分为2类一是由棉皮组成,呈丝状,长度在2~14问题同时设备的放大十分困难cm之间大部分都是相互交错缠绕在一起二是由浓即3队男江人东南大学烈能工和所在主生左要从事能丙方面的究江第28卷第12期张勇等新型生物质秸秆加料装置及其性能试验A1摆线针轮减速机;2迩接轴:3疏松叶片;4加料斗圆柱段;5螺旋叶片;:6放料门加料斗锥段;8·加料斗出段;9链板输机:10变頻调速器;11.计装置图1加料系统及新型加料斗简图秆径组成其形状比较单一主要呈柱状直径在0化如图2、图3、图4所示。试验时明显发现不管加5mm之间,长度在0~15cm之间(主要为3~4料斗中的物料多少但出料量都呈现这么一个规律cm)其余少数为扁平状或粉状为破碎的棉秆。其即摆线针轮减速机启动后岀料量有一个延时过程尺寸分布如表1所示。大概为1min之后出料才开始正常但是料位越高1.3试验方法延时越短料位越低延时越长。这主要是由于物料试验时在加料斗下方放置链板输送机以模拟在塑料袋中堆放时间过长尺寸短小的物料从空隙真实的加料情况。试验方法是,首先在计量装置中较大的空间落到袋的底部在上部的基本上是互相称取一定量的物料放入加料斗内然后依次开启链交错的纤维倒在加料斗中的物料刚好是处于最底板输送机和摆线针轮减速机通过变频调速器调节端的物料而螺旋叶片与器壁的空隙较小远小于物螺旋转速使岀料量稳定在一定的值。通过计量装料尺寸故不可能从空隙处漏到链板杋上。同时物置记录出料量观察岀料量的变化情况及加料斗內物料的移动情况分析影响加料量的各种因素。每次试验在加料斗内放置不同的物料量观察不同物螺旋轴转速:n=15r/min料量下的出料量变化情况。同时改变连接轴和加料斗出口段的形式观察此时出料量的变化情况及加料斗内物料的移动情况。2试验结果与分析2.1原始料位高度对出料量的影响分别在加料斗内放置20kg、40kg、70kg物料,螺旋轴的转速保持在15r/mi,出料量随时间的变中国煤化工表1切割后棉秆尺TYHCNMHG量随时间的变化规律秆径棉皮质量合整数03274138415471027925.875611.374.71694237162水利电力机械2006年12月在换成大直径螺旋叶片的试验中物料不断地0505在上面起伏螺旋叶片与圆筒壁空隙处的物料不断螺旋轴转速:n=l5rmin地补充到螺旋叶片中此时已完全看不到物料的搭桥和起拱现象。从中也说明物料的连续运动,可以防止结拱和搭桥的产生。本次试验中设计的加料斗主要是为了满足生物质秸秆燃烧试验的需要故其内径设计为1000mm而大直径螺旋叶片的直径5为500mm这样一来料斗的容量明显减少从原来的120kg减少为106kg2.3不同加料斗出口段对出料量的影响图3原始料位为40kg时出料量随时间的变化规律种加料斗出口段为圆形,直径为300mm,另种加料斗出口段为方形,尺寸为300mm×30000mm螺旋叶片的直径为280mm如图5所示。试验螺旋轴转速:n=l5r/min时发现使用圆形出料口出料更均匀洏使用方形出料口出料量时大时小出料量大主要是料从出料口直角空隙处漏下来的,该处的空隙较大导致出料书20量也大。但是,试验也发现使用圆形出料口物料更容易结拱或搭桥甚至导致整个物料停止不前螺旋叶片带动不了物料只能在中间空转时间r/min图4原始料位为70kg时岀料量随时间的变化规律料也不能自然填充到螺旋叶片中故螺旋轴旋转段时间后物料才可能进入叶片中从而顺利出料。在整个出料过程中中间时段出料较均匀。等料位到锥段1/3处时出料量明显变少此时从表面度到锥段1/3处时基本上不出料了。等完全不出3结把5圆形出料口和方形出料口看物料中的纤维状物料占了大多数基本上看不到细小的棉秆。在加料量为40kg的试验中等料位高料时发现在螺旋叶片周围岀现蜂窝状的一团物料,针对生物质加料难的问题提出了一种新型的全由棉秆中的棉皮交错组成这团物料随着螺旋叶加料装置在加料斗内设置螺旋轴并进行不同连接片的旋转而贴壁旋转。此时须停止电机将物料用轴和不同出口段的对比试验得出了如下结论:特制工具取出。1)随着原始料位高度的增加出料延时减小,2.2连接轴形式对出料量的影响整个岀料过程出料均匀性更好但是要保证一定的通过对比试验发现在轴上设置疏松装置能对出料量需要有较高的螺旋转速。物料起到一定的疏松作用这一点从物料表面的起(2)在连接轴上设置疏松装置虽能起到一定伏现象可以看出。流线型叶片扫过的地方物料上的疏松作用但是其阻碍物料前进作用更为明显,下浮动疏松物料破坏结拱或搭桥的形成。但是,这由于棉秆物料本身的特性即纤维状或累状物料较能很HE巾可N旦看出。大直径螺旋叶片中国煤化页使出料更稳定但是多这些物料在搅拌过程中,极易缠绕在搅拌叶片加CNMHG上而且随着时间的推移越缠越多严重影响了物3)圆形出料口出料均匀性更好方形出料口料的下移。这样使叶片上面的物料严重结拱需要出料量时大时小但是其出料更顺畅手动破拱,才能继续下料这一点在图3、图4中能(4)研究表明新型生物质秸秆加料装置可以明显看出满足生物质燃烧试验的要求。尽管目前的加料量与第28卷第12期张勇等新型生物质秸秆加料装置及其性能试验工程实际需要存在较大的差别,但本文的研究为生tion of the influence of物质加料装置的工程设计和结构参数优化提供了重sition j]. 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