鲁志远 李洪亮 余阳阳（郑州大学化工与能源学院，河南郑州 450001）



一种连续炭化装置传热试验研究

鲁志远 李洪亮 余阳阳
（郑州大学化工与能源学院，河南郑州 450001）

【摘要】根据一种连续炭化炭化装置的传热特点，独立设计了一套试验方案，并对其传热系数的变化进行了研究，试验表明：随着物料处理量的增加其传热系数线性增加，当达到装置最大物料处理量时其传热系数变化率下降，不再表现为线性变化，通过公式拟合得到的传热系数计算公式方便了连续炭化装置的设计。

【关键词】连续炭化装置 物料处理量 传热系数 线性变化

生物质的利用是现代化工的一个重要分支，而生物质炭化作为此分支中的一个重要组成部分而得到学者们的重视，生物质炭化是指生物质在缺氧的条件下加热分解而获取相关产品的方法，整个过程一般分为干燥、炭化、冷却三个部分，所得的产品为生物质炭、热解气和热解油，得到的生物质炭可作为能源物质进行加工使用，热解油可通过加氢处理得到醇类物质。生物质炭化过程中的关键设备是炭化装置，炭化装置主要分为固定式和连续式两种，而连续炭化装置以其节省人力和能源的特点已被广泛使用。本试验根据一种连续炭化炭化装置的传热特点，独立设计了一套试验方案，并对其传热系数的变化进行了研究，为炭化装置的设计提供理论参数。

1 试验装置

表1　 传热系数K值汇总表

试验装置由：机械部分、电加热系统、气体冷却系统和温度记录系统共同组成。物料经下料口进入装置内部，在螺旋推进装置带动下完成加热并最终进入炭仓内冷却。在筒体表面安装有温度测点，完成对各位置装置温度和物料温度得实时记录。试验装置图如图1所示。

2 连续炭化装置总传热系数

以传热系数K为纵坐标，物料处理量为横坐标，可以得到连续炭化装置传热规律图，如图2所示。

由图2，可知在Q-5.0kg/h～Q-8.5kg/h内，连续炭化装置总传热系数K呈线性变化，在Q-8.5kg/h～Q-10.9kg/h内，总传热系数K变化率逐渐下降，曲线变得平缓。当Q=10.9kg/h时已经超出装置正常工作范围，故选择对传热系数曲线的线性部分进行拟合，得到了传热系数与物料处理量的关系式：K=13.96Q-42.88，相关系数：0.99。

3 结语

在装置的正常工作范围即物料处理量为：Q-5.0kg/h～Q-8.5kg/h内，连续炭化装置总传热系数的变化随物料处理量呈线性变化，且拟合公式为K=13.96Q-42.88， 在设备设计过程中，可先根据此公式可以先估算出装置的总传热系数K，之后根据公式：Q=K· A·△t，这里Q可利用插值法得到，△t基本不变可取80K，由此可得到所需传热面积A，从而可以根据所选筒体内径估算出筒体长度L，从而为该类型连续炭化装置的设计提供有效参数。

参考文献：

［1］孙立，张晓东.生物质热解气化原理与技术［M］.北京：化学工业出版社.

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