生物質(zhì)是地球上存在最廣泛的物質(zhì)，生物質(zhì)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域就是生物質(zhì)氣化。循環(huán)流化床氣化是一種主要的生物質(zhì)氣化技術(shù)，它的基本原理是原料在流化狀態(tài)下氣化。生物質(zhì)原料在床體下部燃燒，在床體上部氣化，吹出的炭粒被各種分離器收集下來，送回床內(nèi)循環(huán)氣化。該技術(shù)對燃料適應(yīng)性強(qiáng)，氣化溫度較低，并且可以大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。近幾年循環(huán)流化床氣化技術(shù)得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。
綜觀國內(nèi)外的循環(huán)流化床氣化設(shè)備，其原料給料裝置始終存在著缺陷，最主要的就是給料機(jī)密封問題。循環(huán)流化床為正壓系統(tǒng)，為了不讓爐膛內(nèi)的氣流泄露，就必須切斷給料機(jī)與外界的連通。通常的做法是用給料關(guān)風(fēng)器進(jìn)行密封，但是效果較差。這里以秸稈為原料，應(yīng)用螺旋給料器料封裝置，較好地解決了進(jìn)料密封問題。
1.螺旋給料機(jī)料封原理
螺旋給料機(jī)就是在中心軸上安裝了螺旋片，軸和螺旋片在一固定的外殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，具有輸送原料功能的機(jī)械裝置。當(dāng)改變螺旋的螺徑或者螺距時，給料機(jī)的輸送能力就會發(fā)生改變，通過給料機(jī)輸送能力的變化使原料在給料機(jī)內(nèi)堆積，從而起到原料密封的作用，這就是料封。
螺旋料封給料機(jī)(又稱料封絞龍)具有下述特點(diǎn)：
(1)螺旋給料機(jī)輸送距離較短，一般不超過3m；
(2)螺旋給料機(jī)適用于流動性好、無粘性或者粘性很小、無琢磨性或者琢磨性很小的粉粒狀原料，原料顆粒度一般小于50mm，不適用于含水率大、質(zhì)地較硬、琢磨性大以及粘性高的原料；
(3)螺旋給料機(jī)是一種相對密閉式裝置，輸送能力相對小，功率消耗相對大。
2.螺旋給料機(jī)料封的基本形式
(1)漸縮型螺旋給料機(jī)
漸縮型螺旋給料機(jī)就是在某一段中軸上螺徑或者螺距逐漸縮小的給料機(jī)。當(dāng)取某一值時，給料機(jī)的輸送能力就會減小，但是進(jìn)入給料機(jī)的原料輸送量是一定的，這樣當(dāng)原料被輸送時，來不及輸送的原料就會被積壓，隨著時間的推移，積壓的原料就會越來越多，慢慢就會在給料機(jī)殼體內(nèi)部充滿原料。當(dāng)原料被積壓到一定程度時，原料顆粒間的空隙就會逐漸縮小，當(dāng)空隙縮小到一定程度時，就會切斷給料機(jī)與外界的通氣，這樣就達(dá)到了密封的目的。
(2)斷開型螺旋給料機(jī)
斷開型螺旋給料機(jī)就是在某一段中軸上去掉螺旋片而使其輸送量急劇減少的給料機(jī)。這種形式的給料機(jī)的密封原理與漸縮型給料機(jī)一樣，所不同的是原料輸送能力。在斷開型給料機(jī)中，中軸段上的螺徑和螺距都為零，由螺旋給料機(jī)輸送量的計算公式可知，阻力相對漸縮型給料機(jī)來說較大。
3.分析討論
取3種不同顆粒度、硬度以及伸縮性的原料，如玉米秸(20—40mm)、花生殼、稻殼粉(0.1—1mm)，準(zhǔn)備一臺電流測試儀、鼓風(fēng)機(jī)，然后分組實(shí)驗，得出相應(yīng)的電流，、長度以及密封性能(僅限于常溫下的密封性能)。
對每一種類型給料機(jī)而言，都有一段長度使得給料機(jī)密封良好，同時功率消耗也不大。當(dāng)超過某一值時，原料就會堵塞管道，不能輸送原料，這時電機(jī)電流急劇上升，很可能使電機(jī)因過載而損壞。所以，要想使給料機(jī)在工作過程中，既能正常輸送原料，又能達(dá)到密封作用，就必須選好密封段的長度。對于不同的原料，給料機(jī)密封段的長度范圍是不同的，一般來說，顆粒度大、壓縮性差、表面粗糙度大的原料需要的長度小；對于顆粒度小、壓縮性好、表面粗糙度小的原料需要的長度大。這只是一般規(guī)律，有些原料也會出現(xiàn)反常規(guī)律?？偠灾?，要想得到合理的密封給料機(jī)，必須根據(jù)不同原料的具體情況來設(shè)計。
密封螺旋給料機(jī)的結(jié)構(gòu)還有很多，其原理基本相同，都是靠減少原料輸送量來起到積壓原料的作用，從而達(dá)到密封的目的。
4.結(jié)論
(1)密封螺旋給料機(jī)的設(shè)計難點(diǎn)在于既要保證密封性，又要保證原料輸送通暢，這是互相矛盾的問題。同時，不同原料的密封所需密封段長度變化也很大，即使同一種原料也因其顆粒度、濕度等因素的變化而變化。要設(shè)計出一套合理的密封螺旋給料機(jī)，應(yīng)在理論分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量的實(shí)驗來確定合理的設(shè)計方案。
(2)對于循環(huán)流化床，建議選擇中間斷開型螺旋給料機(jī)，一是因為其密封效果好，對于流化床的細(xì)粉原料尤為適合；二是因為給料機(jī)的密封段在管道中間，這樣減少了原料溫度對流化床內(nèi)部溫度的影響。(圖/文arttbs.com)