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1、為配合“綠航星際—4人180天受控生態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”,本課題進(jìn)行了小麥秸稈高溫氧化技術(shù)研究。采用高溫氧化法對(duì)CELSS中的植物不可食部分(主要是小麥秸稈)進(jìn)行高溫氧化處理,使小麥秸稈中碳、氫、氧等元素重新進(jìn)入系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán),以提高密閉系統(tǒng)中物質(zhì)流的閉合度。
首先,進(jìn)行了小麥秸稈理化性能測(cè)試:物料含水率79.98%,灰分產(chǎn)生量9.09%,3~5mm粒度小麥秸稈堆密度190g/L,0.5mm粒度小麥秸稈堆密度320g/L。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)
2、行了小麥秸稈高溫氧化過程物質(zhì)流和能量流衡算。結(jié)果表明,900g鮮重的小麥秸稈經(jīng)過烘干、粉碎、焚燒處理后理論上可以向植物艙提供二氧化碳278.4g,氮?dú)?.97g、水818.8g和可溶性灰分16.36g。在焚燒過程中物料自身放出984W的熱量,尾氣排出時(shí)帶走814W的熱量。
針對(duì)CELSS高溫氧化系統(tǒng)的特殊性進(jìn)行了焚燒爐體設(shè)計(jì)。該爐體采用助燃?xì)怏w托舉物料沿加熱爐體內(nèi)壁渦旋上升的方式,既保證助燃?xì)怏w與物料的充分混合,又保證物料與爐
3、壁的良好傳熱。該焚燒爐具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、能耗低、控溫穩(wěn)定、燃燒充分、易于清灰、微重力適應(yīng)性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。焚燒爐優(yōu)化工藝參數(shù)為:爐體溫度600℃±20℃;進(jìn)料速度5g/min時(shí),空氣流量30~50L/min。
小麥秸稈燃燒尾氣中的有毒有害氣體主要為CO、TVOCs和NOx。其中CO濃度9824.1mg/m3、TVOCs濃度89.9mg/m3,NOx濃度58.6mg/m3,未檢測(cè)到SO2。焚燒尾氣先經(jīng)過除水、除塵處理,然后在
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