生物质连续热解是一项具有广阔发展前景的生物质能利用技术,具有装置结构简单、反应条件易于操控、能够实现连续稳定作业等优点。送料器作为生物质连续热解装置的核心部件,对生物质连续热解装置的性能具有重要的影响。本文以南方典型生物质油茶壳为设计参考对象,设计并制造了一台处理量8kg/h的螺旋滚筒式生物质连续热解装置送料器;以油茶壳、松子壳为原料开展了冷态输送实验,研究了螺旋滚筒式送料器送料量与转速之间的关系;基于离散单元法,运用EDEM软件模拟颗粒在螺旋滚筒式送料器中的运动状态,研究了螺旋叶片与颗粒之间摩擦系数、颗粒与滚筒表面之间摩擦系数、滚筒转速、进料速率以及螺旋叶片内径对螺旋滚筒式送料器送料量和颗粒运动状态的影响,并开展了实验进行验证。主要研究内容和结果如下:对螺旋滚筒式生物质连续热解装置进行了总体设计,确定了相关部件的主要参数和结构,并以松子壳、油茶壳为原料开展了冷态输送实验。螺旋滚筒式生物质连续热解装置主要工作原理为:驱动电机通过链轮和链条带动螺旋滚筒式送料器转动,进料箱中生物质原料在无轴螺旋叶片的作用下进入螺旋滚筒式送料器内部,同时,在送料器内部的螺旋叶片带动下,原料继续向前移动并热解;通过控制器设定外加热炉热解温度,加热后滚筒内物料迅速升温并热解,生成生物炭、生物油和可燃气,其主要结构尺寸:螺旋叶片外径D₁=150mm,内径d₁=48mm,螺距S₁=140mm,螺旋长度L₁=2000mm;滚筒外径D₂=168mm,壁厚δ₂=8mm,长度为L₂=1500mm。冷态输送实验结果表明,螺旋滚筒式送料器的转速与变频器的频率值呈线性关系,送料量与原料的堆积密度相对应,堆积密度越大,送料量越大,此外,相比理论计算的送料量,实际送料量偏小,油茶壳实际送料量为理论计算值的43%左右,松子壳实际送料量为理论计算值的39%左右。运用EDEM软件模拟螺旋滚筒式送料器输送球形颗粒的过程,研究了不同操作参数下球形颗粒在螺旋滚筒式送料器中的运动状态,并以黄豆为原料在用有机玻璃制成的螺旋滚筒式送料器模型上开展了冷态输送实验进行验证。根据模拟结果可知,在螺旋滚筒式送料器输送物料的过程中,物料会在进料口循环流动。螺旋滚筒式送料器的送料量随着螺旋滚筒转速的增加而增加,但是螺旋滚筒式送料器旋转1圈所输送的颗粒数随着螺旋滚筒转速的增加而减小。螺旋叶片与颗粒之间的摩擦系数、滚筒壁面与颗粒之间摩擦系数、颗粒之间的摩擦系数增大对颗粒的平均轴向速度影响不明显,平均轴向速度随着螺旋叶片与颗粒之间的摩擦系数、滚筒壁面与颗粒之间摩擦系数、颗粒之间的摩擦系数增大略有下降。颗粒的平均速度随着摩擦系数的增加而增加,其中颗粒的平均速度与颗粒之间的摩擦呈线性关系。颗粒在螺旋滚筒式送料器内的轴向分布逐渐减少,当颗粒与螺旋叶片、滚筒筒壁之间的摩擦系数为0.25,颗粒之间摩擦系数为0.5,螺旋滚筒转速为15rpm,进料速率为1500个/s时,各节的体积填充率依次为17.94%、23.42%、30.58%、45.18%、79.14%、89.91%。通过实验对仿真结果进行了验证,实验结果与仿真结果匹配度较高。