论文部分内容阅读
生物质能一直是人类能源结构体系中的重要组成,随着环境日益恶化以及石化能源的日趋紧张,生物质能在能源结构体系中的重要性将更加日益突出,而将农林秸秆等进行热解气化是有效利用生物质能的主要方式之一。 本文通过分析国内外生物质气化炉发展现状,针对现有的生物质气化炉存在易穿孔、热值低等技术问题,采用空气-水蒸气为气化剂,设计一种下吸式生物质气化炉。其主要工作如下: (1)通过对下吸式气化炉系统进行了整体分析,将系统分为机械和控制两大单元,并在机械单元确定了破穿孔装置、下灰装置、进料装置可行方案;在控制模块确定了以组态王软件为上位机监管软件平台,PLC为下位机控制核心的控制单元构成方案。 (2)根据气化原理,确定了气化炉当量比、进气量、原料消耗量等参数;运用Aspen Plus软件对不同气化剂气化工艺进行仿真对比,确认以空气-水蒸气为气化剂;确定了下吸式气化炉主要结构组成,并确定了炉体结构尺寸。运用Solidworks完成了总体三维建模工作。 (3)对气化炉各主要辅助装置进行了详细设计,完成了多功能破穿孑孔装置、下灰装置、进料装置、余热蒸气发生器等主要构件设计,并建立了Soliworks三维详细模型;同时对破穿孔装置关键部件扰动轴进行了详细设计计算,并进行有限元静力分析,保证了装置的可靠性。 (4)对气化炉系统的控制单元各模块进行设计,完成了上位机组态界面设计,包括主控、参数设定、数据记录等界面;完成了下位机平台的硬件选型和程序流程图建立,确定采用优先级判断执行温度控制、负压控制、氧含量控制子程序的控制方案,并对控制过程进行分析,建立了相应控制流程图。 (5)对气化炉样机进行了连续单班运行试验,试验表明气化炉热值达到5.85MJ/Nm3,相对于普通固定床气化炉有明显提高;气化炉及各辅助装置设计合理可靠,有效解决了热值低、易穿孔等问题。下吸式生物质气化炉已投入试运行,产生了良好社会经济效应。