秸秆连续气化大型装备的研究

pCSL .应用技术Applied Technology秸秆连续气化大型装备的研究续建康,张玉珍?1.山东红帆能源科技有限公司，山东济南2501012.济南重工股份有限公司,山东济南250109摘要目前我国生物质气化装备总体上分为，上吸式和下吸式两种。.上吸式燃气中的焦油含量高,净化程序复杂，成本高。下吸式燃气中的焦油含量低，净化程序简单，因而在市场上得到更多应用。但目前下吸式气化装备存在不能连续产气，设备可控性差，产气率低，燃气质量不高,难以实现自动化操作。本研究课题(下吸式)秸秆连续气化大型装备可提高生物质气化的连续性和规模化生产，提高设备自动化程度，增强焦油裂解效率, 推动农村生物质能源开发，缓解我国能源紧缺现状。关键词生物质能源开发;下吸式连续气化装备;技术研发中图分类号F407.2文献标识码A文章编号1674-6708 (2014) 117-0146-030引言据气化产生热化学反应的能量转化过程，研制开发了一-种产气能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，目前我国正量大，可连续运行，自动化程度高的生物质气化装备。设备处在城镇化，工业化快速发展阶段,要保持经济长期平稳较快整体性能指标得到大幅提升，气化效率大于70%, 燃气热值大发展，保障能源安全十分重要。而煤、石油、天然气等传统化于1250kcal/Nm",出炉燃气焦油含量小于1000mg/Nm",氧含量石能源资源日益枯竭,迫切需要开发可再生的能源资源以补充小于1%。设备可以满足连续稳定运行，可调控性能显著提升，和替代现有的化石能源。生物质作为重要的环境友好的可再生燃气品质好，应用范围广,将实现对固定床气化技术及设备的能源资源,是开发利用可再生能源资源实现可持续发展的一一个革新。主要方向。装备主要由炉顶、炉膛、链条传动、炉底、传动轴、炉腰、我国潜在的生物质资源非常丰富。全国农作物年产生物质炉顶搅拌配风、燃烧层配风、炉排、炉底排灰密封、炉排电动.约7亿吨，可作为燃料的生物质占50%以上。农产品加工废弃机等装置及控制系统组成。工作流程为:生物质原料由炉顶的物如稻壳、甘蔗渣、发酵残渣等在2亿吨以上。各类林木质废螺旋进料器进入炉膛，由炉顶搅拌配风装置拌合均匀，启动引弃物资源量在3亿吨以上。据推测，到2020年，中国可开发风和配风风机，根据气化燃烧的特点和气化剂供给量需求，通生物质资源量至少可相当于15亿吨标准煤。如何对这些生物过炉顶搅拌配风装置和燃烧层配风装置对炉膛内进行主动配质资源进行深层次、有效的开发利用成为我国建立资源节约型、风。同时根据工况要求，启动配风控制系统对配风过程进行实环境友好型社会和社会主义新农村建设的迫切要求。时控制和调节。通过引风机使气化装备底部形成微负压，炉膛内燃烧气化产生的燃气由上而下输出。系统燃烧所产生的灰分1背景生物质气化是实现低品位生物质能源深层次利用的有效手通过滚动炉排装置连续排出,排灰装置根据中央控制系统采集段，可以减缓对化石燃料的严重依赖和直接燃用化石燃料带来到的炉底灰层高度数据，实时启动将灰渣及时排出。通过系统的严重环境污染，对提高农村生活水平、改善生态环境、保障各装置的协同工作,保证装备系统的连续稳定运行。国家能源安全等具有重要意义。我国政府近年来对生物质气化逐渐重视起来，相关研究取得了一-定 成果,相关技术也已在国业内进行了示范应用。目前我国的气化技术主要以固定床生物质气化炉为主，总体上可分为上吸式和下吸式两种。原料都是从设备上部投入，11经过干燥、热分解、还原、氧化。上吸式在设备底部用风机强制送风，在设备上部输出燃气。而下吸式在设备底部用引风机强制输出燃气。上吸 式燃气中的焦油含量高，净化程序复杂，10成本高。下吸式燃气中的焦油含量低，净化程序简单,因而在市场上得到更多应用。但下吸式存在不能连续产气，间歇运行◎01造成大量原料浪费,产气率低，燃气质量也不高,难以应用于发电等诸多领域。而且技术开发还主要依赖于政府资金扶持，难以引起投资者的兴趣进行工程开发。因此，开发一种具有高图1图2附加值，产气量大且能连续运行的气化装备,尤其能够为投资本装备具有以下特点: 1)设计方案中采用主动配风，富者带来经济效益的气化装备是十分必要的。氧燃烧的理念，研制主动配风装置，自动调节气化过程中所需气化剂量及各层的温度，优化气化反应过程,使生物质在燃烧3气化装备技术研发层内均匀充分燃烧，实现高产气率、高热值，提高气化效率;3.1系统简介2)研制输送便利且能相对密封的物料供给装置,满足主动配本研究课题通过深入研究气化过程中的影响因素，并根风环境要求: 3)研制可以自动破渣,连续排灰的炉排装置,作者简介:续建康，工程师，工作单位:山东红帆能源科技有限公司，职务:课题组长，从事轻轨列车直线电机、盘面永磁电机，节能装备等技术研发工作Applied Technology|应用技术pCSL提高气化装备自动化程度和连续工作能力;4)优化气化结构，实现余热的充分收集和气化剂预热,提高系统热效率:5)建●Co (%).CHa 0%)x2 0%) 中CnHm (%)立完善的自动调控系统,保障气化过程的自动，可靠地运行。装备结构如图1、图2:505550 5991640485780775820865910 95可燃气体成分随配风量的变化趋势■co2 (%)●02 (%)+ 0.5N2 (%)设备外景中试试验1. 炉顶装置: 2.炉膛装置; 3.链条传动装置: 4.炉底装置;5.传动轴装置;6.炉腰装置;7.炉顶搅拌配风装置:8.燃烧层配风装置，9.炉排装置; 10.炉底排灰密封装置: 11.炉排电动机3.2重点零部件炉排装置计算机有限元分析炉排装置采用RQTA122作为炉排材料。RQTA122 在空气环境中耐热温度达到1100°C，抗高温、耐腐蚀性较好。利用Pro-E软件建模和Ansys软件对炉排装置进行热-力耦合分析+...研究。550595640685730775820865910955HODAL SOUrAN总配风量myh非可燃气体含量随配风量的变化趋势由图分析，CO2的比例随着配风总量的增加呈现先降后增的变化趋势。当C02的含量达到最低时,装备内气化运行状况处于最佳状态，此时CO2充分还原转化为CO。600005000040②3006.874、 ”6.8.. 4.437 2.10 aDe累200Hodel 1S00_温度场分布云图10055640657307582086590951000(AVGI总配风流量(m3/h)燃气热值随配风流量的变化趋势TR .TH层反应温度- - -主动配风量变化关系曲线16001400|120|80450739" .00012 1.281461“60oel 1500_-位移场变化云图综合温度场和位移场云图，炉排材料RQTA122满足实际工况需求。s05550395640685710775820805910955m/3.3典型原料的气化性能试验分析◆讯层温度()一排层温度(心)以玉米秸秆为原料进行气化性能检测分析:装备各层反应温度的变化趋势pCSL应用技术Applled Technology_400-流量在680~910m*/h为第二阶段，为可燃气体占比例最高的一-00-个阶段。氧化、还原反应均衡,气体反应处于最佳阶段。配风流量在910m2/h以后，虽然原料产气率较高,但随着空气量增00一加，燃气中非可燃气体占有的比重升高。针对不同秸秆原料，课题组对装备工作性能进行了现场测试，总结如下:号原料种类最大产气量最佳热值原料产气率粗煤气(m?h) (KINm) (m/Kg)ngNm2)玉米芯1300~1500 55595 1.91 ~2.06115055640657307582065910955100总配风流量(m3Mh)0~180056981.92~2.1728焦油含量随配风流量的变化趋势玉米精杆散料800~-900521.89~1.9655焦油的裂解随温度的升高较为敏感，在800"0以上的高温棉柴压块成型料1500-19005721.95~2.3219时，焦油的裂解率随着气化剂供应的增加而迅速升高。因此,通过气化剂的调节，实现对焦油热裂解去除具有重要意义。棉柴散料本装备经北京市公共事业研究院检测，装备燃气热值达到5488KJ/Nm',远优于国家标准4600KJ/Nm2的规定,氧含量0.9%，完全符合行业标准的指标要求。4结论本气化装备的燃气生产连续性强，焦油裂解效率高，燃气清洁性好，适合于规模化生产应用。对我国生物质气化炊事、发电、供热技术的工业化应用提供了可靠的依据。不仅可以实现生物质能源的高效利用,还可以直接推进农村经济的可持续发展。同时也是贯彻党中央国务院提出的可持续发展观和科学供1发展观，在促进我国经济进步的同时,减少温室气体的排放，最大限度的保护好我们赖以生存的环境。0.5参考文献[1]董玉平，等. 中国生物质气化技术的研究和发展现状，5505956406857307758208659109551000山东大学学报(工学版)，2007， 2.总配风流量(m3/h)[2]袁振宏，吴创之，马隆龙.生物质能利用原理与技术原料产气率随配风流量的变化趋势[M].北京:化学工业出版社，2005.配风流量在550~680m2/h为第一-阶段 ，这一-区域气化装 备[3]马隆龙，吴创之，孙立.生物质气化技术及其应用.北产气率较低，气体中可燃气体含量较低，燃气质量较差。配风京: 化学工业出版社，2003. .↑↑<上接第152页)↑↑↑↑<.上接第157页)↑↑3结论总的来说,鉴于小型水库的病险情况普遍亚重、病险因素煤矿机电和提升运输作为煤矿生产中最主要的一个环节，繁多、加固工作任务中，建议各地方都要根据不同的条件和经它的安全问题关系着我国的煤炭产业能否有更高的发展空间。验，针对不同坝型、险情,开展病害排除工作,针对不同的病现阶段，煤炭事故不断的发生,已经给我国的煤炭产业带来了害进行不同类别的加固工作，以便做好安全保护工作。而且，严重的影响。只有加强对于煤矿机电和提升运输安全问题的重在前期排查工作中,小型水库要提高标准化管理水平，在设计、视，才能够保证我国煤炭产业的安全生产,促进煤炭产业的不施工阶段就可以对坝顶宽度、路面形式和管理房等进行统一-格断发展。式，以使得后期的修护保养更加有效果、简便。[1]郑昭.煤矿机电运输安全问题评价研究[].中国高新技术企业，2009 (15).[1]申海莲，张华，许力.我国小型水库现状及整治对策[2]宋文,黄强,樊荣，王飞，戴剑波.预防煤矿机电和提[J].节水灌溉，2007 (8).升运输事故的安全策略与关键技术[J].矿业安全与环保，[2]顾群.全国病险水库除险加固一期项目绩效评估分析2009 (S1). ;[J].海河水利，2006 (5).[3]靳聪有效避免煤矿机电运输事故的策略[J].中国科技[3]高大水.国内岩土预应力锚固技术应用及锚固技术参数信息，201022).统计[J].长江科学院院报，2004 (6).[4]周妮.浅谈煤矿机电运输安全评价及相关建议[J].江西[4]杜雷功.全国病险水库除险加因专项规划综述[J].水利煤炭科技，2011 (4). .水电工程设计，2003(3).[5]董伟.煤矿机电运输常见事故及控制措施[J].中国新技[5]付磊潮河土坝抗震加固设计[J].水利学报，200(8).术新产品，2013(23).