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生物质气化系统中气化炉设计及进料装置改进

来源:      发布时间:2021-09-22 10:07:26

摘要:生物质气化系统属于现阶段一项非常环保的装置,全新状态的生物质气化炉主要是通过气体净化系统、双干馏管内燃加热以及液压进料等内容构造的,通过垃圾混合物以及生物质生成气化原料。本文针对系统中液压进料设备所拥有的问题提出了相关改善措施,把料活塞以及料仓展开了一系列的改善,从而增强了生物质气化系统的应用效率。

1、生物质气化系统的应用领域

适用生物质原料,以各种园林废树枝粉碎物、农作物秸秆碎料以及木片木屑等生物质能源,原料含水率要求在15%以下。该生物质气化系统的应用领域,产生的碳广泛用于工业炭、民用炭、炭基肥生产和活性炭制备等行业中。产生的可燃气广泛用于热水锅炉、工业锅炉供热、农业供暖等。通过温度控制,通过进料控制,实现碳气自动化生产。

2、气化炉的优化设计

2.1双干馏管内燃加热式气化炉的优化设计

总结了有关现阶段不同类型气化炉在设计方面存在的优点以及缺点,设计了一款双干馏管式气化炉。这种气化炉通常是通过水蒸气以及空气的气化,降低空气的供给量,同时还融入了非常的多水蒸气,生成丰富的碳氢化合物与氢气,有效增强了燃气的热值。生物质和空气之间的氧化反应能够给反应炉提供非常庞大的热量,并且不会运用到其他外部热源。

2.2干馏管长度的优化设计

在生物质气化系统的优化当中,物流反应只会通过干馏管实施,干馏管尺寸的优化设计,属于生物质气化炉的主要部分。根据传热学来进行分析,高温烟气通常会和干馏管外壁展开对流换热,并且物料和内壁之间会产生放热反应,低温物料则是会通过左端进入到物料当中,因此这一项反应属于非稳定对流换导热的物料反应。

根据进料的角度展开分析,按照质量平衡反应,能够将干馏管长度设计为以下公式:

mt0/3600=ρ × Lm × A/2

其中,m代表进料量,单位为:kg/h;

t0代表进料时间,单位为:s;

ρ代表物料密度,单位为:kg/m3

Lm代表干馏管长度,单位:m;

A则代表了干馏管截面积,单位:m2

在公式当中,其中1/2属于经验值。与此同时,还能够利用对进料时间的调理规划,来进行干馏管时长的改变,然而依然需要留下一定的空隙。

3、进料设备的优化

3.1进料设备构造

生物质气化系统中所存在的液压进料设备需要包含落料仓、机器本身、料活塞等程序。液压缸实现料活塞的反复运动,在活塞缩回的过程中,物料会自动落下;则是物料需要通过料活塞提供动力,从而输送到干馏管,其中的前进距离属于液压缸运动距离;料活塞后退的过程中,物料会直接落下,从而产生一个进料流程,从而实现反复运动。

3.2进料设备存在的不足

3.2.1垂直方向物料不下落

仓壁挂料通常和煤仓架拱存在相似的特点,物料会产生全方位的下路不顺畅现象。料仓内架空主要是因为物料大部分都粘在了仓壁两侧,并且不能够下落,从而导致时间越久,仓壁附着的物料则会越多,因此,造成了下料的空间则会越来越低,从而直接造成物料无法有效下落。

3.2.2水平方向进料不前进

在生物质气化炉当中,水平运动过程中,液压缸会给料活塞提供动力,从而让物料全部输送到干馏管当中,在这个过程中,物料会因为内部的摩擦力从而产生一定的阻力。在堵塞之后,因为液压缸存在非常明显的负载,从而导致液压泵站使用过载,最终会导致液压泵出现损坏,严重者还会影响工作人员的生命安全。

4、优化生物质气化炉的措施

4.1改善料仓的运动形式

物料会存在拱架的原因,主要是由于物料支架存在一定的摩擦,并且管壁与物料之间相互作用力的原因,从而造成了物料重力与管壁之间的支持力实现相等,将这个平衡力破坏掉,才可以实现物料的有效进仓,把原料仓进行偏心距的改善,其中S代表偏心距。这种模式能够有效降低支撑力,从而实现拱架破坏的效果,让物料完美进仓。

4.2料仓进行破拱设备的增加

在落料的过程中,产生拱架的通常属于料仓变径末端,因此能够在这个过程中进行破拱设备的添加。这个设备属于手动的,因此若是存在不出料的现象中,需要利用外部的摇把,可以实现破拱的目的,能够有效解决不落料现象。

4.3进料活塞的改善

物料通过干馏管时,前进运动的过程中,会形成料活塞作用力PV,同时还会与干馏管产生摩擦阻力Ff,其计算公式为:

Ff=μFn

Fn=S·Ph=k·Pv

K=tg245°-φ/2);

其中,φ代表了物料内部的摩擦系角;

k代表了压力系数;

μ代表了管壁与物料之间存在的摩擦系数;

Ph则是表示了管壁单位面积中,垂直压力标准值;

Pv则是表示了界面位置的横向推力标准值,单位为kN/m2

由于物料不断地前进,并且摩擦力会不断地上升,液压缸中,压力主要与负载存在联系,并且阻力Ff越高,则代表了PV就越高。

5、结语

本文对生物质气化系统展开优化设计,并且针对进料系统以及气化炉进行了一系列的阐述,通过其中所存在的问题,提出了一系列的改善方案,并且在实际运行中,提出了一系列可行性方案,让进料、干馏管以及气化炉的工作效率得到了全方位的改善。