pCSL .應(yīng)用技術(shù)Applied Technology秸稈連續(xù)氣化大型裝備的研究續(xù)建康,張玉珍?1.山東紅帆能源科技有限公司，山東濟(jì)南2501012.濟(jì)南重工股份有限公司,山東濟(jì)南250109摘要目前我國生物質(zhì)氣化裝備總體上分為，上吸式和下吸式兩種。.上吸式燃?xì)庵械慕褂秃扛?凈化程序復(fù)雜，成本高。下吸式燃?xì)庵械慕褂秃康?，凈化程序?jiǎn)單，因而在市場(chǎng)上得到更多應(yīng)用。但目前下吸式氣化裝備存在不能連續(xù)產(chǎn)氣，設(shè)備可控性差，產(chǎn)氣率低，燃?xì)赓|(zhì)量不高,難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。本研究課題(下吸式)秸稈連續(xù)氣化大型裝備可提高生物質(zhì)氣化的連續(xù)性和規(guī)?；a(chǎn)，提高設(shè)備自動(dòng)化程度，增強(qiáng)焦油裂解效率, 推動(dòng)農(nóng)村生物質(zhì)能源開發(fā)，緩解我國能源緊缺現(xiàn)狀。關(guān)鍵詞生物質(zhì)能源開發(fā);下吸式連續(xù)氣化裝備;技術(shù)研發(fā)中圖分類號(hào)F407.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1674-6708 (2014) 117-0146-030引言據(jù)氣化產(chǎn)生熱化學(xué)反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化過程，研制開發(fā)了一-種產(chǎn)氣能源是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，目前我國正量大，可連續(xù)運(yùn)行，自動(dòng)化程度高的生物質(zhì)氣化裝備。設(shè)備處在城鎮(zhèn)化，工業(yè)化快速發(fā)展階段,要保持經(jīng)濟(jì)長期平穩(wěn)較快整體性能指標(biāo)得到大幅提升，氣化效率大于70%, 燃?xì)鉄嶂荡蟀l(fā)展，保障能源安全十分重要。而煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)化于1250kcal/Nm",出爐燃?xì)饨褂秃啃∮?000mg/Nm",氧含量石能源資源日益枯竭,迫切需要開發(fā)可再生的能源資源以補(bǔ)充小于1%。設(shè)備可以滿足連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，可調(diào)控性能顯著提升，和替代現(xiàn)有的化石能源。生物質(zhì)作為重要的環(huán)境友好的可再生燃?xì)馄焚|(zhì)好，應(yīng)用范圍廣,將實(shí)現(xiàn)對(duì)固定床氣化技術(shù)及設(shè)備的能源資源,是開發(fā)利用可再生能源資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一一個(gè)革新。主要方向。裝備主要由爐頂、爐膛、鏈條傳動(dòng)、爐底、傳動(dòng)軸、爐腰、我國潛在的生物質(zhì)資源非常豐富。全國農(nóng)作物年產(chǎn)生物質(zhì)爐頂攪拌配風(fēng)、燃燒層配風(fēng)、爐排、爐底排灰密封、爐排電動(dòng).約7億噸，可作為燃料的生物質(zhì)占50%以上。農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄機(jī)等裝置及控制系統(tǒng)組成。工作流程為:生物質(zhì)原料由爐頂?shù)奈锶绲練?、甘蔗渣、發(fā)酵殘?jiān)仍?億噸以上。各類林木質(zhì)廢螺旋進(jìn)料器進(jìn)入爐膛，由爐頂攪拌配風(fēng)裝置拌合均勻，啟動(dòng)引棄物資源量在3億噸以上。據(jù)推測(cè)，到2020年，中國可開發(fā)風(fēng)和配風(fēng)風(fēng)機(jī)，根據(jù)氣化燃燒的特點(diǎn)和氣化劑供給量需求，通生物質(zhì)資源量至少可相當(dāng)于15億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。如何對(duì)這些生物過爐頂攪拌配風(fēng)裝置和燃燒層配風(fēng)裝置對(duì)爐膛內(nèi)進(jìn)行主動(dòng)配質(zhì)資源進(jìn)行深層次、有效的開發(fā)利用成為我國建立資源節(jié)約型、風(fēng)。同時(shí)根據(jù)工況要求，啟動(dòng)配風(fēng)控制系統(tǒng)對(duì)配風(fēng)過程進(jìn)行實(shí)環(huán)境友好型社會(huì)和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的迫切要求。時(shí)控制和調(diào)節(jié)。通過引風(fēng)機(jī)使氣化裝備底部形成微負(fù)壓，爐膛內(nèi)燃燒氣化產(chǎn)生的燃?xì)庥缮隙螺敵?。系統(tǒng)燃燒所產(chǎn)生的灰分1背景生物質(zhì)氣化是實(shí)現(xiàn)低品位生物質(zhì)能源深層次利用的有效手通過滾動(dòng)爐排裝置連續(xù)排出,排灰裝置根據(jù)中央控制系統(tǒng)采集段，可以減緩對(duì)化石燃料的嚴(yán)重依賴和直接燃用化石燃料帶來到的爐底灰層高度數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)啟動(dòng)將灰渣及時(shí)排出。通過系統(tǒng)的嚴(yán)重環(huán)境污染，對(duì)提高農(nóng)村生活水平、改善生態(tài)環(huán)境、保障各裝置的協(xié)同工作,保證裝備系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。國家能源安全等具有重要意義。我國政府近年來對(duì)生物質(zhì)氣化逐漸重視起來，相關(guān)研究取得了一-定 成果,相關(guān)技術(shù)也已在國業(yè)內(nèi)進(jìn)行了示范應(yīng)用。目前我國的氣化技術(shù)主要以固定床生物質(zhì)氣化爐為主，總體上可分為上吸式和下吸式兩種。原料都是從設(shè)備上部投入，11經(jīng)過干燥、熱分解、還原、氧化。上吸式在設(shè)備底部用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制送風(fēng)，在設(shè)備上部輸出燃?xì)狻６挛皆谠O(shè)備底部用引風(fēng)機(jī)強(qiáng)制輸出燃?xì)?。上?式燃?xì)庵械慕褂秃扛?，凈化程序?fù)雜，10成本高。下吸式燃?xì)庵械慕褂秃康?，凈化程序?jiǎn)單,因而在市場(chǎng)上得到更多應(yīng)用。但下吸式存在不能連續(xù)產(chǎn)氣，間歇運(yùn)行◎01造成大量原料浪費(fèi),產(chǎn)氣率低，燃?xì)赓|(zhì)量也不高,難以應(yīng)用于發(fā)電等諸多領(lǐng)域。而且技術(shù)開發(fā)還主要依賴于政府資金扶持，難以引起投資者的興趣進(jìn)行工程開發(fā)。因此，開發(fā)一種具有高圖1圖2附加值，產(chǎn)氣量大且能連續(xù)運(yùn)行的氣化裝備,尤其能夠?yàn)橥顿Y本裝備具有以下特點(diǎn): 1)設(shè)計(jì)方案中采用主動(dòng)配風(fēng)，富者帶來經(jīng)濟(jì)效益的氣化裝備是十分必要的。氧燃燒的理念，研制主動(dòng)配風(fēng)裝置，自動(dòng)調(diào)節(jié)氣化過程中所需氣化劑量及各層的溫度，優(yōu)化氣化反應(yīng)過程,使生物質(zhì)在燃燒3氣化裝備技術(shù)研發(fā)層內(nèi)均勻充分燃燒，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)氣率、高熱值，提高氣化效率;3.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介2)研制輸送便利且能相對(duì)密封的物料供給裝置,滿足主動(dòng)配本研究課題通過深入研究氣化過程中的影響因素，并根風(fēng)環(huán)境要求: 3)研制可以自動(dòng)破渣,連續(xù)排灰的爐排裝置,作者簡(jiǎn)介:續(xù)建康，工程師，工作單位:山東紅帆能源科技有限公司，職務(wù):課題組長，從事輕軌列車直線電機(jī)、盤面永磁電機(jī)，節(jié)能裝備等技術(shù)研發(fā)工作Applied Technology|應(yīng)用技術(shù)pCSL提高氣化裝備自動(dòng)化程度和連續(xù)工作能力;4)優(yōu)化氣化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)余熱的充分收集和氣化劑預(yù)熱,提高系統(tǒng)熱效率:5)建●Co (%).CHa 0%)x2 0%) 中CnHm (%)立完善的自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng),保障氣化過程的自動(dòng)，可靠地運(yùn)行。裝備結(jié)構(gòu)如圖1、圖2:505550 5991640485780775820865910 95可燃?xì)怏w成分隨配風(fēng)量的變化趨勢(shì)■co2 (%)●02 (%)+ 0.5N2 (%)設(shè)備外景中試試驗(yàn)1. 爐頂裝置: 2.爐膛裝置; 3.鏈條傳動(dòng)裝置: 4.爐底裝置;5.傳動(dòng)軸裝置;6.爐腰裝置;7.爐頂攪拌配風(fēng)裝置:8.燃燒層配風(fēng)裝置，9.爐排裝置; 10.爐底排灰密封裝置: 11.爐排電動(dòng)機(jī)3.2重點(diǎn)零部件爐排裝置計(jì)算機(jī)有限元分析爐排裝置采用RQTA122作為爐排材料。RQTA122 在空氣環(huán)境中耐熱溫度達(dá)到1100°C，抗高溫、耐腐蝕性較好。利用Pro-E軟件建模和Ansys軟件對(duì)爐排裝置進(jìn)行熱-力耦合分析+...研究。550595640685730775820865910955HODAL SOUrAN總配風(fēng)量myh非可燃?xì)怏w含量隨配風(fēng)量的變化趨勢(shì)由圖分析，CO2的比例隨著配風(fēng)總量的增加呈現(xiàn)先降后增的變化趨勢(shì)。當(dāng)C02的含量達(dá)到最低時(shí),裝備內(nèi)氣化運(yùn)行狀況處于最佳狀態(tài)，此時(shí)CO2充分還原轉(zhuǎn)化為CO。600005000040②3006.874、 ”6.8.. 4.437 2.10 aDe累200Hodel 1S00_溫度場(chǎng)分布云圖10055640657307582086590951000(AVGI總配風(fēng)流量(m3/h)燃?xì)鉄嶂惦S配風(fēng)流量的變化趨勢(shì)TR .TH層反應(yīng)溫度- - -主動(dòng)配風(fēng)量變化關(guān)系曲線16001400|120|80450739" .00012 1.281461“60oel 1500_-位移場(chǎng)變化云圖綜合溫度場(chǎng)和位移場(chǎng)云圖，爐排材料RQTA122滿足實(shí)際工況需求。s05550395640685710775820805910955m/3.3典型原料的氣化性能試驗(yàn)分析◆訊層溫度()一排層溫度(心)以玉米秸稈為原料進(jìn)行氣化性能檢測(cè)分析:裝備各層反應(yīng)溫度的變化趨勢(shì)pCSL應(yīng)用技術(shù)Applled Technology_400-流量在680~910m*/h為第二階段，為可燃?xì)怏w占比例最高的一-00-個(gè)階段。氧化、還原反應(yīng)均衡,氣體反應(yīng)處于最佳階段。配風(fēng)流量在910m2/h以后，雖然原料產(chǎn)氣率較高,但隨著空氣量增00一加，燃?xì)庵蟹强扇細(xì)怏w占有的比重升高。針對(duì)不同秸稈原料，課題組對(duì)裝備工作性能進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，總結(jié)如下:號(hào)原料種類最大產(chǎn)氣量最佳熱值原料產(chǎn)氣率粗煤氣(m?h) (KINm) (m/Kg)ngNm2)玉米芯1300~1500 55595 1.91 ~2.06115055640657307582065910955100總配風(fēng)流量(m3Mh)0~180056981.92~2.1728焦油含量隨配風(fēng)流量的變化趨勢(shì)玉米精桿散料800~-900521.89~1.9655焦油的裂解隨溫度的升高較為敏感，在800"0以上的高溫棉柴壓塊成型料1500-19005721.95~2.3219時(shí)，焦油的裂解率隨著氣化劑供應(yīng)的增加而迅速升高。因此,通過氣化劑的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焦油熱裂解去除具有重要意義。棉柴散料本裝備經(jīng)北京市公共事業(yè)研究院檢測(cè)，裝備燃?xì)鉄嶂颠_(dá)到5488KJ/Nm',遠(yuǎn)優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)4600KJ/Nm2的規(guī)定,氧含量0.9%，完全符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求。4結(jié)論本氣化裝備的燃?xì)馍a(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，焦油裂解效率高，燃?xì)馇鍧嵭院茫m合于規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用。對(duì)我國生物質(zhì)氣化炊事、發(fā)電、供熱技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供了可靠的依據(jù)。不僅可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能源的高效利用,還可以直接推進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)也是貫徹黨中央國務(wù)院提出的可持續(xù)發(fā)展觀和科學(xué)供1發(fā)展觀，在促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的同時(shí),減少溫室氣體的排放，最大限度的保護(hù)好我們賴以生存的環(huán)境。0.5參考文獻(xiàn)[1]董玉平，等. 中國生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，5505956406857307758208659109551000山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2007， 2.總配風(fēng)流量(m3/h)[2]袁振宏，吳創(chuàng)之，馬隆龍.生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)原料產(chǎn)氣率隨配風(fēng)流量的變化趨勢(shì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.配風(fēng)流量在550~680m2/h為第一-階段 ，這一-區(qū)域氣化裝 備[3]馬隆龍，吳創(chuàng)之，孫立.生物質(zhì)氣化技術(shù)及其應(yīng)用.北產(chǎn)氣率較低，氣體中可燃?xì)怏w含量較低，燃?xì)赓|(zhì)量較差。配風(fēng)京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2003. .↑↑<上接第152頁)↑↑↑↑<.上接第157頁)↑↑3結(jié)論總的來說,鑒于小型水庫的病險(xiǎn)情況普遍亞重、病險(xiǎn)因素煤礦機(jī)電和提升運(yùn)輸作為煤礦生產(chǎn)中最主要的一個(gè)環(huán)節(jié)，繁多、加固工作任務(wù)中，建議各地方都要根據(jù)不同的條件和經(jīng)它的安全問題關(guān)系著我國的煤炭產(chǎn)業(yè)能否有更高的發(fā)展空間。驗(yàn)，針對(duì)不同壩型、險(xiǎn)情,開展病害排除工作,針對(duì)不同的病現(xiàn)階段，煤炭事故不斷的發(fā)生,已經(jīng)給我國的煤炭產(chǎn)業(yè)帶來了害進(jìn)行不同類別的加固工作，以便做好安全保護(hù)工作。而且，嚴(yán)重的影響。只有加強(qiáng)對(duì)于煤礦機(jī)電和提升運(yùn)輸安全問題的重在前期排查工作中,小型水庫要提高標(biāo)準(zhǔn)化管理水平，在設(shè)計(jì)、視，才能夠保證我國煤炭產(chǎn)業(yè)的安全生產(chǎn),促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)的不施工階段就可以對(duì)壩頂寬度、路面形式和管理房等進(jìn)行統(tǒng)一-格斷發(fā)展。式，以使得后期的修護(hù)保養(yǎng)更加有效果、簡(jiǎn)便。[1]鄭昭.煤礦機(jī)電運(yùn)輸安全問題評(píng)價(jià)研究[].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009 (15).[1]申海蓮，張華，許力.我國小型水庫現(xiàn)狀及整治對(duì)策[2]宋文,黃強(qiáng),樊榮，王飛，戴劍波.預(yù)防煤礦機(jī)電和提[J].節(jié)水灌溉，2007 (8).升運(yùn)輸事故的安全策略與關(guān)鍵技術(shù)[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，[2]顧群.全國病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固一期項(xiàng)目績(jī)效評(píng)估分析2009 (S1). ;[J].海河水利，2006 (5).[3]靳聰有效避免煤礦機(jī)電運(yùn)輸事故的策略[J].中國科技[3]高大水.國內(nèi)巖土預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)應(yīng)用及錨固技術(shù)參數(shù)信息，201022).統(tǒng)計(jì)[J].長江科學(xué)院院報(bào)，2004 (6).[4]周妮.淺談煤礦機(jī)電運(yùn)輸安全評(píng)價(jià)及相關(guān)建議[J].江西[4]杜雷功.全國病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加因?qū)ｍ?xiàng)規(guī)劃綜述[J].水利煤炭科技，2011 (4). .水電工程設(shè)計(jì)，2003(3).[5]董偉.煤礦機(jī)電運(yùn)輸常見事故及控制措施[J].中國新技[5]付磊潮河土壩抗震加固設(shè)計(jì)[J].水利學(xué)報(bào)，200(8).術(shù)新產(chǎn)品，2013(23).