生物質(zhì)高溫空氣氣化工藝過程分析與高溫空氣發(fā)生器的研制.pdf

1、生物質(zhì)高溫空氣氣化技術(shù)是燃料利用和能源供應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)高新技術(shù)，對(duì)緩解能源危機(jī)和改善環(huán)境質(zhì)量具有重要意義，在日本、美國、西歐等一些發(fā)達(dá)國家已受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。由于我國在這方面的研究工作剛剛起步，一方面對(duì)高溫空氣氣化過程本身缺乏足夠的研究，另一方面還沒有一個(gè)較完善的可用于高溫空氣氣化研究的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。為提高我國高溫空氣氣化技術(shù)的研究水平，早日形成我國自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，以迎接加入WTO后的挑戰(zhàn)，有必要著手開展有關(guān)研究工作。

2、作為“十五”863計(jì)劃項(xiàng)目“生物質(zhì)氣化發(fā)電優(yōu)化系統(tǒng)及其示范工程”的子課題—“生物質(zhì)高溫氣化技術(shù)研究”的前期工作，本文主要進(jìn)行了如下工作： 1 收集并閱讀了大量的中外文獻(xiàn)，闡述了中外高溫空氣氣化研究和技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。 2 為認(rèn)識(shí)生物質(zhì)高溫空氣氣化過程，并為工藝過程設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)，對(duì)生物質(zhì)高溫空氣氣化進(jìn)行了理論探討，將生物質(zhì)高溫氣化分為不完全燃燒與高溫干餾階段和高溫氣化階段，并對(duì)各階段的理論計(jì)算進(jìn)行了分析。

3、 3 為了設(shè)計(jì)生物質(zhì)高溫空氣氣化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置及編制生物質(zhì)高溫空氣氣化工藝過程的計(jì)算機(jī)程序，首先以無煙煤為原料對(duì)高溫空氣氣化工藝過程作了手工設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為：氣化溫度為1537℃、氣化效率為93。8％、合成燃?xì)鉄嶂禐?746kJ／Nm<'3>、系統(tǒng)熱效率為43.8％、燃燒室的燃燒溫度為1575℃、蓄熱體的流通截面積為0.02m<'3>、蓄熱體的高度為0.23m。然后采用Visual C++編制了高溫空氣氣化工藝過程的計(jì)算機(jī)程

4、序，并運(yùn)用該程序進(jìn)行了如下兩類工作：(1)取高溫空氣溫度為1100℃，對(duì)無煙煤氣化工藝進(jìn)行了計(jì)算，其結(jié)果與手工計(jì)算完全一致，驗(yàn)證了該程序的正確性；同樣地對(duì)木塊、垃圾分別進(jìn)行計(jì)算，木塊的計(jì)算結(jié)果為：氣化溫度為1338℃、氣化效率為81％、合成燃?xì)鉄嶂禐?692kJ／Nm<'3>、系統(tǒng)熱效率為42.3％、燃燒室的燃燒溫度為1386℃、蓄熱體的流通截面積為0.023m<'2>、蓄熱體的高度為0.38m；垃圾的計(jì)算結(jié)果為：氣化溫度為1269℃、

5、氣化效率為82.1％、合成燃?xì)鉄嶂禐?153kJ／Nm<'3>、系統(tǒng)熱效率為50％、燃燒室的燃燒溫度為1386℃、蓄熱體的流通截面積為0.045m<'2>、蓄熱體的高度為0.38m。(2)對(duì)高溫空氣氣化的主要影響因素進(jìn)行了分析，結(jié)果指出：對(duì)于確定的氮碳比，蒸汽消耗率增加氣化溫度降低，氣化所得的煤氣熱值增大：對(duì)于確定的蒸汽消耗率，氣化溫度隨氮碳比的增大而升高，然而氣化所得的煤氣熱值卻隨氮碳比的增加而降低；對(duì)于確定的蒸汽消耗率、氮碳比，煤氣

6、熱值隨氣化溫度的增加而增加，但是增加量不大。 4 高溫空氣發(fā)生器是我?！吧镔|(zhì)高溫空氣氣化技術(shù)研究”課題組正在研制的實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其主要功能是產(chǎn)生溫度為800～1500℃的空氣。作者按照給定的設(shè)計(jì)參數(shù)結(jié)合上述工藝計(jì)算的結(jié)果，設(shè)計(jì)了以高溫低氧彌散燃燒為核心技術(shù)的高溫空氣發(fā)生器，繪制了全套工程I圖紙，并自始至終參加了該裝置的建造過程。 5 高溫空氣發(fā)生器呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其中一側(cè)進(jìn)行燃燒，另一側(cè)產(chǎn)生高溫空氣，形成

7、的高溫空氣必須分成兩部分，一部分流向發(fā)生器的另一側(cè)用作助燃劑，另一部分流向氣化器用作氣化劑。為掌握高溫空氣發(fā)生器內(nèi)空氣流量的分配特性及送出空氣的壓力大小，在高溫空氣發(fā)生器實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了冷態(tài)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，通過冷端調(diào)節(jié)就可以實(shí)現(xiàn)分流的目的，即：對(duì)于確定的排煙機(jī)開度，可以調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)開度來改變分流出口的流量；對(duì)于確定的鼓風(fēng)機(jī)開度，可以調(diào)節(jié)排煙機(jī)開度來改變分流出ISl的流量：其分流總范圍為“-0.012～0.102Nm<'3>/s”；在一定分