生物質(zhì)氣化爐系統(tǒng)中氣化爐設(shè)計及進(jìn)料裝置改進(jìn)

2021-09-22

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摘要：生物質(zhì)氣化系統(tǒng)屬于現(xiàn)階段一項非常環(huán)保的裝置，全新狀態(tài)的生物質(zhì)氣化爐主要是通過氣體凈化系統(tǒng)、雙干餾管內(nèi)燃加熱以及液壓進(jìn)料等內(nèi)容構(gòu)造的，通過垃圾混合物以及生物質(zhì)生成氣化原料。本文針對系統(tǒng)中液壓進(jìn)料設(shè)備所擁有的問題提出了相關(guān)改善措施，把進(jìn)料活塞以及料倉展開了一系列的改善，從而增強(qiáng)了生物質(zhì)氣化系統(tǒng)的應(yīng)用效率。

1、生物質(zhì)氣化爐系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

適用生物質(zhì)原料，以各種園林廢樹枝粉碎物、農(nóng)作物秸稈碎料以及木片木屑等生物質(zhì)能源，原料含水率要求在15%以下。該生物質(zhì)氣化系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，產(chǎn)生的碳廣泛用于工業(yè)炭、民用炭、炭基肥生產(chǎn)和活性炭制備等行業(yè)中。產(chǎn)生的可燃?xì)鈴V泛用于熱水鍋爐、工業(yè)鍋爐供熱、農(nóng)業(yè)供暖等。通過溫度控制，通過進(jìn)料控制，實現(xiàn)碳?xì)庾詣踊a(chǎn)。

2、氣化爐的優(yōu)化設(shè)計

2.1雙干餾管內(nèi)燃加熱式氣化爐的優(yōu)化設(shè)計

本文總結(jié)了有關(guān)現(xiàn)階段不同類型氣化爐在設(shè)計方面存在的優(yōu)點以及缺點，設(shè)計了一款雙干餾管式氣化爐。這種氣化爐通常是通過水蒸氣以及空氣的氣化，降低空氣的供給量，同時還融入了非常的多水蒸氣，生成豐富的碳?xì)浠衔锱c氫氣，有效增強(qiáng)了燃?xì)獾臒嶂怠Ｉ镔|(zhì)和空氣之間的氧化反應(yīng)能夠給反應(yīng)爐提供非常龐大的熱量，并且不會運用到其他外部熱源。

2.2干餾管長度的優(yōu)化設(shè)計

在生物質(zhì)氣化系統(tǒng)的優(yōu)化當(dāng)中，物流反應(yīng)只會通過干餾管實施，干餾管尺寸的優(yōu)化設(shè)計，屬于生物質(zhì)氣化爐的主要部分。根據(jù)傳熱學(xué)來進(jìn)行分析，高溫?zé)煔馔ǔ透绅s管外壁展開對流換熱，并且物料和內(nèi)壁之間會產(chǎn)生放熱反應(yīng)，低溫物料則是會通過左端進(jìn)入到物料當(dāng)中，因此這一項反應(yīng)屬于非穩(wěn)定對流換和導(dǎo)熱的物料反應(yīng)。

根據(jù)進(jìn)料的角度展開分析，按照質(zhì)量平衡反應(yīng)，能夠?qū)⒏绅s管長度設(shè)計為以下公式：

mt₀/3600=ρ × L_m × A/2

其中，m代表進(jìn)料量，單位為：kg/h；

t₀代表進(jìn)料時間，單位為：s；

ρ代表物料密度，單位為：kg/m³；

L_m代表干餾管長度，單位：m;

A則代表了干餾管截面積，單位：m²

在公式當(dāng)中，其中1/2屬于經(jīng)驗值。與此同時，還能夠利用對進(jìn)料時間的調(diào)理規(guī)劃，來進(jìn)行干餾管時長的改變，然而依然需要留下一定的空隙。

3、進(jìn)料設(shè)備的優(yōu)化

3.1進(jìn)料設(shè)備構(gòu)造

生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中所存在的液壓進(jìn)料設(shè)備需要包含落料倉、機(jī)器本身、進(jìn)料活塞等程序。液壓缸實現(xiàn)進(jìn)料活塞的反復(fù)運動，在活塞縮回的過程中，物料會自動落下；則是物料需要通過料活塞提供動力，從而輸送到干餾管，其中的前進(jìn)距離屬于液壓缸運動距離；料活塞后退的過程中，物料會直接落下，從而產(chǎn)生一個進(jìn)料流程，從而實現(xiàn)反復(fù)運動。

3.2進(jìn)料設(shè)備存在的不足

3.2.1垂直方向物料不下落

倉壁掛料通常和煤倉架拱存在相似的特點，物料會產(chǎn)生全方位的下路不順暢現(xiàn)象。料倉內(nèi)架空主要是因為物料大部分都粘在了倉壁兩側(cè)，并且不能夠下落，從而導(dǎo)致時間越久，倉壁附著的物料則會越多，因此，造成了下料的空間則會越來越低，從而直接造成物料無法有效下落。

3.2.2水平方向進(jìn)料不前進(jìn)

在生物質(zhì)氣化爐當(dāng)中，水平運動過程中，液壓缸會給料活塞提供動力，從而讓物料全部輸送到干餾管當(dāng)中，在這個過程中，物料會因為管內(nèi)部的摩擦力從而產(chǎn)生一定的阻力。在堵塞之后，因為液壓缸存在非常明顯的負(fù)載，從而導(dǎo)致液壓泵站使用過載，最終會導(dǎo)致液壓泵出現(xiàn)損壞，嚴(yán)重者還會影響工作人員的生命安全。

4、優(yōu)化生物質(zhì)氣化爐的措施

4.1改善料倉的運動形式

物料會存在拱架的原因，主要是由于物料支架存在一定的摩擦，并且管壁與物料之間相互作用力的原因，從而造成了物料重力與管壁之間的支持力實現(xiàn)相等，將這個平衡力破壞掉，才可以實現(xiàn)物料的有效進(jìn)倉，把原料倉進(jìn)行偏心距的改善，其中S代表偏心距。這種模式能夠有效降低支撐力，從而實現(xiàn)拱架破壞的效果，讓物料完美進(jìn)倉。

4.2料倉室進(jìn)行破拱設(shè)備的增加

在落料的過程中，產(chǎn)生拱架的通常屬于料倉變徑末端，因此能夠在這個過程中進(jìn)行破拱設(shè)備的添加。這個設(shè)備屬于手動的，因此若是存在不出料的現(xiàn)象中，需要利用外部的搖把，可以實現(xiàn)破拱的目的，能夠有效解決不落料現(xiàn)象。

4.3進(jìn)料活塞的改善

物料通過干餾管時，前進(jìn)運動的過程中，會形成料活塞作用力PV，同時還會與干餾管產(chǎn)生摩擦阻力F_f，其計算公式為：

F_f=μF_n

F_n=S·P_h=k·P_v

K=tg²（45°-φ/2）；

其中，φ代表了物料內(nèi)部的摩擦系角；

k代表了壓力系數(shù)；

而μ代表了管壁與物料之間存在的摩擦系數(shù)；

P_h則是表示了管壁單位面積中，垂直壓力標(biāo)準(zhǔn)值；

P_v則是表示了界面位置的橫向推力標(biāo)準(zhǔn)值，單位為kN/m²。

由于物料不斷地前進(jìn)，并且摩擦力會不斷地上升，液壓缸中，壓力主要與負(fù)載存在聯(lián)系，并且阻力F_f越高，則代表了P_V就越高。

5、結(jié)語

本文對生物質(zhì)氣化系統(tǒng)展開優(yōu)化設(shè)計，并且針對進(jìn)料系統(tǒng)以及氣化爐進(jìn)行了一系列的闡述，通過其中所存在的問題，提出了一系列的改善方案，并且在實際運行中，提出了一系列可行性方案，讓進(jìn)料、干餾管以及氣化爐的工作效率得到了全方位的改善。