生物质气化炉系统中气化炉设计及进料装置改进
2021-09-22
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，把进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、生物质气化炉系统的应用领域
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
本文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和导热的物料反应。
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、进料活塞等程序。液压缸实现进料活塞的反复运动，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，物料会因为管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料仓室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=tg2（45°-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；
而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。
