Liu Junwei 1Remington 1Liu Jingwei 2Li Zifeng 1Yang Shuhua1
(1. Instituto de Pesquisa Energética, Academia de Ciências de Henan, Zhengzhou 450008, China; 2. 1 Escola secundária, cidade de Chengguan, condado de Fugou, província de Henan, 461300)
Resumo: O sistema de fornecimento de energia de gaseificador de biomassa de dessorção de tamanho médio recém-projetado foi utilizado para estudar as necessidades reais dos usuários, especialmente a relação entre o fornecimento de ar e o poder de fogo, a relação entre a densidade da biomassa e a intensidade de gaseificação O relacionamento e o modo de arranque mais rápido, a melhor maneira de selar o fogo e outros testes, os resultados do teste para o gasificador para fornecer uma operação eficiente e melhorar ainda mais a base.
Gaseificação de biomassa - o sistema de combustão utiliza a primeira gaseificação e combustão após o uso de combustíveis de biomassa, porque a combustão do gás de biomassa é queimada, de modo que a combustão cheia não produz fumaça preta, não requer dispositivo de remoção de poeira e a faixa de ajuste de carga , Também pode ser armazenado e transportado, o uso de flexível e conveniente. Usualmente, use a caldeira para queimar a biomassa diretamente, a eficiência térmica do combustível geralmente é de apenas 15%, o uso da combustão de gasificação 2 da biomassa, porque a biomassa pode ser totalmente gasificada, baixo conteúdo residual de carbono na cinza técnica, A eficiência da utilização de recursos de biomassa pode ser aumentada para cerca de 70%. O gaseificador de sucção baixa é uma unidade tradicional de gaseificação de biomassa que pode fornecer energia para a produção em pequena escala, mas também adequada para aquecer os moradores e suas características também são comparadas Em consonância com as condições nacionais da China, há uma boa perspectiva de aplicação, é claro, ainda há muitas deficiências e deficiências deste dispositivo, para ser melhorado e aperfeiçoado. Este artigo irá projetar uma nova gasificação baseada em gásestável subsônico Fogão, e colocá-lo com o dispositivo de gás para formar um sistema completo de combustão de energia de biomassa, o gás alguns dos principais parâmetros operacionais do teste para explorar as medidas para alcançar o efeito desejado.
1 design do sistema
1.1 características de gaseificação
O uso da gaseificação sob a aspiração, o combustível particulado no gaseificador de cima para baixo para formar uma camada seca, camada de óxido, a camada de redução, a camada de cinzas: perto da entrada de ar devido ao ar adequado, formada principalmente camada de óxido, volátil foi precipitado As partículas não queimadas formam uma camada de redução na parte inferior do combustível de pelotização através da precipitação volátil, oxidação, redução e cinzas e outros processos, a formação final de cinzas brancas queimadas. À medida que a reação progride, o combustível flui gradualmente, o gás produzido por A produção de uma camada de reação estável é uma produção de gás normal de gaseificador de garantia confiável.Insulando o forno não só afeta a eficiência térmica do sistema, Mas também desempenhou um papel decisivo no arranque rápido e operação estável do gasificador[1, 2].
1.2 Estrutura e parâmetros
A gasificação tradicional de dessecante adota o método de evacuação. Quando o gasificador opera sob pressão negativa, algumas substâncias ácidas contidas no gás de alta temperatura gerado pela gaseificação tendem a causar corrosão para o ventilador e o teor de alcatrão no gás é alto, o que pode causar facilmente Para evitar o bloqueio do encanamento, o gaseificador recém-projetado adota o modo de pressão positiva para mudar a ventilação para o ventilador, ao mesmo tempo, a porta de alimentação aberta é alterada para a estanqueidade. Para tornar o orifício de distribuição de gás da entrada de ar mais uniforme, Uma boca para 8 boca para evitar a camada de óxido na escória afeta a operação do gaseificador. Isolamento usando três camadas, a camada refratária mais interna, a perlite média, o corpo da fornalha e depois revestida com camada de tinta isolante, você pode gaseificar A temperatura da superfície do forno é mantida abaixo de 50 ° C. O sistema de gaseificação e combustão é composto principalmente por um gasificador, um tubo de transporte, um queimador de gás e um armário de controle. Para evitar que o alcatrão no gás se precipite, o tubo de transporte também é enrolado com material de preservação do calor, como mostrado na figura 1 Parâmetros relacionados ao gasificador na Tabela 1.
1.3 desempenho do dispositivo e uso de resultados
A planta de gaseificação de biomassa recém-projetada, após o teste, os resultados mostram que o desempenho é bom, especialmente o uso de tecnologia direta de gás de alta temperatura e tecnologia de isolamento, alta eficiência térmica, o processo de gaseificação não é uma precipitação de gás de alcatrão como o pote de aquecimento, O fogão, o combustível da caldeira é muito adequado para os requisitos ambientais dos hotéis, hotéis, banhos e outras indústrias urbanas da pequena cidade.
(1) Alta eficiência térmica da utilização de combustível de biomassa O gás produzido pelo dispositivo de gaseificação projetado e desenvolvido neste papel pode ser usado sem tecnologia de resfriamento direto para reduzir o desperdício de energia térmica. A eficiência térmica pode atingir mais de 75% Gasificador superior a 20%, o valor calorífico do gás superior a 30% superior ao gaseificador médio.
(2) operação estável Condições de operação da planta de gaseificação estáveis, resultando em composição de gás estável e valor calorífico.
(3) comece rápido, um longo tempo para alimentar o dispositivo de gaseificação começar rápido, você pode começar dentro de 3min, e um pode ser o uso contínuo mais longo de materiais 4h.
(4) Controle e ajuste convenientes A quantidade de fornecimento de ar e fornecimento de ar tem uma boa relação linear em uma ampla gama. O volume de ar pode ser controlado diretamente pelo ajuste do volume de ar de alimentação. O sistema de controle é projetado para ser simples, confiável e confiável.
(5) É conveniente selar o fogo para terminar o fogo de vedação dentro de 1 minuto. À medida que o gasificador fortalece o isolamento no projeto, menos perda de calor após o desligamento. O tempo de vedação pode durar mais de 5 dias.
(6) Configuração conveniente A unidade de gasificação pode ser separada da unidade de gás e o gás da unidade de gaseificação pode ser entregue à unidade de gás a uma distância de 30 m por condutas. De acordo com as necessidades dos usuários, um gaseificador também pode ser usado Impulsionado por dois tubos, dois equipamentos de combustão.
(7) poluição secundária sem alcatrão, alta eficiência de combustão Como a purificação de gases de gaseificação sem purificação, queima de gado com o gás, não só aumentará o valor calorífico da produção de gás, como também evitará o encapsulamento do gasoduto, o alcatrão A poluição secundária foi resolvida.
2 Análise Experimental de Otimização Operacional
A fim de alcançar resultados de funcionamento ideal do sistema, e fornecer uma referência para um sistema melhorado, o grupo de pesquisa usando o método de teste, a relação entre a quantidade de dispositivo de fornecimento de ar fresco e a criação e desenvolvimento do gaseificador fogo tamanho, densidade e gaseificação de biomassa A resistência à gasificação e a relação entre a composição do gás e a relação de equivalência de ar produzidas pela pesquisa e a melhor maneira de iniciar e selar o fogo foram exploradas. O combustível de partículas utilizado no experimento feito de talos de milho para o vento por raízes O ventilador fornece o volume de ar medido pelo medidor de vazão do rotor, a intensidade do fogo e a eficiência de gaseificação são medidas por um método de balanço positivo, ou seja, a proporção da utilização efetiva do gás de gaseificação para o calor de entrada do gaseificador.
2.1 taxa de equivalência de ar e potência de fogo, eficiência de gaseificação da relação entre
operação gaseificador, a intensidade do gás de gaseificação na fornalha refere-se a uma quantidade de unidade de tempo e unidade de área de secção transversal gerado, o que está intimamente relacionado com o tamanho da quantidade de ar de abastecimento, de fornecimento de ar a operação de uma quantidade adequada de controlo é muito importante. Se a quantidade de fornecimento de ar é muito pequeno, gaseificação de biomassa taxa de combustível irá diminuir, levando ao fogo da fornalha não é forte, a eficiência de gaseificação do forno de gaseificação são baixos, se o vento é demasiado grande para a gaseificação de combustível biomassa será muito forte, o que resulta em gases slagging forno de calor interno e mesmo agregação vigorosa, embora o consumo de combustível aumentado grandemente o poder de fogo no forno mas não proporcionam necessariamente um reforço correspondente, a eficiência de gaseificação do forno de gaseificação não é necessariamente elevada; a quantidade de ar de entrada é ajustado para ser resistência adequada e eficiência térmica máxima do fogo Também maior [3]Ajustando as diferentes condições de operação e medindo a intensidade do fogo, obtêm-se os resultados na Figura 2 e na Figura 3.
Como pode ser visto a partir da Figura 2, quando o fornecimento de ar é inferior a 14m3 / h (convertida em razão de equivalência de ar inferior a 0,23), a intensidade de incêndio aumenta com o aumento do suprimento de ar, mas depois de exceder 14m3 / h, grande quantidade de ar de entrada, diminuindo a taxa de crescimento da intensidade do fogo, a curva tende a ser linear. como pode ser visto na Figura 3, quando a relação de equivalência de ar é a mais alta eficiência de gaseificação próximo de 0,22, indica que a energia na matéria-prima de biomassa tem um máximo no forno Limitado à exportação de gás.
2.2 A relação entre densidade de biomassa e força de gaseificação
Os combustíveis de biomassa não formados têm baixa densidade de energia a granel e não são facilmente transportáveis e armazenados em longas distâncias e, portanto, geralmente são comprimidos em pellets, grumos ou hastes para caber aplicações em grande escala [4]Devido ao processo de compressão ou por outros motivos, haverá diferenças na densidade do combustível formado, e essa diferença também afetará o efeito de gaseificação. Três tipos de formas com diferentes densidades das pastilhas e o combustível para caroços são utilizados no experimento. 4 é a intensidade do fogo que pode ser alcançada no mesmo gasificador com vários combustíveis formadores de biomassa; A Figura 5 mostra o tempo de operação contínuo que pode ser alcançado para cada combustível, o período de tempo refletindo a estabilidade da operação de gaseificador .
Pode ver-se a partir da figura que a intensidade de gasificação do combustível de pelotização utilizado como unidade de gaseificação de matéria-prima é maior do que a do nódulo e o tempo de execução contínua é maior do que o do nódulo. Isso ocorre porque o combustível para caroços possui as vantagens de grande volume, grande porosidade e densidade A mesma forma do combustível de moldagem, o efeito de gaseificação é a densidade da densidade é melhor do que a densidade da prática mostra que o uso de combustível particulado qualificado, o gaseificador recém-desenvolvido pode começar a funcionar continuamente. Isso ocorre porque as partículas compactas têm boa fluidez. À medida que a reação progride, a camada de combustível de pelota pode mover-se lentamente por sua própria gravidade, e a seguinte camada de óxido e camada de redução são adicionadas para garantir a estabilidade da gaseificação.
2.3 modo de inicialização
Além das características operacionais, o arranque rápido de gasificadores também é uma das tecnologias-chave para os sistemas de gaseificação porque o desempenho de arranque a frio da planta de gaseificação afeta a poluição ambiental no arranque e facilidade de uso. O valor de aquecimento incompleto não pode ser queimado, apenas ventilando, poluindo o ambiente de ar circundante, de modo que o tempo de inicialização do dispositivo de gaseificação seja o mais curto possível; um dispositivo de gaseificação curto em tempo inicial pode rapidamente atingir um estado estável de produção de gás, também Fácil de usar o gaseificador. Gasificador no início a frio, o geral deve primeiro usar madeira e outros materiais combustíveis, a temperatura e o tempo do forno afetam diretamente o efeito de inicialização. A figura 6 é o tempo do forno e o gás de partida Tempo dos resultados do teste, o teste para parar cada vez após o forno para adicionar madeira, entre o estado de início para juntar o material particulado e começar o tempo, começar o gás inicial não é inflamável, até que o gás seja completamente combustível começar a terminar em operação normal .
Como pode ser visto a partir da figura, quanto maior for o tempo do forno, menor será o tempo de inicialização. Portanto, na prática, para reduzir o tempo de inicialização e reduzir a emissão de gases de escape, o aquecimento deve ser suficientemente aquecido antes de começar.
2.4 caminho de fogo
O desempenho da vedação também afeta a usabilidade do gasificador. Semelhante a um fogão a carvão, é necessário injectar uma pequena quantidade de ar no gaseificador de biomassa para manter a temperatura no forno. Ar natural extraído para o ar e adicione a válvula para ajustar a quantidade de ar no forno. Os principais fatores que afetam o desempenho da vedação são a introdução de ar e matérias-primas no forno, o efeito do isolamento também afeta indiretamente o desempenho da vedação.
O teste descobriu que o gasificador no forno durante a vedação de matérias-primas, se for demais, um grande número de matérias-primas na precipitação de água fará o gasificador dentro da condensação da água, levando ao próximo forno não pode ser iniciado normalmente; No entanto, matérias-primas Se não for suficiente, não pode fornecer calor suficiente para o gasificador durante o período de vedação. Os resultados mostram que, para o gasificador com o diâmetro interno de 400 mm, a melhor quantidade de matéria-prima no forno é de 5 a 7 kg se for selada por 10h. A quantidade de ar introduzida no forno durante a vedação do fogo também tem um grande efeito sobre o efeito de vedação. Se a quantidade de ar for muito grande, a matéria-prima queimará com antecedência e conduzirá ao fogo. Se a quantidade de ar for muito pequena, o calor gerado no forno não será suficiente para manter a temperatura do forno, O sistema adota a válvula de ventilação DN20 quando o fogo é selado e os resultados do teste mostram que o grau de abertura está entre 70% e 80%.
3 Conclusão
Neste trabalho, o projeto e o desenvolvimento de gasificador de pressão positiva de partículas de biomassa de dessorção média, usando uma operação de pressão positiva, o gás não precisa de resfriamento para purificar a combustão direta, enquanto fortalece o isolamento, de modo que a eficiência térmica, sem poluição secundária. Através de testes para explorar a gasificação Otimização da operação do forno, os resultados mostram que:
(1) A adoção do método de alta temperatura e combustão direta do gás de gaseificação tem maior superioridade, o alcatrão não precipita e a poluição secundária é resolvida;
(2) Quando a razão de equivalência de ar está entre 0,22 e 0,23, a intensidade de incêndio é maior e a eficiência de gaseificação é a mais alta neste momento;
(3) A intensidade de gaseificação é a mais alta quando o combustível granular denso é usado e a operação do gaseificador é a mais estável. Devido à sua grande porosidade e fluidez fraca, o combustível em forma de baixa densidade, a sucata ou o combustível em grande escala não são adequados para uso.
(4) Com o método de operação correto, este sistema de fornecimento de energia de gaseificação pode ser iniciado rapidamente e pode atingir o fogo de vedação.
Referências:
'1' Wang Huajun, Li Shulan, He Xiaofeng, etc. Pesquisa e análise de técnicas-chave para o gaseificador de biomassa doméstico 'J'. Henan Science, 2001 (4): 19-23.
'2' Lei Ting-zhou, Shen Sheng-qiang, Cui Jun-zhen, et al. Estudo experimental sobre o principal desempenho técnico da unidade de gaseificação de biomassa de cama fixa. Henan Science, 2006 (1): 33-35.
'3' Wan Renxin. '' Biomass Engineering 'M'. Pequim: China Agricultural Press, 1995.
'4' Zhang Ruiqin. Biomasa derivada de combustível e substâncias químicas 'M.' Zhengzhou: Zhengzhou University Press, 2004.
