生物质炭气化炉炉壁结焦问题的分析与处理

1、山东大学硕士学位论文目录摘要IABSTRACTIll主要符号表VII绪论11. 1国内外生物质能源发展现状11. 2生物质气化研究开发简介31.3我国生物质能源发展意义41.4两段式生物质气化工艺51.5炉壁结焦的危害81.6本章小结102. 生物质炭气化炉的工业化设计和实验分析 122. 1小型工业化实验模型的设计122. 1.1系统热平衡计算122. 1. 2生物质炭气化炉工业化实验模型设计152. 2生物质炭气化炉的实验分析222. 2. 1实验结果232. 2. 2实验分析242. 3气化炉结焦理论分析282. 4本策小结283. 生物质炭流化床气化炉结焦改进设计和实验303. 1流化

2、床气化炉结焦改进设计303. 1. 1基本参数计算303. 1. 2气化参数及产物模拟计算303. 2流化床反应炉实验模型的建立323. 2. 1试验操作规程323. 2. 2冷态实验操作步骤333. 2. 3气化实验启动操作步骤343. 2.4气化运行过程操作步骤353. 2. 5气化实验停机操作步骤363. 2. 6气化调节过程问题处理方案363. 3布风系统优化设计373. 3. 1旋风布风器383. 3. 2板式布风器设计393. 3. 3流化床气化炉布风结构优化413. 3.4实验结果及分析413. 4气化工艺改进优化设计（高温气化剂）433. 4. 1工艺优化目的433.4. 2工

3、艺计算433. 5本章小结454固定床气化炉结焦改进设计464.1固定床厢式气化炉设计464. 2气化炉布风方式改进设计464. 3固定床出灰系统改进设计474. 3. 1出灰工艺改进494. 3. 2气化实验504. 3. 3分段出灰优化改进514. 3. 4改造实验验证524. 4本章小结535. 结论与展望545. 1结论545. 2创新点555. 3不足与展望55参考文献57致谢60攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况61山东大学硕士学位论文CONTENTSChinese Contents IABSTRACT HINomenclature VIL Introduction-11.1

4、 Status of biomass energy development at home and abroad11.2 Introduction to the research and development of biomass gasification31.3 Significance of biomass energy development41.4 Two-stage biomass gasification process51.5 Harm of coking furnace wall81.6 Summary102. The industrial design and experi

5、mental analysis of biochar gasifier122.1 Design of experimental model of small scale industrialization122.1.1 Thermal balance calculation122.1.2 Industrial experimental model design of biochar gasifier152.2 Biochar gasifier experimental analysis22221 Experimental results232.2.2 Experimental analysis

6、242.3 Theoretical analysis of coking in gasifier282.4 Summary283 Improved design and experiment to alleviate coking in the fluidized-bed biochar gasifier303.1 Improved design of alleviating coking in fluidized bed gasifier303 1 1 Basic parameters calculation303.1.2 Simulation of gasification paramet

7、ers and product303.2 Experimental models established in a fluidized bed reactor323.2.1 Operating instructions of experiment323.2.2 Cold experimental procedure333.2.3 Gasification start-up procedure343.2.4 Gasification operation procedure353.2.5 Gasification shutdown procedure363.2.6 Adjustment progr

8、am of problem in gasification process363.3 Optimum design of air distribution system-37in山东大学硕士学位论文3.3.1 Introduction of cyclone type of air distribution3833.2 Design of the plate type air distribution 393.33 Structure optimization of air distribution in fluidized bed gasification 413.3.4 Results of

9、 experiment and analysis 413.4 Improvement and optimal design of Gasification Process (high temperaturegasification agent)-433.4.1 Purposes of process optimization433.4.2 Process calculation433.5 Summary454.1mpreved Design of coking in the fixed-bed gasifier464.1 Van fixed-bed gasifier design464.2 G

10、asifier design to improve air distribution condition464.3 Improved Design of ash discharge system in fixed bed4743.1 Improvement of ash discharge process494.3.2 Gasification experiment504.3.3 Improved Design of segmental ash discharge514.3.4 Experiments verification524.4 Summary535. Conclusion and O

11、utlook545.1 Conclusion545.2 Innovation555.3 Insufficient and Outlook55References57Acknowlcd60Published papers&National invention patents applied for master degree61山东大学硕士学位论文摘要本文提出在两段式生物质干憎-气化发电工艺中，影响气化炉工业化推广的 主要问題为气化炉炉壁的结焦问题。两段式气化工艺可以解决生物质气化产生的 焦油，佢是作为两段式气化工艺中，生物质炭为气化的原料，由于该物料和生物 质原料本身在物理特性和化学特

12、性上的差异，现有的气化炉结构并不能很好的适 应该反应原料。在运行过程中虽大的问题就是炉壁的结焦。根据目前通用的生物质原料气化炉设计开发的气化炉对生物质炭的适应性 较差，生物质炭固有的燃烧特性造成了气化炉内反应过程中极易出现超温现彖。 所以解決气化炉炉壁结焦的关键问题一方面就是使气化炉的布风系统更加有效 的工作，使物料和气化剂充分接触反应完全。另一方面就是便气化炉的推灰系统 将炉内物料顺利排出，且排灰过程对气化炉内的反应要不会产生彩响。在此基础 上进行气化炉的优化工作。对沆化床气化炉优化和改进过程中进行了布风系统和气化工艺的优化，主要 包括布风结构的优化和设计，对布风结构进行试验同时针对蔚壳炭燃

13、烧速度较 慢的特点采用岛温气化剂气化工艺.通过改造后试骗发现.牛物质炭在流化床内 流化效果和燃烧效果并不理想，流化床物料的结焦为小的颗粒状结焦，随着反应 时间的延长粒状结焦会在气化炉内堆积造成炉体堵塞。对固定床的炉壁结焦改进设计中，采用了新型的厢式气化炉的设计，其优点 在于炉体的截面为长方形结构，根据气化炉的处理量和气化剂嵐确定气化炉的截 面中短边的长度。在气化炉两侧均匀布置多个进气直管，进气支管设置调节阀门， 可以调节支管附近的气化剂通入量在多个进气支管的共同作用下可以使气化剂 均匀的通入气化炉炉体，且气化炉在反应过程中根据某个区域温度的变化可以调 节气化炉该区域的气化剂通入量.有效的控制炉温。对固定床结焦改进