D气化炉安全逻辑系 统
D#气化炉安全逻辑系统 一、常识介绍 1、常用的几个逻辑符号 与（AND)：相当于乘法，输入都是“1”时，输出为“1” 或(OR)：相当于加法，输入只要有一个为“1”，输出就为“1” 非(NOT)：输出与输入相反 通电延时闭合(DI)：输入变为“1”后，延时一定时间后输出为“1” 断电延时断开(DT)：输入变为“0”后，延时一定时间后输出变为“0” 正脉冲：输入变为“1”的瞬间，输出有一个瞬间（长短可以设定）的“1” 负脉冲：输入变为“0”的瞬间，输出有一个瞬间（长短可以设定）的“1” RS触发器：有多种输出方式，常用的是当“S”端为“1”，“R”端为“0”时，输出为“1”；当“S”端为“0”，“R”端为“0”时，输出保持原状态；当“R”端为“1”时，不论”S”端为什么，输出都为“0”。 二、安全系统复位 1、复位条件： （1）气化炉合成气出口温度＜ 258℃ （2）安全系统运行开关须首先动作 （3）气化炉压力＜ 0.6MPa （4）高压氮气压力须大于设定值6.0MPa 2、按下复位按钮 3、复位的作用效果 （1）安全各系统阀门回到初始位置
（2）允许控制室信号能送到现场遥控阀门，使之能进行调试（FV-1303A/B/C/D、FV-1305A/B/C/D、HV-1303A/B/C/D） （3）允许HV-1401能动作 （4）煤浆能够建立循环 （5）氧流量能建立放空 三、安全系统的调试 1、安全系统空试条件 （1）气化炉合成气出口温度投旁路（至少两个） （2）激冷室液位投两个旁路（至少两个） （3）每个烧嘴的氧气流量投旁路 （4）每个烧嘴的煤浆流量投两个旁路（至少两个） （5）联系仪表计算机班人员每台高压煤浆泵分别置两个假信号 （6）检查洗涤塔出口压力PT-1401是否低于设定值，如果不满足条件投旁路 （7）检查氮气流量FT-1318是否高于设定值，如果不满足投旁路 （8）其他各项工艺条件满足 2、安全系统各阀门动作顺序时间统计（见表1）
停留时间分布的测量 1 固体粒子停留时间分布测量 固体粒子停留时间测量方法有间接法和直接法两种.间接的测量是基于总的固体相速度和相分率,而直接法大多借助示踪剂进行测量. 采用示踪剂测量时.除要求示踪剂具有与被测体系有相同的流动行为外.还要求具有可辨别的其他物理或化学性质.诸如荧光性.导电性.红外或介电性等.最常用的示踪剂是颜色示踪剂.化学示踪剂.磁性示踪剂.放射性示踪剂等. (1)颜色示踪剂方法:对于具有透明壁的设备.颜色示踪剂无疑是简单易行的方法.对于多孔粒子.只需将颜料包埋到粒子中即可.对于非多孔粒子.最简单的方法是将颜料涂在表面.但由于表面的颜料容易脱落.影响测量精度.为此.最好能将颜料均匀地混到粒子中.当然无论是多孔或非多孔体系.颜料须与液相不相溶. 这种方法的优点是形象.直接.其缺点或局限性是要求设备具有透明壁和良好的观察设备.如遥控可移动的摄像机及其良好的光学系统,如果示踪剂被非示踪剂粒子包围.则无法检测到.从面影响精度,同时能够观察到的主要是壁附近的信息.有时难以代表整体的行为,实验后的粒子重新分拣通常是困难的.所以物料难以重复使用.废料的处理也是个问题. (2)化学示踪剂方法:这种示踪剂的化学组成是不同的.所有其他的物理性质与非示踪剂粒子相同.示踪剂必须不与体系中的其他组分发生反应.取样必须有代表性. 2 液相停留时间分布测量 液相停留时间分布常用的测量方法有染料示踪剂测量法.电导示踪法.折射指数法.放射性法和热示踪剂法等. 在采用示踪剂测量方法时.一般要求示踪剂的流动性质.特别是密度.粘度.界面张力和互溶性等必须尽可能接近于被测试介质.同时为了保证相似性.对于水溶性体系建议用水溶性电解质作为示踪剂.对于有机体系则采用可溶于有机物的物质作示踪剂. 如果混合体系中含有多孔固体.或者容器内壁.或内部构件易于吸收示踪剂.那么一些示踪剂就会被吸附到这些材料上.从而增大测量难度.此时就要设法选择一种不易被吸附的材料作示踪剂. (1)染料示踪剂测量法:这种测量方法的原理很简单.首先将示踪剂在进口区注入.如果釜壁是透明的.可以目测示踪剂的运动轨迹.通常是将相应的检测器置于进口和出口处.根据两处浓度的变化曲线计算停留时间分布.这种方法的优点是测量直接.迅速.成本低,缺点是对于非常深色的体系或重油的体系.难以找到合适的染料. (2)电导示踪法:这种方法通常用于被测体系是非电导的.面引入电导介质作示踪剂.电导率随浓度的不同而变化.常用的电解质有NaCl.KCl等.该方法具有简单.迅速.易于使用等优点,但一般只用于水溶性体系. (3)折射指数法:这种方法引入了折射指数.明显不同于被测体系的介质作为示踪剂的方法.测量原理类似于前面的方法.该方法使用简单.响应迅速,但也只适用于透明体系. 3 气相停留时间分布测量 气体停留时间的测量非常类似干前面用于固体粒子和液相体系的测量方法.其中化学示踪剂法是使用最广泛的一种测量方法.常用的示踪气体是氦.
实验一 多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定 一、实验目的 本实验通过单釜与三釜反应器中停留时间分布的测定，将数据计算结果用多釜串联模型来描述返混程度，从而认识限制返混的措施。 1、掌握停留时间分布的测定方法； 2、了解停留时间分布与多釜串联模型的关系； 3、掌握多釜串联模型参数N 的物理意义及计算方法。 二、实验原理 在连续流动的反应器内，不同停留时间的物料之间的混和称为返混。返混程度的大小，一般很难直接测定，通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。然而在测定不同状态的反应器内停留时间分布时，可以发现，相同的停留时间分布可以有不同的返混情况，即返混与停留时间分布不存在一一对应的关系，因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度，而必须借助于反应器数学模型来间接表达。 物料在反应器内的停留时间完全是一个随机过程，须用概率分布方法来定量描述。所用的概率分布函数为停留时间分布密度函数E (t)和停留时间分布函数F (t)。 停留时间分布密度函数E (t )的物理意义是：同时进入的N 个流体粒子中，停留时间介于t 到t +dt 间的流体粒子所占的分率dN/N 为E (t )dt 。 停留时间分布函数F (t )的物理意义是：流过系统的物料中停留时间小于t 的物料所占的分率。 停留时间分布的测定方法有脉冲输入法、阶跃输入法等，常用的是脉冲输入法。当系统达到稳定后，在系统的入口处瞬间注入一定量Q 的示踪物料，同时开始在出口流体中检测示踪物料的浓度变化。 由停留时间分布密度函数的物理含义，可知： E (t )dt ＝VC (t )/Q (1) ?∞ =0)(dt t VC Q (2) 所以 ? ? ∞ ∞ = = )() ()() ()(dt t C t C dt t VC t VC t E (3)
生物质气化炉设计要点 1前言 我国每年林业废弃物和农业生产剩余物质产量高达7亿t，如何有效利用这一巨大资源，已成为摆在科研工作者面前的重要课题。生物质气化技术改变了直接燃烧生物质的利用方式，提高了废弃生物质的能源品位，对节约常规能源、降低环境污染、保护生态环境具有重要意义。 下吸式固定床气化炉由于具有结构简单，易于操作，产出气焦油含量低等优点已经得到了广泛的应用。生物质气化过程是一个复杂的热化学反应过程，生物质气化炉各部位结构尺寸将极大地影响气化炉的热效率、产气成分和产气品质,故设计合理的生物质气化炉是有效利用生物质能的关键。 2下吸式生物质气化炉的工作原理 如图1所示，作为气化剂的空气从气化炉侧壁空气喷嘴吹入，其产出气的流动方向与物料下落的方向一致，故下吸式气化炉也称为顺流式气化炉。吹入的空气与物料混合燃烧，这一区域称为氧化区，温度约为900～1200℃，产生的热量用于支持热解区裂解反应和还原区还原反应的进行；氧化区的上部为热解区，温度约为300～700℃，在这一区域，生物质中的挥发分（裂解气、焦油以及水分）分离出来；热解区的上部为干燥区，物料在此区域被预热；在氧化区的下部为还原区，氧化区产生的CO2和碳、水蒸气在这一区域进行还原反应，同时残余的焦油在此区域发生裂解反应，产生以CO和H2为主的产出气，这一区域的温度约为700～900℃。由于来自热解区富含焦油的气体须经过高温氧化区和以炽热焦炭为主的还原区，气体中的焦油在高温下被裂解，从而使产出气中的焦油大为减少。 3下吸式生物质气化炉的特点 a.为了使氧化区各部位的温度均匀一致，不至于产生死区和过热区，从而保证焦油裂解反应最大限度地进行，下吸式气化炉料斗下部的横截面尺寸变小，这个部位即所谓的“喉部”，“喉部”尺寸的大小决定了气化炉的产气能力和产气品质。 b.为保证物料与空气的充分混合，在“喉部”布置多个空气喷嘴。一般有外喷（空气由喉部外向中心喷射）和内喷（空气由喉部中心供气管向外喷）两种布置形式，其中第一种形式应用较多。
实验一 连续搅拌釜式反应器停留时间分布的测定 一、 实验目的 (1) 加深对停留时间分布概念的理解； (2) 掌握测定液相停留时间分布的方法； (3) 了解停留时间分布曲线的应用。 (4)了解停留时间分布于多釜串联模型的关系，了解模型参数N 的物理意义及计算方法。 (5) 了解物料流速及搅拌转速对停留时间分布的影响。 二、 实验原理 （1）停留时间分布 当物料连续流经反应器时，停留时间及停留时间分布是重要概念。停留时间分布和流动模型密切相关。流动模型分平推流，全混流与非理想流动三种类型。 对于平推流，流体各质点在反应器内的停留时间均相等，对于全混流，流体各质点在反应器内的停留时间是不一的，在0～∞范围内变化。对于非理想流动，流体各质点在反应器内的停留时间分布情况介乎于以上两种理想状态之间，总之，无论流动类型如何，都存在停留时间分布与停留时间分布的定量描述问题。 （2）停留时间分布密度函数E (t ) 停留时间分布密度函数E (t )的定义： 当物料以稳定流速流入设备（但不发生化学变化）时，在时间t =0时，于瞬时间dt 进入设备的N 个流体微元中，具有停留时间为t 到(t +dt )之间的流体微元量dN 占当初流入量N 的分率为E (t )dt ，即 ()=dN E t dt N (1) E (t )定义为停留时间分布密度函数。 由于讨论的前提是稳定流动系统，因此，在不同瞬间同时进入系统的各批N 个流体微元均具有相同的停留时间分布密度，显然，流过系统的全部流体，物料停留时间分布密度为同一个E (t )所确定。根据E (t )定义，它必然具有归一化性质：
()1∞ =? E t dt （2） 不同流动类型的E (t )曲线形状如图1所示。根据E (t )曲线形状，可以定性分析物料在反应器（设备）内停留时间分布。 平推流 全混流 非理想流动 图1 各种流动的E (t )～t 关系曲线图 （3）停留时间分布密度函数E (t )的测定 停留时间分布密度函数E (t )的测定，常用的方法是脉冲法。此法采用的示踪剂，既不与被测流体发生化学反应，又不影响流体流动特性，也就是说，示踪物在反应器（设备）内的停留时间分布与被测流体的停留时间分布相同。所以，当注入一定量Q 的示踪物时，经过t →(t +dt )时间间隔流出的示踪物量占示踪物注入总量Q 的分率就是与示踪物注入同时进入系统的物料中，停留时间为t →(t +dt )的那部分流体物料占总流体的物料的分率， 即： 亦即： ()()??=V C t dt E t dt Q 或 () ()?= V C t E t Q (3) V ——流体体积流量，(ml/s) Q ——加入的示踪物总量，(mg) C (t )——示踪物的出口浓度，(mg/ml)
课程：新能源开发与利用 专业：农业机械化及其自动化姓名:XＸＸ 学号：ＸXXXＸXXＸ 教师：XXX
小型家用气化炉设计及数值计算 XXX (院系:南农工学院农机系学号:XＸXXXXXX E－mail:XXXＸXXX@ｑｑ.com) 摘要:随着化石燃料资源的日益减少以及在利用过程中对环境造成的巨大破坏，生物质能的资源化利用正受到越来越多的重视。而小型家用生物质气化技术由于具有结构简单，管路短,操作维护简单方便，耗资少等优点，适应于我国农村目前普遍的经济水平和组织体制。本文结合我国农村的实际情况，设计出小型家用生物质上吸式气化炉。该小型家用气化炉解决了现役气化炉中气化性能不理想，焦油含量高的问题。相信此类气化炉将在未来占据一定规模的市场份额,逐步推广到我国农村偏远地区,为解决民生问题作出巨大贡献。 关键词：气化炉；生物质;数值设计；秸秆；净化装置 Ｓmall Hoｕsehold Gasifｉｅr Ｄesign Ａnd Nｕmｅｒiｃa ｌＣａｌｃulaｔｉoｎ ＸXX （departmeｎｔｓ:soutｈNongJiXｉa&m colｌege sｔｕｄenｔnumbｅr: XXXXXXX E-ｍ ail:XXXＸXXX@https://www.doczj.com/doc/544653307.html,） Ａbｓｔｒａct：Ｗitｈtｈｅdwｉnｄｌiｎｇof fossil fuｅl rｅｓｏurceｓａｎd cau ｓeｄeｎormoｕs dａｍaｇe to tｈe ｅnvironｍenｔin the process of utiｌｉzaｔion, biｏmasｓutilizatiｏn is beiｎｇｍoｒeａnd mｏrｅattｅnｔion.And ｂecause small household biomass gaｓｉficaｔiｏnｔechnology has the adｖａntaｇes ｏf sｉmple ｓt ｒuｃturｅ，short linｅ，siｍｐle aｎd convenienｔoperaｔion and mａintenancｅ, lｅss cost, ａdapted to the cuｒrent gｅneral econｏmic leveｌａnｄorganizａｔioｎｓystem ｉn the rｕral ａｒeas.Ｃombiｎed wｉth tｈe acｔual sitｕａtion oｆour country rural arｅa, tｈiｓpaper ｄｅsigｎed ａsmａll ｈoｕseｈold suｃｔion onｔhe bｉomass ｇａsifｉer．Thｅsmall houｓｅhoｌd gasifierｈaｓsolved the actｉv ｅsｅｒvｉce iｎｔheｇasifｉｅr ｇasificａtion peｒfｏrｍance iｓnoｔideal，thｅｐrｏｂlｅｍoｆｈighｔａr cｏｎtent．Belｉeve ｔhis kｉnd of gasifｉeｒwiｌl oc ｃupｙｔhe markｅt ｓhare ｏf a ｃertain sｉze in thｅfutuｒe，grａｄuａlly to re ｍotｅrurａl areas in Cｈina,ｔhe hｕｇe cｏntribｕｔｉon to soｌveｔhe pｒoｂlｅm oｆthe peoｐｌe's lｉveliｈｏod. Keｙwｏrds：gaｓｉfｉer；biomass;nｕmｅrｉｃａl desiｇn；ｓtraw; ｐuｒifｉｃａｔion plant 0 引言 在世界能源消耗中，生物质能源一直是人类赖以生存的重要能源，是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量的第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。大量使用大自然馈赠的生物质能源,几乎不产生污染，资源可再生而不会枯竭,同时起着保护和改善生态环境的重要作用。由此,我国小型家用生物质气化炉逐步进入人们的视野。
农村生物质气化炉系统 课程设计精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
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一、设计的原始资料 设计原因 目前，部分农村地区仍存在秸秆焚烧、采用燃煤炊事取暖现象。秸秆的焚烧不但污染了大气环境，还使得储存在秸秆中的能量白白的浪费。随着一次能源的日益枯竭，生物质等新能源领域受到了人们的青睐。如何环保高效地发挥秸秆的潜能成了许多学者的研究方向，近年来，生物质气化炉的发展日益成熟，但仍存在着有待攻关的难题。本文主要设计了适合小型农户自产自销秸秆等生物质气化炉用于炊事采暖，设计方案操作简单、经济性能好，具有一定的可行性。 设计题目 某农村住宅生物质气化气应用的规划设计 设计条件 1.所在地区：辽宁省沈阳市 2.农村住宅平面图及尺寸，如下图1-1所示 3.一家4口人。 设计方案 根据该农村住宅所在地的气候条件和房屋维护结构保温情况采用面积概算热指数方法计算房间热负荷，并依此确定散热器类型和所需散热器片数，然后 书房 餐厅 卧室卧室1 储物 客厅 内走廊 洗浴
设计住宅供暖系统，确定供暖形式，绘制供暖管网平面图和系统图，再依据等温降法进行管网水力计算，依此选择各个管段的管径，并配置相应的管路附件（补偿器、除污器、排气阀等）；其次再统计计算该住宅生活日用气量，选择气化炉类型，初步估计气化炉气化强度，确定生物质日消耗量和气化炉热功率进而确定气化炉形状和各部位尺寸，计算生物质气化和气化气完全燃烧需空气量，依此选择相应的风机，并配置相应的附件设施。 二、供暖热负荷的计算 房间热负荷的计算 考虑到农村住宅户型占地面积较宽裕，且生物质气化炉会产生烟尘、噪音，具有一定的不安全因素。因此，将锅炉设备不放置在主体建筑中。设计中将气化锅炉与燃气炉都设置在主体建筑左边的新建的屋子中。故考虑整个主体建筑的热负荷，计算如下： 设计热负荷n Q ，按面积概算热指数计算，即： 1000/F q Q f n ?= （2-1） 式中：n Q —建筑物的供暖热负荷，KW; F —建筑面积2m ; f q —单位面积供暖热指标2/m W 。 以卧室1为例，228m F =,2/105m W q f =，根据公式（2-1）计算出卧室1的设计热负荷为：KW Q n 94.210528'=?= 依次计算个房间的采暖热负荷，详见表2-1。 散热器的选择及计算
5 停留时间分布与反应器 5.1设F(θ)及E(θ)分别为闭式流动反应器的停留时间分布函数及停留时间分布密度函数，θ为对比时间。 （1） （1） 若该反应器为活塞流反应器，试求 （a ） （a ） F(1)(b)E(1)(c)F(0.8)(d)E(0.8)(e)E(1.2) (2)若该反应器为全混流反应器，试求 （a ）F(1)(b)E(1)(c)F(0.8)(d)E(0.8)(e)E(1.2) (3) 若该反应器为一个非理想流动反应器，试求 （a ）F(∞)(b)F(0)(c)E(∞)(d)E(0)(e)0∞ ? ()E d θ? (f)0∞ ? ()E d θθ? 解：（1）因是活塞流反应器，故符合理想活塞流模型的停留时间分布，由（5.33-5.36）式可得： (a)F(1)=1.0(b)E(1)=∝(c)F(0.8)=0(d)E(0.8)=0(e)E(1.2)=0 （2） （2） 因是全混流反应器，故符合理想全混流模型的停留时间分布，由 （5.33-5.36）式可得： （a ）F(1)=1-e -1=0.6321 (b)E(1)=e -1=0.3679 (c)F(0.8)=1- e -0.8=0.5507 (d)E(0.8)= e -0.8=0.4493 (e)=E(1.2)=0.3012 （3） （3） 因是一个非理想流动反应器，故可得： （a ）F(∞)=1 (b)F(0)=0 (c)E(∞)=0 (d)E(0)>1 (e)0 ∞?()E d θ? =1 (f) 0 ∞ ? ()E d θθ? =1 5.2用阶跃法测定一闭式流动反应器的停留时间分布，得到离开反应器的示踪剂与时间的关系如下： 022 2313 ≤??=-≤≤??≥? ()t c t t t t 试求： （1） （1） 该反应器的停留时间分布函数F(θ)及分布密度函数E(θ)。 （2） （2） 数学期望θ及方差2 θσ。
停留时间分布的测定 一、实验目的 1. 了解利用电导率测定停留时间分布的基本原理和实验方法； 2. 掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法； 3. 掌握用理想反应器串联模型来描述实验系统的流动特性。 二、实验原理 停留时间分布测定所采用的方法主要是示踪响应法。它的基本思路是：在反应器入口以一定的方式加入示踪剂，然后通过测量反应器出口处示踪剂浓度的变化，间接地描述反应器内流体的停留时间。常用的示踪剂加入的方式有脉冲输入、阶跃输入和周期输入等。本实验选用的是脉冲输入法。 脉冲输入法是在极短的时间内，将示踪剂从系统的入口处注入主流体，在不影响主流体原有流动特性的情况下随之进入反应器。与此同时，在反应器出口检测示踪剂浓度c(t)随时间的变化。整个过程可以用图1形象地描述。 示踪剂加入示踪剂检测 Ｑ∞Q (a) 脉冲输入法 C C t=0 t (b) 脉冲输入(c) 出口响应 图1 脉冲法测停留时间分布 脉冲输入法测得的停留时间分布代表了物料在反应器中的停留时间分布密度即E(t)。若加入示踪剂后混合流体的流率为Q，出口处示踪剂浓度为C(t)，在dt时间里示踪剂的流出量为Qc(t)dt，由E(t)定义知E(t)dt是出口物料中停留时间在t与t+dt之间示踪剂所占分率，若在反应器入口加入示踪剂总量为m 对反应器出口作示踪剂的物料衡算，即 （１） 示踪剂的加入量可以用下式计算 （２） 在Ｑ值不变的情况下，由（１）式和（２）式求出：
（３） 关于停留时间的另一个统计函数是停留时间分布函数F(t)，即 （４） 用停留时间分布密度函数E(t)和停留时间分布函数F(t)来描述系统的停留时间，给出了 很好的统计分布规律。但是为了比较不同停留时间分布之间的差异，还需要引入另外两个统 计特征值，即数学期望和方差。 数学期望对停留时间分布而言就是平均停留时间_ t ，即 （５） 方差是和理想反应器模型关系密切的参数，它的定义是： （６） 若采用无因次方差2Θσ则有22 2/t t σσΘ=对活塞流反应器02=Θσ,而对全混流反应器 12=Θσ;对介于上述两种理想反应器之间的非理想反应器可以用多釜串联模型描述。多釜串 联模型中的模型参数Ｎ可以由实验数据处理得到的 2Θσ来计算。 21N σΘ= （７） 当Ｎ为整数时，代表该非理想流动反应器可以用Ｎ个等体积的全混流反应器的串联来建 立模型。当Ｎ为非整数时，可以用四舍五入的方法近似处理，也可以用不等体积的全混流反 应器串联模型。 三、实验设备的特点 1. 本实验装置数据稳定,重现性好, 使用方便，安全可靠。 2. 本装置设备紧凑，功能齐全。 四、装置、流程及试剂
生物质焦油催化裂解原理与石油的催化裂解相似，所以关于催化剂的选用可从石油工业中得到启发。但是由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要求很低才有实际意义。所以人们除了利用石油工业的催化剂外，还大量研究了低成本的材料，如石灰石，石英砂和白云石等天然产物。 大量的实验表明，很多材料对焦油裂解都有催化作用，其中效果较好又有应用前景的 典型材料主要有三种，即木炭，白云石，镍基催化剂，主要性能如下图示： 从上面三种典型催化结果比较可知，镍基催化剂的效果最好，在750℃时既有很高的催化裂解率，而其他的材料在750℃裂解的效果还不理想，但由于镍基催化剂较昂贵，成本较高，一般生物质气化技术难以应用，所以只能在气体需要精制或合成汽油的工艺中使用。木炭的催化作用实际上在下吸式气化炉中既有明显的效果，但由于木炭在催化裂解焦油的同时参与反应，所以消耗很大（在1000℃时达0.1kg/m3）对大型生物质气化来说木炭作催化剂不现实，但木炭的催化作用对气化炉的设计及小型气化炉有一定的指导意义。 白云石（dolomite）是目前为止研究的最多和最成功的催化剂，虽然各地白云石的成分略有变化，但都有催化效果一般当白云石中的CaCO3/MgCO3在1-1.5时效果较好。白云石作为焦油裂解催化剂的主要优点是催化效率高，成本低，所以具有很好的使用价值。 气化炉简图
其中还原区中放置炽热焦炭以促进焦油、二氧化碳的还原反应，焦油在热分解区裂解温度大约为1000℃左右，而吹入的空气与物料混合燃烧，这一区域叫做氧化区，温度约为900——1200℃，产生的热量用于支持热裂解区裂解反应和还原区的还原反应的进行；氧化区的上部为裂解区，温度约为300——700℃，在这一区域，生物质中的挥发分（裂解气，焦油以及水分）被分离出来；热解区的上部为干燥区，物料在这一区域被预热；氧化区的下部为还原区，氧化区产生的二氧化碳、炭和水蒸气在这一区域进行还原反应，同时残余的焦油在此区域发生裂解反应，产生以一氧化碳、氢气为主的产出气，这一区域的温度约为700——900℃来自热解区富含焦油的气体必须经过高温氧化区和以炽热焦炭为主的还原区，其中焦油在高温下被裂解，从而使产出气中的焦油含量大为减少。料斗与产出气之间焊有导热翅片，以增加产出气与料斗之间换热面积，降低产出气的温度，提高气化炉的热效率。 完全燃烧时的理论空气用量然后按照当量比0.25—0.3计算实际所需的空气用量V′ V=(1 /0.21)*(1.866C+5.55H+0.7S-0.7O) 式中V——物料完全燃烧所需要的理论空气量，m3/㎏; C——物料中碳元素所占的比例，%； H——物料中氢元素所占的比例，%； O——物料中氧元素所占的比例，%； S——物料中硫元素所占的比例，%。
气化工艺各有千秋 1.常压固定床间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 目前我国氮肥产业主要采用的煤气化技术之一，其特点是采用常压固定床空气、蒸汽间歇制气，要求原料为准25～75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风放空气对大气污染严重，属于将逐步淘汰的工艺。 2.常压固定床无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 其特点是采用富氧为气化剂、连续气化、原料可采用?准8～10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合用于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术进行改进。 3.鲁奇固定床煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气。其产生的煤气中焦油、碳氢化合物含量约1%左右，甲烷含量约10%左右。焦油分离、含酚污水处理复杂，不推荐用以生产合成气。 4.灰熔聚煤气化技术 中国科学院山西煤炭化学研究所技术。其特点是煤种适应性宽，属流化床气化炉，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状灰渣排出。可以气化褐煤、低化学活性的烟煤
和无烟煤、石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是操作压力偏低，对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待进一步解决。此技术适合于中小型氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5.恩德粉煤气化技术 属于改进后的温克勒沸腾床煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料煤不粘结或弱粘结性，灰分<25%～30%，灰熔点高、低温化学活性好。在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉，已投产的有16台。属流化床气化炉，床层中部温度1000～1050℃。目前最大的气化炉产气量为4万m3/h半水煤气。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力低，产品气中CH4含量高达1.5%～2.0%，飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决。此技术适合于就近有褐煤的中小型氮肥厂改变原料路线。 6.GE水煤浆加压气化技术 属气流床加压气化技术，原料煤运输、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化简单，安全可靠、投资省。单炉生产能力大，目前国际上最大的气化炉投煤量为2000t/d，国内已投产的气化炉能力最大为1000t/d。设计中的气化炉能力最大为1600t/d。对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。但要求原料煤含灰量较低、还原性气氛下的灰熔点低于1300℃，灰渣粘温特性好。气化系统不需要外供过热蒸汽及输送气化用原料煤的N2或CO2。气化系统总热效率高达94%～96%，高于Shell干粉煤气化热效率（91%～93%）和GSP干粉煤气化热效率（88%～92%）。气化炉结构简单，为耐火砖衬里，制造方便、造价低。煤气除尘简单，无需价格昂贵的高温高压飞灰过滤器，投资省。国外已建成投产6套装置15台气化炉；国内已建成投
实验日期 2015.5.29 成绩 同组人×××（2）、×××（3）、×××（4）、×××（5）、×××（6）闽南师范大学应用化学专业实验报告题目：连续均相反应器停留时间分布的测定 12应化1 ××12060001××B1组 0 前言 实验目的：1,、了解管式反应器的特点和原理；2、掌握脉冲示踪法测定管式反应器和釜式反应器内物料停留时间分布测定和数据处理方法；3、掌握活塞管式反应器和全混流反应器内物料的停留时间分布密度函数E(t)和停留时间分布函数F(t)的特点及其数学特征；4、学会用理想反应器的串联模型来描述实验的流动性。[1] 实验原理：由于反应器内流体速度分布不均匀，或某些流体微元运动方向与主体流动方向相反，因此使反应器内流体流动产生不同程度的返混。在反应器设计、放大和操作时，往往需要知道反应器中返混程度的大小。停留时间分布能定量描述返混程度的大小，而且能够直接测定。因此停留时间分布测定技术在化学反应工程领域中有一定的地位。 停留时间分布可用分布函数F（t）和分布密度E（t）来表示，两者的关系为： 测定停留时间分布最常用的方法是阶跃示踪法和脉冲示踪法。阶跃法： 脉冲法： 式中：C(t)——示踪剂的出口浓度。Co——示踪剂的入口浓度。[2] Vs———流体的流量Qλ——示踪剂的注入量。
由此可见，若采用阶跃示踪法，则测定出口示踪物浓度变化，即可得到F（t）函数；而采用脉冲示踪法，则测定出口示踪物浓度变化，就可得到E（t）函数。 1 实验方案 1.1 实验材料 三釜串联反应器 1.2 实验流程与步骤 实验流程图： 实验步骤： （1）准备工作 ②饱和KNO3液体注入标有KNO3的储瓶内。 ②连接好入水管线，打开自来水阀门，使管路充满水。 ③查电极导线是否正确。 （2）操作 ①打开总电源开关，，开启水阀门，向朝内注水，将回流阀开到最大，启动水泵，慢慢打开进水转子阀门通过“管式/釜式”阀门转向“釜式”一侧，直管坏了，只做三釜串联反应实验，调节水流量维持在30-40L/h之间的某值，直至釜1内有少量水，并能正常流出。 ②开启电磁阀开关和电导仪总开关。 ③“示踪剂/清洗水”阀门转向示踪剂一侧。
课程设计报告 （2014-2015年度第二学期） 名称：新能源热利用与热发电原理与系统课程设计题目：小型家用生物质气化炉设计 院系：生化学院 班级：新能源1121 学号： 111111111111 学生姓名： 11111 指导教师： 1111 设计周数：第18周 成绩： 提交日期：2015年7月3日
一．课程设计目的与要求 1.设计目的 通过小型生物质气化炉设计练习，掌握气化炉的选型、参数设计的原理和方法。 2.设计任务 设计一个小型家用生物质气化炉， 如右图。主要技术指标如下：(1) 点火 起动时间：<3min；(2) 气化炉运行稳 定，一次加料后持续稳定燃烧时间：≥ 3.5h；(3) 气化效率：≥75％；(4) 热 效率：≥90％；(5) 燃气热 值：>6000kJ/N ；(6) 产气量：≥1.5 /kg，可供农户一天的炊事使用；(7) 封火时间:≥12h。 3.设计要求 独立撰写设计报告，正文不少于5000字。
二. 设计内容 1 绪论 1. 1 秸秆气化炉的发展前景 随着我国经济水平的提高，中国农民的收入也大步增高。因次许多农民告别了烟熏火燎的日子，利用电饭煲、电饭锅等进行做饭烧水。这种能源利用方式的改变使他们过上了更加方便、文明和卫生的生活。然而，要完全依靠电力来保证8亿农民的生活需求，则是国力和环境的承重负担。我国生物质资源的大量浪费和农村商品能源的大量需求逐年增大的局面，引起政府和社会的关注。我国绝大多数农村和小城镇居民，能源消耗量的80%以上是直接燃烧生物质能而得到的。这种产能方式不仅利用率低下，而且对环境有很大的危害。所以迫切需要一种将生物质能转化为清洁能源的装置。秸秆气化炉就是这样一种装置。它以农作物秸秆、农林废弃物为主要气化原料。气化炉的生产成本不高，而是用成本更低。该技术在农村的应用前景极其广阔，在改变农村传统饮炊习惯，减少农民开支，提高农民生活质量等方面具有较大的推广价值。 1. 2 秸秆气化炉的工作原理 气化炉是根据有机物的热解原理，是炉内的生物质在一定温度和氧气条件下充分裂解为可燃性气体。只需要点燃炉内生物质即可产生高温，在缺氧的环境下，生物质裂解为甲烷、氢气、一氧化碳等可燃气体。燃气自动导入分离系统执行脱硫、脱尘、脱水蒸气等净化程序，产生优质燃气。燃气通过管道出送到燃气灶，点燃（亦可电子打火）即可使用。 2 各种炉型结构及特点 2.1 固定床气化炉的结构及特点 2.1.1 上吸式气化炉 气化炉内部是气化各层的反应区，外层是保温层，炉顶为进料口，炉底设有除灰口。保温层由珍珠岩加耐火水泥等保温材料填充，这样在保证反应区温度的同时，又可以降低气化炉外壁的温度，保证使用安全，减少热量的散失，并延长封火时间。 优点：
煤气化工艺流程（德士古气化炉） 煤气化工艺流程 一、制浆系统 1、系统图 二.、 ■-——一 1 ' — 輛”：牛 卜阳⑥乱一 一詡炸一小 s ------ 酬加| 2、工艺叙述 由煤贮运系统来的小于10mm 勺碎煤进入煤贮斗后， 经煤称量给料机称量送入 磨机。30%的添加剂由人工送至添加剂溶解槽中溶解成 3%勺水溶液， 由添加剂溶 解槽泵送至添加剂槽中贮存。 并由添加剂计量泵送至磨机中。在添加剂槽底部设 有蒸汽盘管，在冬季维持添加剂温度在20--30?，以防止冻结。 工艺水由研磨水泵经磨机给水阀来控制送至磨机。煤、工艺水和添加剂一同送 入磨机中研磨成一定粒度分布的浓度约 59%-62治格的水煤浆。水煤浆经滚筒筛滤 去3mm 以上的大颗粒后溢流至磨机出料槽中，由磨机出料槽泵送至煤浆槽。磨机出 料槽和煤浆槽均设有搅拌器，使煤浆始终处于均匀悬浮状态。 2、工艺叙述 来自煤浆槽浓度为59%-62%勺煤浆，由煤浆给料泵加压，投料前经煤浆循环阀 循环至煤浆槽。投料后经煤浆切断阀送至德士古烧嘴的内环隙 空分装置送来的纯度为99.6%的氧气经氧气缓冲罐，控制氧气压力为 6.0~6.2MPa ，在准 、气化炉系统 1、系统图 1滋冷重一
备投料前打开氧气手动阀，由氧气调节阀控制氧气流量经氧气放空阀送至氧气消音器放空。投料后由氧气调节阀控制氧气经氧气上、下游切断阀送入德士古烧嘴。 水煤浆和氧气在德士古烧嘴中充分混合雾化后进入气化炉的燃烧室中，在约 4.0MPa 1300?条件下进行气化反应。生成以CO和H为有效成份的粗合成气。粗2 合成气和熔融态灰渣一起向下，经过均匀分布激冷水的激冷环沿下降管进入激冷室的水浴中。大部分的熔渣经冷却固化后，落入激冷室底部。粗合成气从下降管和导气管的环隙上升，出激冷室去洗涤塔。在激冷室合成气出口处设有工艺冷凝液冲洗水，以防止灰渣在出口管累积堵塞，并增湿粗合成气。由冷凝液冲洗水调 3节阀控制冲洗水量为23m/h。 激冷水经激冷水过滤器滤去可能堵塞激冷环的大颗粒，送入位于下降管上部的激冷环。激冷水呈螺旋状沿下降管壁流下进入激冷室。 激冷室底部黑水，经黑水排放阀送入黑水处理系统，激冷室液位控制在50--55%在开车期间，黑水经黑水开工排放阀排向真空闪蒸罐。 在气化炉预热期间，激冷室出口气体由开工抽引器排入大气。开工抽引器底部通入蒸汽，通过调节预热烧嘴风门和抽引蒸汽量来控制气化炉的真空度，气化炉配备了预热烧嘴。 三、合成气洗涤系统 1、系统图 2、工艺叙述 从激冷水浴出来饱和了水汽的合成气进入文丘里洗涤器，在这里与激冷水泵 送出的黑水混合，使合成气夹带的固体颗粒完全湿润，以便在洗涤塔内能快速除去。 水蒸汽和合成气的混合物进入洗涤塔，沿下降管进入塔底的水浴中。合成气向上穿过水层，大部分固体颗粒沉降到塔底部与合成气分离。上升的合成气沿下降管和导气管的环隙向
实验一 填充管式反应器 液体停留时间分布及其流动模型参数的测定 一、实验目的 当流体(气体或液体)流经填充层进行均相反应，或者流体通过固体颗粒层(固定床)进行非均相反应或非均相催化反应时，由于各种原因造成流体质点在反应器内停留时间不一，形成不同的停留时间分布。不同的停留时间分布直接影响反应结果，如反应的最终转化不同。填充管式反应器或固定床反应器均可视为连续流动的管式反应器，其理想流动模型为活塞流模型。这类反应器的理想流动模型能够的检验，实现理想流动的边值操作条件的确定，以及非理想流动反应器的流动模型和模型参数的确定，都应先通过实验测定流体流经反应器的停留 时间分布。 停留时间分布的实验测定方法通常用两种方法：脉冲激发——响应法和阶跃激发——响应法。本实验以水为主体流体，以氯化钾饱和溶液为示踪剂，采用脉冲输入的方法测定流体流经填充层或固定床层的停留时间分布。这种方法不仅用于检验或确定填充管式均相反应器和固定床均相反应器的流动模型，也适用于填料塔等传质设备。 通过本实验掌握一种测定停留时间分布的实验技术，同时初步掌握对流体流经固体颗粒层这类是设备的流动模型检验和模型参数的实验测定方法。毫无疑问。通过实验对于数学模 型方法和流动模型等方面的有关概念，原理和方法会有更深入的理解。 二、实验原理 采用脉冲激发——响应法测定停留时间分布的实验方法，是当主流流体以恒定的体积流率流经具有一定堆积的填充层时，在反应器如口出瞬时脉冲注入一定量的示踪剂，与此同时在反应器出口处检测示踪物浓度与时间的关系曲线，即t t c -)(曲线，并可转化为停留时间 分布密度与时间的关系曲线，即t t E -)(曲线。 由停留时间分布实验曲线可以定性地诊断流体流经反应器的流动状况。停留时间分布属于随机变量的分布，概率上还可以定量地用数字特征加以描述，表征这种随机分布的数字特 征主要是数学期望和方差。 (1) 停留时间分布的数学期望，t ) 随机变量的数学期望也就是该变量的平均数。流体流经反应器停留时间分布的数学期 望也就是停留时间的平均值。停留时间分布数学期望的定义式为 ? ?∞∞ = 0)()(dt t E dt t tE t ) (1)
LPG气化炉的选型与设计 2003-8-8 摘要：介绍LPG气化炉在实际运行工况中，其实际供气量随LPG气质、气化炉工作压力的变化而变化，并绘制了LPG气化炉供气量在不同气质，情况下随工作压力变化的曲线图。 关键词：LPG气化炉；气质；工作压力；实际供气量 1 引言 目前国内LPG气化炉主要采用两种加热方式，即电加热式和热水加热式。其中，热水加热式又分为热水循环式和明火水浴式。 LPG气化炉运行工况随各地LPG气体组分、气象条件的不同而不同，而气化炉样本中所提供的气化量是在一定气体组分、温度和压力下标定的。因而 在气化炉的设计与选型中，当地LPG气体组分及气象条件下气化炉的实际供 气能力须重新核算，才能既满足供气量需求而又经济合理。 2 气化炉的工作原理 气化站强制气化多采用等压强制气化。如图所示1，利用储罐1内LPG 自身的压力将液态LPG送人气化炉2中，液态LPG在气化炉中等压气化，气 态LPG经过调压器减压后，送人输气管网。 3 气化炉的选型计算
在气化炉选型与计算中，仅仅只计算实际LPG组分与样本气体组分的气化潜热的比值，从而得出气化炉的实际供气量是不够的。这种计算是基于两种组分气体吸收的热量相等这个前提条件，而在实际的换热过程中(如图2)，换热量即热媒释放的热量(LPG吸收的热量) Q=K·F·Δt (1) 式中：Q—换热量 F—换热面积 Δt—温差 对于同一类型的气化炉可以建立如下的数学模型：
①在达到最大气化量时，气化炉的换热面积F为常数。 ②气化炉的换热系数K为常数。 ③液态LPG从低温升至饱和态温度所吸收的热量远远小于液态LPG气化所吸收的热量，故该部分热量在计算中忽略不计。 可见，换热量Q与热媒和LPG的温差成正比，根据气化炉换热面积公式F=G·Δ i ／(K·Δt m ) (2) 式中：F —气化炉的换热面积，m2， G —气化炉气化量，Kg/h； Δ i —气化1KgLPG所需要的热量，Kcal/Kg。 Δ i =i 2 -i 1 ， (3) 式中：i 1 —进入气化炉时液态LPG的热焓，Kcal/Kg； i 2 —离开气化炉时气态LPG的热焓，Kcal/Kg； K—气化炉的总传热系数，Kcal/m2h℃； Δt m —热媒和LPG的平均温差，℃。 Δt m ＝[(t 1 －t 4 )＋(t 2 －t 3 )]/2 (4) 式中：t 1 、t 2 —载体进出口温度，℃， t 3 —操作压力下LPG开始沸腾的温度，℃： t 4 —LPG离开气化炉时的过热温度，℃。 由公式(2)知：气化炉供气量 G ∝Δt m /Δi 由此可见，同一型号气化炉的供气量与工作状态有密切关系。即 G=f(t 热媒 ，t LPG进口 ，t LPG出口 ，丙烷、丁烷组分比) =f(t 热媒 ，P 气化炉 ，t LPG出口 ，丙烷、丁烷组分比)
D#气化炉安全逻辑系统 一、常识介绍 1、常用的几个逻辑符号 与（AND)：相当于乘法，输入都是“1”时，输出为“1” 或(OR)：相当于加法，输入只要有一个为“1”，输出就为“1” 非(NOT)：输出与输入相反 通电延时闭合(DI)：输入变为“1”后，延时一定时间后输出为“1” 断电延时断开(DT)：输入变为“0”后，延时一定时间后输出变为“0” 正脉冲：输入变为“1”的瞬间，输出有一个瞬间（长短可以设定）的“1” 负脉冲：输入变为“0”的瞬间，输出有一个瞬间（长短可以设定）的“1” RS触发器：有多种输出方式，常用的是当“S”端为“1”，“R”端为“0”时，输出为“1”；当“S”端为“0”，“R”端为“0”时，输出保持原状态；当“R”端为“1”时，不论”S”端为什么，输出都为“0”。 二、安全系统复位 1、复位条件： （1）气化炉合成气出口温度＜ 258℃ （2）安全系统运行开关须首先动作 （3）气化炉压力＜ 0.6MPa （4）高压氮气压力须大于设定值6.0MPa 2、按下复位按钮 3、复位的作用效果 （1）安全各系统阀门回到初始位置 （2）允许控制室信号能送到现场遥控阀门，使之能进行调试（FV-1303A/B/C/D、FV-1305A/B/C/D、HV-1303A/B/C/D） （3）允许HV-1401能动作 （4）煤浆能够建立循环 （5）氧流量能建立放空 三、安全系统的调试
1、安全系统空试条件 （1）气化炉合成气出口温度投旁路（至少两个） （2）激冷室液位投两个旁路（至少两个） （3）每个烧嘴的氧气流量投旁路 （4）每个烧嘴的煤浆流量投两个旁路（至少两个） （5）联系仪表计算机班人员每台高压煤浆泵分别置两个假信号 （6）检查洗涤塔出口压力PT-1401是否低于设定值，如果不满足条件投旁路（7）检查氮气流量FT-1318是否高于设定值，如果不满足投旁路 （8）其他各项工艺条件满足 2、安全系统各阀门动作顺序时间统计（见表1） 表1安全系统各阀门动作顺序时间统计 四、开车条件 1、高压氮气压力≥ 8.0MPa 2、仪表空气压力≥ 0.55MPa（虽然没有投联锁，但是仍须注意） 3、氧气流量≥ 4000Nm3/h 4、煤浆循环建立≥ 9m3/h