木片气化炉风量配比自动控制系统的研究
1 国内外生物质气化应用的现状
1.1 国内生物质气化应用的现状
随着世界经济社会的发展，能源问题日益突出，世界各国开始限制煤炭、石油等常规能源的开采使用，而鼓励支持太阳能、风能、地热能及生物质能等新型能源利用技术的研发和应用。森林资源作为生物质能能源中的一种，凭借其资源总量大、环境污染小等优点备受各国重视。目前，世界森林覆盖率为30.6%，我国为23.04%，此外我国总人口数已达14亿，人均森林覆盖率与世界其他国家相比有着不小差距。总的来说，我国是个少林国家，森林资源严重短缺而需求量巨大。因此，在木材的生产加工过程中如何充分利用加工剩余物就成为一个迫切需要解决的问题，而通过气化炉将木材加工剩余物气化为可燃气是一种行之有效的方法。
我国生物质气化技术发展应用与欧美国家相比起步较晚，但经过几十年的发展，生物质气化技术取得了较大进步，也形成了一定规模的生物质气化产业。目前，已研制出多种以农作物秸秆、稻壳和木屑等为原料的固定床、流动床、气流床和回转窑炉等生物质气化炉及与之相配套的设备，但气化燃气工业锅炉等其他技术正处于起步阶段。生物质气化后的可燃气主要应用于发电以及乡村供气[1] 。在气化发电方面，已经成功研制出容量从400kW到10MW[2]的不同气化发电设备，且鉴于技术的成熟性以及设备的安全可靠性，中国生物质气化发电产业正逐步向产业化规模化方向迈进，已成为世界上中小型生物质气化发电应用最广的国家之一。与此同时，气化发电设备还出口至老挝、泰国等南亚地区，带动了当地相关产业的发展。在气化供气方面，主要在生物质资源丰富的乡村地区建立集中供热供气站，满足当地居民采暖用热、生活用气的需要，同时又减少资源浪费和降低环境污染。但是我国仍面临生物质气化效率较低，气化可燃气质量较差，气化炉燃料适应性较差等问题，这在一定程度上限制了我国生物质气化产业的发展。十二五以来，我国越来越重视气候变化、环境以及能源安全问题，及时出台了许多相关政策，充分利用各种有利条件加快解决突出矛盾和问题。因此，生物质气化应用技术符合时代潮流，仍具有较好的发展前景，值得科研人员继续深入研究探索。
1.2 国外生物质气化应用的现状
欧美等国家生物质气化技术起步较早，已攻克了较多关键性难题，积累了较为完善的经验和技术，研制出了多种达到工业化和商业化应用的生物质气化炉。与国内生物质气化行业相比，其产业规模大，生产自动化程度高，工艺复杂，并且与之相配套的产业和设施都较为完善。生物质气化产物一般用于发电、供热、窑炉以及合成液体燃料[3]，其中最主要应用于热电联产，可提高经济效益，降低对环境的污染。同时，受到国际粮食危机的影响，将生物质气化产物合成为液体燃料以减少对粮食消耗的技术备受国家重视。目前，生物质气化利用技术处于世界先进水平的国家有美国、德国、加拿大、瑞典和丹麦等。
2 木片气化炉风量配比自动控制系统研究的目的和意义
木材加工企业生产过程中产生的木材加工剩余物，经过一定处理后投入木片气化炉中产生可燃气，然后通过燃气轮机带动发电机去发电，这样即可节约资源又可增加企业收入。木片在气化炉中的气化是一个很复杂的过程，伴随着物理及化学上的变化，其气化反应总体上分为干燥、热解、氧化和还原四个阶段。在反应过程中会生成一氧化碳、氢气、甲烷等烷烃类碳氢化合物[4]，这些产物若逸出气化炉，不仅会存在爆燃等安全隐患，还会导致生产车间工作环境的恶化以及造成大气污染。因此，气化炉在运行过程中必须使其炉膛处于负压状态下，一般炉膛压力维持在-500帕~0帕。木片气化炉风量配比自动控制系统利用主控设备联锁控制鼓风机和引风机，根据炉膛中压力传感器测得的数据及时通过变频器调整鼓风机鼓风量和引风机引风量，保证气化炉时刻处于低负压状态，满足木片气化生产的需要。
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