上吸式生物质气化炉模糊控制系统研究

发布时间：2020-09-17 13:42

　　 近年来,随着能源需求的增加,以及环保等问题,清洁能源的开发越显重要。生物质气化技术作为清洁能源的一种,分布范围广、可以就地取材有着广大的发展前景。生物质气化过程中,因为其气化机理复杂,气化过程中可能会出现各种状况,对其反应过程难以建立完整的数学模型,传统的控制方案效果不理想,多数情况下以人工经验操作为主。人工手动操作设备在处理问题时,操作工往往带有主观性,对同一现象会做出不同的判断。同时长时间的监控仪器仪表数据导致疲劳,而产生的误操作,使得气化反应过程不稳定,轻则燃气热值较低,重则导致停炉情况出现。因此研究出一款合适的智能控制系统用来代替人工操作,可以保证系统的稳定运行,减少因操作工失误导致的安全事故发生,同时系统的稳定运行可以提升系统的经济效益,有利于推广使用。本文以广州白云区某厂的上吸式生物质气化炉为背景,提出了一种基于模糊控制的气化炉控制方案。论文首先阐述了生物质气化技术的发展需求,介绍了气化设备的发展过程以及气化设备控制系统的发展过程和研究现状,然后介绍了本文依托的生物质气化炉(广州白云区某厂)的系统结构及主要部件的工作原理。介绍了生物质气化过程的原理,分析了影响气化过程的几大因素,对控制系统进行了策略分析。针对现场实际存在的情况,选取合适的被控参数,提出了系统整体控制方案,使用变频调速技术可以实现对电机转速的有效控制,间接地控制空气供给量大小。其次,结合现场实际的需求及控制目标,设计了气化炉温度模糊控制系统。选择温度实际值与目标值的误差及其误差的变化率作为模糊控制器的输入,通过模糊控制器进行模糊推理后得出当前变频器需要增减的频率作为输出,来减小气化反应过程中的炉内温度波动。同时针对当量比是用来描述物料和空气供给量大小,采用连续缓慢进料的方式,使得进料速度跟随空气的供给量变化而变化。最后在MATLAB软件中的Simulink环境下对设计的生物质气化炉温度模糊控制系统进行了仿真,将其与传统PID仿真进行对比分析得知,本文的控制方法是有效、可行的。
【学位单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TK6;TP273.4
【部分图文】：

8图 2-1 上吸式生物质气化炉系统结构图Fig.2-1 Structure of the Upper Suction Biomass Gasifier System件的作用如下：出渣室：收集气化反应后的灰渣，同时进行液封保证炉体的密风室：改变由鼓风机送入空气的角度，使得空气分布均匀上升现象，导致气化效果不均匀。旋转炉排：通过自身转动搅碎灰渣使其顺利排出。鼓风机：气化反应空气的供给设备，通过变频器来改变自身实大小。炉膛：气化反应进行的地方，因为反应温度较高，防止烧穿炉火砖及水冷层。

图 2-2 生物质气化机理示意图chematic Diagram of Biomass Gasificat入，分别经过干燥层、热分解层剂从炉底进入在气化层（氧化层管道输送出去。要发生在气化炉的顶端，这一层的对生物质原料的水分进行分离的燃烧释放出的热量，这些热量在较高的温度下被蒸发出去，从气化产生气体中的部分热量，使料中的水分，都是在这一层被蒸

率增快 1~2 倍。两者之间可用如下规律表示：0ERTK K e 对燃气组分的影响下图 2-2 所示，2CO 含量随温度的增 900 C 时2CO 变化不再明显。同时，温度的增加还会造成加。大量研究表明，随着气化温度的升高，气体产量增中的可燃组分浓度增大，气体热值增大。这是因为气化反应，温度升高有利于还原反应的进行，而且温度升高[27]。应的观点来看，2H 的产生是吸热反应，所以提高温度,生，提高燃气中2H 的含量。但一味的提高炉温，增加氧碳的含量变多。同时对设备整体的稳定性、安全性要求

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本文编号：2820784