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在中国科学院过程工程研究所做博士后的两年多时间里,主要完成了两部分工作。一是设计并建立了螺旋床快速热解装置,通过连续运转试验证实了螺旋床快速热解工艺的可行性,对设备结构和控制策略提出改进方案,总结了此类型设备的操作工艺。二是设计并建立了煤/生物质热转化平台的测控系统,主要内容简介如下:
工作一:螺旋床快速热解设备及工艺研究
课题组以煤拔头工艺为原理,以循环流化床技术为依托,在某热电厂建立了一套依托75t流化床锅炉的螺旋床快速热解中试装置,有力的推进了煤拔头技术的工业化进程。但是目前缺少此类型设备的运行经验,同时由于工业现场的客观条件以及经济、安全等方面的限制,也无法在现场设备上进行过多的调试。为了考察螺旋热解设备在高温条件下运行时部件的可靠性、可能出现的故障以及解决方案,制定设备的操作工艺,本研究设计并制造了一套实验室规模能够模拟工业生产流程的螺旋床快速热解设备。
经过一年左右的调试、改进和连续运转实验,确认了采用螺旋床进行煤快速热解方案的可行性,发现了螺旋热解设备结构和控制的薄弱环节,并针对这些问题提出了设备改造方案和必须遵循的操作规程;总结出了一套涵括运行准备、启动、热解、停车、故障处理等环节的螺旋床快速热解设备操作工艺;对螺旋床快速热解设备不同工况下煤快速热解液体产物的变化趋势进行了考察。并根据本套设备的运行调试经验,对某热电厂75t流化床锅炉螺旋床快速热解设备及操作工艺提出了改进意见。
一年来的运行和调试表明,螺旋床快速热解工艺可靠、运行过程可控性强,便于设备放大、投资成本低,维护方便,是一种极具工业可行性的低变质煤高效清洁利用手段。
螺旋床热解工艺采用螺旋实现物料进给、强制混合、输送等功能,对生物质、油页岩等不同性质物料具有较好的适应性,相信本套工艺和设备将在生物质能源、油页岩高效综合利用等领域得到进一步的应用和发展。
工作二:煤/生物质热转化平台测控系统
根据煤/生物质热转化平台的需求,设计并建立了一套构架合理、功能模块划分清晰、运行可靠、性价比较高的测控系统。以便实时获取煤/生物质热转化平台运行时各关键位置的工艺参数,为设备运行操作策略的制定、优化工艺参数的筛选以及设备故障原因的分析等提供基础数据。
系统由软硬件两部分构成,硬件系统主要包括传感器、变送器、数显表、多通道采集器以及上位机等,软件则采用Visual Basic6.0作为开发语言,MicrosoftAccess Jet作为数据库引擎,开发了具有数据采集、数据处理、单点及连续曲线显示、文件管理等功能模块的上位机测控软件。本系统具有以下特点:
1)利用变送器将不同类型传感器的信号统一变换为4-20mA标准直流信号,极大的方便了各测量点数据的传输和处理,直流信号也能够较好的避免线路压降影响信号传输的问题,使得线路布置更为灵活。
2)利用多通道数据采集器实现多点数据的快速采样,有效避免巡检方式的采样延迟问题,还可方便的指定重复采样次数,为上位机滤波操作提供基础数据。
3)数据采集器与上位机之间采用RJ45标准网线连接,信号强度高、抗干扰能力强,接线简单。
4)数据传输采用成熟的TCP/IP协议,数据包的封装和校验由windows系统自动完成,提高传输效率的同时还有效的保证了数据的完整性。
5)提供了友好的人机交互界面,系统参数显示直观、准确,操作简便。
6)数据库结构设计合理,数据导出灵活,具有良好的兼容性。
热转化平台连续运转测试表明,本套测控系统能够实时在线的实现温度、压力、流量等工艺参数的测量、变送、传输、存储及显示等功能,系统反应灵敏、测量结果可信、界面设计合理、参数曲线直观清晰、数据管理功能较为完备且具有较好的可扩充性,满足煤/生物质热转化平台运行控制的需要,达到设计目标要求。