Индустриальные информационные системы - 2013

г. Новосибирск, 24-28 сентября 2013 г.

Вильчек С.   Гаркуша В.В.   Квашнин А.Г.   Мишнев А.С.   Сторожев Ф.Н.   Яковлев В.В.  

Компоненты автоматизированной системы управления процессами переработки биомассы в тепло и энергоносители во вращающемся термохимическом реакторе

Докладчик: Квашнин А.Г.

В работе представлена разработка  компонентов АСУ ТП производства тепловой энергии и энергоносителей из углеродосодержащих материалов, включая биомассу и органические отходы, с применением запатентованного универсального способа переработки материалов в секционном аппарате барабанного типа – термохимическом реакторе (ТХР).
Новизна технологии состоит в том, что впервые в горизонтальном вращающемся устройстве барабанного типа удалось создать условия взаимодействия газообразных и жидких материалов с твердыми и жидкими практически во всем объеме загрузки, как в кипящем слое. В результате возможно в одном аппарате эффективно перерабатывать органические отходы различные по происхождению (сельское хозяйство и др.), по фазовому состоянию (твердые, жидкие), по влажности (до 50%), по зольности (до 90%), масштабировать оборудование от компактного, мощностью ~10кВт, до десятков мегаватт, вырабатывать разную продукцию (тепловая энергия, жидкие и газообразные энергоносители, включая синтез-газ). Эти преимущества обеспечиваются за счет конструктивных решений и решений по управлению процессами подачи сырья, сушки, термообработки, дожигания газов, рекуперации тепла, подачи холодного и горячего воздуха, охлаждения продуктов. Это определило важное направление исследований – разработку АСУ ТП переработки биомассы во вращающемся ТХР.
Начальным этапом создания АСУ ТП стала разработка систем регистрации основных технологических параметров: температур в аппарате, состава производимого синтез-газа, параметров воздушного потока.
Система регистрации температур, разработанная и изготовленная в КТИ ВТ СО РАН – это программно-аппаратный комплекс, состоящий из мобильной части, включающей 16 термопар, измеряющих температуру по длине ТХР с шагом по времени не более 8 сек, измерителя сигналов термопар с беспроводным интерфейсом передачи данных Bluetooth и встроенным блоком съемных аккумуляторов, и стационарной части – центрального вычислителя и АРМ оператора с контроллером сбора данных по радиоканалу по линии связи RS-485 (протокол ModBus RTU).
Состав производимого синтез-газа определялся с помощью разработанного ООО «Бонэр» газоанализатора, работающего на оптико-адсорбционном принципе измерений концентраций компонентов синтез-газа: СО, СО2, СН4, СН (С2-С5), Н2 и О2 в непрерывном режиме с выводом данных в реальном режиме времени на монитор компьютера и экспортом в Excel. Замеры скорости и объема встречного потока воздуха выполнялись портативным цифровым термоанемометром CEM DT-318 с крыльчаткой на гибком кронштейне в диапазоне скоростей 0.6…30.0 ±3% м/с.
Испытания модели ТХР общей мощностью 10 кВт при температурах переработки биомассы до 800 0С на Евсинской птицефабрике в Новосибирской области и анализ экспериментальных результатов замеров температур, состава синтез-газа и расхода воздуха позволили уточнить математические модели термохимических процессов, оптимизировать работу термохимического реактора.