张彪 许东来

（北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 北京 100124）

0 引言

生物质气化是生物质原料在高温不完全燃烧的条件下，以空气中的氧气、水蒸气等作为气化剂，经过一系列热化学反应，生成一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体的过程。 生物质气化过程复杂，大致分为4 个阶段：干燥、热解、氧化、还原。 在此过程中，炉温决定生物质气化速率和燃气品质。本文利用HYSYS软件模拟生物质气化过程， 利用MATLAB 软件建立的神经网络PID 控制器，MATLAB 利用HYSYS 中spreadsheet 实时对流股中的参数进行读取，并将读取的数据进行处理，同时将处理的结果写入流股中，控制空气和水蒸气进气量，进而控制气化温度，模拟氧化层和还原层的温度对热值的影响，并将模拟的结果与实验数据进行对比，验证模拟结果的准确性。 研究结果对生物质气化炉工业操作提供参考。

1 建立下吸式生物质气化炉仿真模型

下吸式生物质气化炉是原料从炉顶进入， 空气从氧化层通入，水蒸气从还原层通入，产生的可燃气体从炉底抽出。 气化炉的结构示意图如图1 所示。

图1 下吸式生物质气化炉的结构示意图

炉体内的物料根据反应阶段分为干燥层、 热解层、 氧化层、还原层。 干燥层：生物质原料在高温条件下失去水分，一般不发生化学反应。 热解层：高分子碳氢化合物受热分解为小分子物质，其主要成分是碳。 氧化层：热解过程分解的产物与空气中的氧气发生氧化反应并释放大量的热量， 为整个气化过程提供热量。……