Системные представления знаний в инвариантной структуре блочно-модульного содержания на примере темы «пространственные кривые». Совместное решение геометрических задач и задач визуализации с использованием компьютеров, страница 13

Рабочий процесс установки протекает следующим образом. Биомасса в виде топливных гранул или опилок накапливается в бункере загрузки 1 (см. рисунок 2). Из нижней части бункера биомасса забирается винтовым питателем и подаётся в верхнюю часть топки 2. В объёме топки биомасса под собственным весом по мере выгорания движется к подовой части топки 3. Для поддержания процесса горения в подовой части топки производится подача сжатого воздуха и, если необходимо, его подогрев. В объёме топки движение биомассы и воздуха происходит в противотоке. Образовавшийся генераторный газ из верхней части топки 2 подаётся в радиационный теплообменник 5, где охлаждается. Очистка генераторного газа от механических примесей происходит в циклонном аппарате 6. Удаление золы из подовой части 3 топки обеспечивается винтовым транспортёром 4. Для поддержания температуры охлаждающей жидкости используются два теплообменника жидкость-воздух 7. Нагнетание воздуха при работе установки обеспечивается за счёт работы воздуходувки 8.

 При проектировании установки газификации биотоплива было предусмотрено несколько режимов сжигания биомассы в зависимости от ее состава, влажности, размеров и других физических характеристик. Предусматривается слоевое сжигание, сжигание в псевдоожиженном слое, а так же в вихревом слое.

Для моделировании псевдоожижения спроектирована и изготовлена дополнительная лабораторная установка с учетом масштабного перехода по отношению к натурным условиям. Зернистый слой образован цилиндрическими древесными гранулами. Гранулы предоставлены Рыбинским заводом приборостроения. Форму гранул приближенно можно считать цилиндрической. Внешний вид гранул представлен на рисунке 3.

Насыпной зернистый слой материала заданной высоты H₀ продували воздухом при различных его расходах, вплоть до максимально достижимого, и измеряли  перепад давления на зернистом слое. Одновременно сквозь стеклянную стенку велось наблюдение за поведением зернистого слоя и по расширению слоя (увеличению его высоты) визуально фиксировались режимы псевдоожижения.

В опытах с H₀=400 мм и H₀=600 мм в режиме псевдоожижения расширение слоя и все процессы в нем происходят в пульсирующем режиме, с частотой порядка 2 Гц. При этом визуально наблюдался так называемый «поршневой режим», когда воздух прорывается сквозь частицы слоя не через образующийся канал, как при малых высотах, а как бы в виде «поршней», при прохождении которых происходит интенсивное перемешивание частиц слоя. Благодаря результатам моделирования получены обобщенные гидравлические характеристики зернистого слоя во всем диапазоне работы, включая режим  псевдоожижения.

Разработаны программы контроля и управления процессами, протекающими в установке газификации биомассы, с графическим интерфейсом.

Комплекс термохимической газификации биомассы оснащается когенерационной установкой представляющей альтернативный источник тепловой и электрической энергии. Для решения задачи устойчивого воспламенения смеси генераторного газа и воздуха в цилиндре двигателя внутреннего сгорания была разработана плазменная система зажигания с контроллером, обеспечивающим регулирование длительности разряда и угла зажигания по каждому цилиндру в отдельности, а также свеча зажигания оригинальной конструкции.

Эффект достигнут за счет создания внешнего электрода свечи в виде сферической лунки. В соответствии с известными исследованиями структуры течения в сферических лунках была разработана конструкция свечи зажигания с кольцевым межэлектродным зазором, показанная   на  рисунке 4.

Таким образом, спроектированная и изготовленная установка газификации в комплексе с когенерационной установкой позволяет организовать процесс получения генераторного газа таким образом, что возможно применение практически любых видов биомассы. Это достигается за счет применения систем автоматизации и контроля протекающих процессов. Поэтапный способ разработки и корректировки трехмерных моделей сборок модульной конструкции установки показал свою эффективность и рекомендуется к применению в небольших творческих коллективах научно-исследовательских лабораторий вузов и в студенческих конструкторских бюро.