【正文】 溫、水凈化處理、焦油分離。離開氣柜的燃?xì)馔ㄟ^敷設(shè)在地下的塑料管網(wǎng)分配到系統(tǒng)中的每一用戶。 CH4： CH4在氣化氣中是含量最大的可燃?xì)饨M成成分，同 H2一樣，它也受到氣化爐種類，氣化原料，物料含水量的影響。表 5說明了生物質(zhì)燃料種類不同，其氣化所產(chǎn)灰分的變化。進(jìn)料系統(tǒng)包括生物質(zhì)進(jìn)料、空氣進(jìn)料、水蒸氣進(jìn)料及其控制系統(tǒng)。 圖 1 氣化反應(yīng)過程原理 13 氣化過程包括三個(gè)階段：干燥、干餾、氧化和還原。（ 2）地區(qū)分布不平衡，一半以上的秸稈資源集中在四川、河南、山東、安徽、江蘇、湖南、浙江、湖北等 9個(gè)省，廣大的西北地區(qū)和其它省區(qū)秸稈量較少。 秸稈資源 秸稈是農(nóng)作物的剩余物，它是小麥、玉米、水稻等綠色植物在太陽輻射能的作用下吸收空氣中的二氧化碳和土壤的水分進(jìn)行光合作用轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而固定下來的一 種生物質(zhì)能源。 生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位。據(jù)估計(jì)，植物每年貯存的能量約相當(dāng)于世界主要燃料消耗的 10倍；而作為能源的利用量還不到其總量的 l%。水能、風(fēng)能、潮汐能等可再生能源，雖然理論上是取之不盡，用之不竭的，但可經(jīng)濟(jì)開發(fā)的量并不大。但是，如如何進(jìn)一步提高氣化氣熱值等問題也有待于解決。繼續(xù)提高氣流速度，全部微細(xì)顆粒被吹起而懸浮于氣流之中，但不被吹出。其缺點(diǎn)是：由于爐內(nèi)的氣體流向是自上而下的，而熱流的方向是自下而上的，致使引風(fēng)機(jī)從爐柵下抽出可燃?xì)庖馁M(fèi)較大 的 6 功率，出爐的燃?xì)庵泻休^多的灰分，出爐的可燃?xì)獾臏囟容^高，須用水對(duì)其進(jìn)行冷卻。生物質(zhì)燃?xì)獾娜紵栌脤Ｓ玫脑罹?。利用生物質(zhì)氣化發(fā)電既可以生產(chǎn)電能，同時(shí)也使農(nóng)村廢棄物得到了有效處理，因而不但有良好的社會(huì)效益，也減少了處理這些廢棄物時(shí)造成的環(huán)境污染。去除可燃?xì)怏w中的灰分、焦油等雜質(zhì)，通過供氣系統(tǒng)將其送入農(nóng)戶家中，使用時(shí)打開閥門，點(diǎn)燃燃?xì)庠罹?，就可以燒水做飯了。生物質(zhì)氣化技術(shù)的用途與城市管道煤氣相同，燃燒穩(wěn)定、熱效率高、適用于炊事、取暖、鍋爐等。 目前，世界能源格局是以石油、天然氣、煤炭等常規(guī)能源為主，包括水能風(fēng)能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮?、核能、氫氣能、生物能等能源在?nèi)的多種能源并存的狀況。 2 Abstract It designs to be author in through to read and collect about gasification respect materials and go on foundation that visit to gasification stove material object a large amount of originally, To principle, straw of gasification, craft course , parameter choose, influence factor and gasification angry harmful impurity get rid of method ,etc. make more detailed argumentation. Meanwhile, I is it bine of our country reality of countryside design the sucking type straw gasification stove of downing to proceed from the reality, have put forward one39。s own corresponding view. Key word: Bionass。就煤、石油、天然氣、地?zé)崮?、核能等能源來說，不僅儲(chǔ)量、開發(fā)量有限，而且是不可再生能源。該技術(shù)在農(nóng)村的應(yīng)用前途極其廣闊，實(shí)現(xiàn)了“一人燒火，全村用氣”的要求。 生物質(zhì)秸稈氣化技術(shù)是 90年代初期在我國(guó)發(fā)展起來的，但由于其具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。 3 生物質(zhì)秸稈氣化系統(tǒng)及設(shè)備 秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)介紹 秸稈氣化集中供氣系 統(tǒng)基本模式為：以自然村為單元，系統(tǒng)規(guī)模為數(shù)十戶至上千戶，系統(tǒng)由三部分組成：秸稈的氣化機(jī)組，燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)和用戶燃?xì)庀到y(tǒng)。經(jīng)過氣化，每公斤秸稈能產(chǎn)約2m3可燃?xì)猓粦?4口之家每天需燃?xì)饧s 5— 6 立方米，燃?xì)獬杀炯s 。（其工作原理如下圖所示） 圖 2 上吸式氣化爐工作 原理圖 生物質(zhì)原料由爐頂加料口投入料爐內(nèi)，作為氣化劑的空氣也由進(jìn)料口進(jìn)入爐內(nèi)。此時(shí)即為 “流化床 ”狀態(tài)，氣化介質(zhì)和顆粒料充分混合，具有流體的性質(zhì) 。同時(shí)，將氣化氣罐裝，以便于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，也是一個(gè)非常值得研究的課題。單單依靠這些能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。這些未加以利用的生物質(zhì)，為完成自然界的碳循環(huán)，其絕大部分由自然腐蝕 將能量和碳素釋放回到自然界中。 生物質(zhì)的利用對(duì)我國(guó)的發(fā)展有重大的意義：我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，又是一個(gè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的國(guó)家， 21世紀(jì)將面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。據(jù)不完全估計(jì)，全世界每年可產(chǎn)生近 20億噸秸稈，作為農(nóng)業(yè)大國(guó)的中國(guó)，每年秸稈產(chǎn)量也有近 7億噸，其中產(chǎn)量最大的是稻秸，占總量的 %，主要分布在中南（如湖南、湖北、廣東、廣西）和華東地區(qū)（如江蘇、江西、浙江和安徽）及西南的部分省份（如四川等），其次是玉米秸，占總量的 %，主要分布在東北和華北（如河北、內(nèi)蒙古等）地區(qū)的各省及華東（如山東）和中南（如河南）的部分省份，小麥占總量的 %，主要分布在華東（如山東、江蘇、安徽）和中南（如河南）及華北（如河北）等地區(qū)，豆類秸稈占總量的 %，薯秧類占總量的 3 .47%，油料占總量的 %[1]。（ 3）種類集中，水稻、小麥、玉米秸稈產(chǎn)量占總量的 %。實(shí)質(zhì)上是 燃料 的燃燒過程，下面就重點(diǎn)闡述 燃料 的燃燒過程。氣化氣體凈化系統(tǒng)主要是除去產(chǎn)出氣體中的固體顆粒，可冷凝物及焦油，常用設(shè)備有旋風(fēng)分離器，水浴清洗及生物質(zhì)過濾器。 燃?xì)獬煞? H2 CH4 O2 CO CO2 % 15 20 20 12 15 表 4 不同原料氣化氣中灰分的含量 生物質(zhì)物料 木材 玉米秸稈 玉米芯 麥秸 棉柴 稻秸 灰分 % 3 1623 熱值：它是用來衡量每單位立方米氣體燃燒所放出熱量的多少。對(duì)于下吸式氣化爐而言，進(jìn)風(fēng)量的大小和喉口直徑大小及有無均對(duì) CH4含量有很大關(guān)系。用戶打開燃?xì)庥镁叩拈y門，就可以方便地使用燃?xì)狻? 第二部分貯氣柜。目前所用的氣化爐有上吸式氣化爐，下吸式氣化爐和流化床式氣化爐 上吸式氣化爐 物料自爐頂加料口投入爐內(nèi)，氣化劑由爐底部進(jìn)氣口進(jìn)入爐內(nèi)參加反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的氣化氣至下而上流動(dòng)，由可燃?xì)獬隹谂懦觥? 影響下吸式氣化爐產(chǎn)氣質(zhì)量的因素 下吸式氣化爐產(chǎn)氣系統(tǒng)是由下吸式氣化爐、粉塵焦油處理系統(tǒng)、羅茨風(fēng)機(jī)、貯氣柜等幾部分組成。 （ 3）物料的干濕度、顆粒大小和密度對(duì)產(chǎn)氣效果影響很大 下吸式氣化爐對(duì)物料含水量要求一般在 20%左右，低于 10%時(shí)，燃?xì)庵?H CH4含量減少，熱值下降；高于 30%時(shí)，則產(chǎn)氣不夠，甚至不產(chǎn)氣，而焦油含量卻時(shí)顯升高。此時(shí)即為 “流化床 ”狀態(tài)，氣化介質(zhì)和顆粒料充分混合，具有流體的性質(zhì) 。內(nèi)部耐火泥選用 可塑性耐火泥 （見表 6）。連接邊的兩外露棱邊需進(jìn)行 45 度的倒角，以避免在安裝和使用過程中劃傷工人。 （ 8）在爐筒表面涂以鋼結(jié)構(gòu)耐熱防銹漆 。最后焊接于與爐子上面平齊處。 （ 8） 將直徑 1210mm 厚 30mm 的圓形球墨鑄鐵底板焊接于距上聯(lián)結(jié)平面 1650mm 處。 （ 12） 在爐筒表面涂以鋼結(jié)構(gòu)耐熱防銹漆。 噴嘴的加工： （ 1）在鑄模上用 鑄鐵澆鑄出高 330mm大端孔徑 50mm小端孔徑 40mm 壁厚為 5mm的帶 24 部分裝配錐度的半通管。 氣化爐的裝配（圖見附件 6） （ 1）將噴嘴安裝于爐橋的噴嘴基座之上，安裝的時(shí)候需在重合部分的內(nèi)外表面間填 以陶瓷織維棉（見表 7），增加安裝的密封性。因此，在可燃?xì)廨斔凸芫W(wǎng)中，每隔一定距離要設(shè)一個(gè)集水井以便將冷凝水排出。 C時(shí)焦油的產(chǎn)量最高，通過對(duì)不同加熱溫度和停留時(shí)間下氣體中焦油的含量的研究表明，隨溫度的升高和停留時(shí)間的增加，焦油的含量會(huì)明顯地減少。目前，國(guó)內(nèi)的一些氣化站在噴淋水中加入一定量的堿，這不僅提高了焦油的去除率，還減少了焦油酸或硫化氫等酸性物質(zhì)對(duì)后續(xù)設(shè)備的腐蝕，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。在大中型氣化爐中逐漸被采用，現(xiàn)著重介紹這種除焦方法。 [13] ② 催化反應(yīng)器 催化過程是在一定的反應(yīng)條件下進(jìn)行的，在生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中，熱氣凈化技術(shù)本質(zhì)上可以分為兩個(gè)處理過程：氣化爐內(nèi)裂解和氣化爐外裂解。 C）條件下也未能達(dá)到 100%的焦油轉(zhuǎn)化率，且白云石作催化劑裂解生物質(zhì)焦油同時(shí)也存在一個(gè)很大的缺陷，即白云石的活性隨著反應(yīng)的進(jìn)行而很快降低，這種現(xiàn)象在流化床反應(yīng)器中尤其明顯。 旋風(fēng)分離器脫焦法 旋風(fēng)分離器脫焦油的原理是氣化氣沿切線方向進(jìn)入旋風(fēng)分離 器而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，氣 29 化氣中液體顆粒在離心力作用下被拋向器壁，并與器壁碰撞和摩擦而失去動(dòng)能，在重力作用下沉降下來，被凈化的氣化氣沿分離器軸向引出。 ③ 研究與之相適應(yīng)的燃?xì)鈨艋b置，形成配套合理、運(yùn)行方便、安全可靠的氣化機(jī)組，使送到用戶的燃?xì)庵薪褂偷入s質(zhì)降低到國(guó)家有關(guān)城市煤氣的標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)秸稈氣化機(jī)組的更新?lián)Q代。 7 秸稈氣化集中供氣經(jīng)濟(jì)效益分析及安全問題 秸稈氣化集中供氣經(jīng)濟(jì)效益分析 隨著科技的發(fā)展和政府的大力支持，近年來以固定床下吸式氣化爐為代表的秸稈氣化技術(shù)已在少數(shù)農(nóng)村地區(qū)得到推廣應(yīng)用，全國(guó)現(xiàn)在已建成秸稈氣化集中供氣 380多處，取得了良好的社會(huì)效益，但是也存在不少問題。 表 10 氣化站固定成本 品 種 理論發(fā)熱量 單價(jià) 比價(jià) 元 /MJ 管道煤氣 12500kJ/m3 /m3 液化天然氣 43000 kJ/m3 天然氣 35000 kJ/m3 柴油 42500 kJ/kg 汽油 44000 kJ/kg 電 3600 kJ/kWh 類別 費(fèi)用 (元 /日 ) 備注 設(shè)備折舊 投資利息 人員工資 正常維護(hù) 日常管理 合計(jì) （ 55） （ 16） 50 20 10 257（ 151） 設(shè)備費(fèi) 48萬元， 折舊期 10年 總投資 55萬元 年利息 按 3%計(jì) 3名工作人員 月薪僵計(jì) 1500元 32 表 11 氣化氣可變成本 （ 4）效益分析 以 400戶的供氣規(guī)模為例： ① 產(chǎn)出效益 如農(nóng)戶炊事用能完全依賴于秸稈燃?xì)猓瑒t一個(gè)四口之家日用氣量約為 5m3， 400戶共計(jì)日用氣 2022 m3，則氣化站日產(chǎn)氣值為 Q = 2022 = 500（元） 日成本 W1 = 257+87 2 = 431（元） 如國(guó)家集體投入不計(jì)成本則日成本 W2 = 151+87 2 = 325（元） 日利潤(rùn) r1 = 500－ 431 = 69（元） 如國(guó)家集體投入不計(jì)成本則日利潤(rùn) r2 = 500－ 325 = 175（元） 年總利潤(rùn)（以 365天計(jì)） R1 = 69 365 = 25185（元） 國(guó)家集體投入不計(jì)成本則年總利潤(rùn) R2 = 175 365 = 63875（元） ② 盈虧平衡點(diǎn) 假設(shè)用氣量為 X1m3時(shí)氣化站既不虧損也不盈利，則稱此 X1為氣化 站的盈虧平衡點(diǎn)。 （３）設(shè)備泄漏、破損 加工制作質(zhì)量不高、選材不當(dāng)、防腐措施不 當(dāng)?shù)榷寄茉斐稍O(shè)備漏氣。 （ 2） 該項(xiàng)目具有良好的環(huán)境效益和社 會(huì)效益， 所以值得在我國(guó)農(nóng)村推廣。 [6]唐春福，王瑩 .各種生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn) .可再生能源 ,2022,（ 5）： 2427。 [14]Golob R， amanac of York； Henry Hot and Company， 1992. [15]Maggi R， Delmon beteen slow and flash pyrolysis oils from ，1994， 37（ 5）： 671676。在整個(gè)設(shè)計(jì)的完成過程中，胡明旭老師給予了我精心的指導(dǎo)，并還在百忙之中陪同我到永川萬壽鎮(zhèn)秸稈氣化站進(jìn)行氣化爐的實(shí)物參觀，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成。 [8]趙勇，任永志等 .影響下吸式氣化爐產(chǎn)氣質(zhì)量的原因及對(duì)策 . 可再生能源 ,2022，（ 4）： 3132。 （ 4）以將氣化氣罐裝的方法來拓寬其產(chǎn)品市場(chǎng)，是一個(gè)很好的研究方向。 （ 5）開爐時(shí)，示火孔引起爆炸 示火孔是用于檢驗(yàn)燃?xì)馐欠窈细?，燃?xì)饽芊裣驓夤裰信潘偷拈L(zhǎng)明點(diǎn)火孔。 為了不致于虧本經(jīng)營(yíng)，氣