【正文】 法顆?；摇⒔固?、熱質(zhì)顆粒磨損、堵塞氣固分離、過濾、水洗堿金屬鈉、鉀等化合物高溫腐蝕冷凝、吸附、過濾氮化物主要是氨和HCN形成二氧化氮水洗SCR等焦油各種芳香烴等堵塞、難以燃燒裂解、除焦、水洗硫、氯HCL硫化氫腐蝕污染水洗化學(xué)反應(yīng)灰分：在反應(yīng)進(jìn)程中，大部分灰分由爐柵落入灰室，可燃?xì)庵械幕覊m經(jīng)旋風(fēng)分離器被除掉，將收集的灰分進(jìn)一步處理，可以加工成耐熱保溫材料，或是提取高純度的SiO2，當(dāng)然也可以用作肥料。（2）用四根鐵條以圖示尺寸進(jìn)行焊接。以供安裝噴嘴之用。（11）按圖上形狀和尺寸鑄造出灰孔和用以安裝出會(huì)孔蓋的基座。最后通過焊接方式安裝于上下底板之間。連接邊的兩外露棱邊需進(jìn)行45度的倒角，（3）將外徑1210mm內(nèi)徑1050mm寬30mm水箱下底板用球墨鑄鐵澆鑄出來。（7）在爐筒內(nèi)部搪以80mm厚的可塑性耐火泥。上層爐筒的加工：（1）用球墨鑄鐵在澆注模上直接澆注成高750mm外徑1350mm內(nèi)徑1210mm的圓筒，同時(shí)要將底部寬20mm高10mm的連接邊連同爐筒一次澆注出來。 在層式下吸式汽化爐內(nèi)，氧化反應(yīng)與熱分解反應(yīng)在同一區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，這個(gè)區(qū)域是整個(gè)反應(yīng)過程的最高溫度區(qū)域，由于熱反應(yīng)是在比任何一種固定氣化爐都高的溫度下進(jìn)行，所以對(duì)操作者的要求較高，操作者要時(shí)刻注意爐況，保證爐內(nèi)不出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象，這樣產(chǎn)生的燃?xì)鉄嶂狄膊拍芟鄬?duì)較高。圖4 下吸式氣化爐 流化床氣化爐流化床氣化爐結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備投資較多。如進(jìn)風(fēng)量小，則造成缺氧燃燒，反應(yīng)溫度低，氧化還原反應(yīng)均不充分。煤氣從還原層排出。以空氣和水蒸氣同時(shí)鼓風(fēng)而得到的混合氣體應(yīng)用最廣，故一般所謂氣化爐煤氣即指混合煤氣而言。 (2) 氣化爐 即氣化的反應(yīng)室，被粉碎的秸稈在這里進(jìn)行受控燃燒和還原反應(yīng)，發(fā)生爐產(chǎn)生的燃?xì)猓写罅康慕褂秃突曳?，?yīng)對(duì)其進(jìn)行凈化處理。氣化器、燃?xì)鈨艋骱惋L(fēng)機(jī)組成了秸稈氣化機(jī)組。另外氣化爐的種類不同，同種物料參與氣化反應(yīng)所產(chǎn)生的焦油量也不相同，H2：H2是氣化氣中可燃成分之一，在氣化氣中的含量占15%左右，它含量的多少直接影響到氣化氣熱值。氣化爐的不同種類也對(duì)它的產(chǎn)生量有重要影響。其中前兩種適用于木材或木屑的熱解；后一種適用于作物（如玉米、棉花等）秸稈的氣化。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。（3）種類集中，水稻、小麥、%。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)大國的中國，每年秸稈產(chǎn)量也有近7億噸，其中產(chǎn)量最大的是稻秸，%，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，%，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，%，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)，%，薯秧類占總量的3 .47%，%[1]。生物質(zhì)的利用對(duì)我國的發(fā)展有重大的意義：我國是一個(gè)人口大國，又是一個(gè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的國家，21世紀(jì)將面臨著經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。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。單單依靠這些能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。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。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) 。（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)。經(jīng)過氣化，每公斤秸稈能產(chǎn)約2m3可燃?xì)?，一?口之家每天需燃?xì)饧s5—6立方米。 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)。生物質(zhì)秸稈氣化技術(shù)是90年代初期在我國發(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。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。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。人類必須尋找到一種可經(jīng)濟(jì)開發(fā)、豐富、清潔的能源。低質(zhì)生物質(zhì)是以農(nóng)作物秸稈為主，還可以使用玉米芯、木屑、柴草等。生物質(zhì)氣化技術(shù)，就是生物原料在缺氧狀態(tài)下加熱反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換過程。目前國內(nèi)已經(jīng)成功開發(fā)了一些將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成可燃?xì)獾募夹g(shù)，采用固定床氣化的，其所產(chǎn)氣體的熱值則可獲得4—5MJ/m3，采用循環(huán)流化床氣化的，其所產(chǎn)生的氣體的熱值則可獲得7MJ/m3左右，而且中熱值氣化技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究在國內(nèi)也已取得了較好效果，如廣州能源研究所采用的氧氣氣化技術(shù)，其氣體熱值在10MJ—12MJ/m3之間。用戶打開燃?xì)庥镁叩拈y門，就可以方便地使用燃?xì)?。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?。（其工作原理如下圖所）圖3 下吸式氣化爐工作原理圖（見上頁） 流化床氣化爐流化床氣化爐結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備投資較多。生物質(zhì)氣化燃?xì)庵兴趾突曳值奶幚硎潜容^容易的，而焦油則是生物質(zhì)氣化應(yīng)用中危害最大的，需通過下面幾種方法清除：（1）水洗法；（2）過濾法；（3）催化裂解法；（4）靜電捕捉法；（5）旋風(fēng)分離器脫焦法。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。本文通過對(duì)生物秸稈氣化工程的參觀、研究、結(jié)合國內(nèi)外已發(fā)表的有關(guān)資料比較系統(tǒng)的講解了生物質(zhì)氣化原理、工藝流程、氣化裝置及氣化氣的凈化等問題，并設(shè)計(jì)了下吸式氣化爐。減少對(duì)礦物能源的依賴，保護(hù)國家能源資源，減輕能源消費(fèi)給環(huán)境造成的污染。%?，F(xiàn)將1999年中國秸稈農(nóng)作物資源量表（如表2）。 氣化原理生物質(zhì)氣化的基本原理是將生物質(zhì)原料加熱，生物質(zhì)原料進(jìn)入氣化爐后被干燥，伴隨著溫度的升高，析出揮發(fā)物，并在高溫下熱解，熱解后的氣體和炭，在氣化爐的氧化區(qū)與供入的氣化介質(zhì)（空氣、氧氣、水蒸氣等）發(fā)生氧化反應(yīng)并燃燒，燃燒放出的熱量用于維持干燥、熱解和還原反應(yīng)，最終生成了含有一定量CO、HCHCmHn的混合氣體，去除焦油等雜質(zhì)后即可燃用。這種方法改變了生物質(zhì)原料的形態(tài)，使用更加方便，而且能量轉(zhuǎn)化效率比固態(tài)生物質(zhì)的直接燃燒有較大的提高。3 秸稈氣化的參數(shù)及影響產(chǎn)氣質(zhì)量的因素分析 秸稈氣化參數(shù)及影響因素秸稈氣化氣的主要成分是CO、HCH4等的可燃?xì)怏w。表5 各種生物質(zhì)原料氣化后氣體的熱值燃 料 品 種氣體低位熱值 kJ/m3玉 米 秸5405棉 秸5790玉 米 芯5351麥 秸3967焦油： 焦油是生物質(zhì)氣化中不可避免的產(chǎn)物，它的生成量與溫度有很大關(guān)系，在500。下吸式氣化爐由于具有結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，產(chǎn)出氣的焦油含量低等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。生物質(zhì)燃?xì)獾娜紵栌脤Ｓ玫脑罹?。貯氣柜的結(jié)構(gòu)有外導(dǎo)架直升式、無外導(dǎo)架直升式、螺旋導(dǎo)軌式。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。如果喉口直徑過大或沒有喉口，就會(huì)使氧化層反應(yīng)不均勻，易使一部分未參與氧化反應(yīng)，空氣不進(jìn)入還原層，形成所謂的燒穿現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)出氣中可燃成分少、熱值低。反之亦反，不僅造成了能源浪費(fèi)，而且為后處理設(shè)備增加負(fù)擔(dān)。圖5 流化床5 下吸式秸稈氣化爐的設(shè)計(jì)說明該氣化爐為層式下吸式氣化爐，與一般常規(guī)下吸式氣化爐相比，它具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：爐頂不需密封，既是加料口，有是空氣（氣化劑）口；爐身僅由兩個(gè)直筒體組成的雙層爐體，方便加工、搬運(yùn)、安裝。產(chǎn)品規(guī)格表產(chǎn)品型號(hào)type單品單價(jià)備注KG可塑性耐火泥PA16S可塑性耐火泥3640kg/箱(1700176。（5）用4根長為480mm直徑40mm壁厚10mm的球墨鑄鐵管澆鑄成圖示形狀和尺寸，再將兩端切割成傾斜2030度角的斜截面。下層爐筒的加工：（1）用球墨鑄鐵在澆注模上直接澆注成高1650mm外徑1350mm內(nèi)徑1210mm的圓筒，同時(shí)要將上部寬20mm高10mm的連接邊連同爐筒一次澆注出來。（6）澆注水箱內(nèi)壁。（10）鑄造煤氣出口。（2）將9根外徑50mm內(nèi)徑40mm的鑄鐵管以圖示位置焊接于環(huán)形圈上。其下端70mm高的錐孔是用著和爐橋上的噴嘴安裝底座配合安裝之用。（4）用M10的連接螺釘連接安裝上下爐筒。 焦油 焦油的生成機(jī)理焦油生成于氣化過程中的熱解階段，當(dāng)生物質(zhì)被加熱到200。焦油的存在對(duì)氣化過程有許多危害：①氣化氣中含量一般占總量的5%—6%的焦油降低了氣化效率。圖7是焦油水洗設(shè)備示意圖。C）下進(jìn)行生物質(zhì)氣化，能把焦油分解成小分子永久性氣體。③ 催化劑的選用白云石：其基本組成是30%的CaO、21%的MgO、45%的CO2，同時(shí)還有少量的SiOFe2O3和Al2O3。鎳基催化劑：它是生物質(zhì)氣化凈化技術(shù)中研究最多的一種催化劑，在生物質(zhì)氣化爐內(nèi)添加白云石或堿金屬催化劑裂解焦油，同時(shí)在下游焦油裂解器中采用鎳基催化劑重整CH4和殘余的焦油并調(diào)整氣體產(chǎn)物的組分，是目前廣泛研究的技術(shù)，這能使生物質(zhì)焦油轉(zhuǎn)化率達(dá)100%，并可調(diào)整氣體產(chǎn)物而制備合成氣，鎳基催化劑因具有高的焦油轉(zhuǎn)化率，且價(jià)格昂貴而適于在氣化爐下游焦油裂解器中使用。圓筒式結(jié)構(gòu)簡單，阻力小，但焦油去除率低。生物質(zhì)氣化技術(shù)為廢棄的農(nóng)作物秸稈和蔗渣、中藥渣等工業(yè)垃圾的利用帶來了新出路，一方面可減輕秸稈直接焚燒產(chǎn)生的大氣污染，在已建的氣化集中供氣工程的村莊中，焚燒秸稈的現(xiàn)象已基本杜絕，另一方面，可解決蔗渣、中藥渣、糠醛渣等工業(yè)垃圾堆放、挖坑填埋等造成的環(huán)境污染，從而產(chǎn)生較大環(huán)境效益。[14]（1）項(xiàng)目投資建設(shè)秸稈氣化集中供氣站的投資主要有土建和設(shè)備兩個(gè)方面，土建資金大約需要5萬元，包括土地征用和站房建設(shè)，設(shè)備主要包括三部分：氣化機(jī)組、儲(chǔ)氣柜和輸氣管網(wǎng)，所需資金與供氣規(guī)模和農(nóng)戶密集程度有關(guān)，由此可知，如將前期費(fèi)用都包括在內(nèi)，建設(shè)一處供氣規(guī)模為400戶的氣化站總投資大約需要55萬元。 秸稈氣化供氣安全問題近幾年來，在農(nóng)作物秸稈過剩的地方相繼興建了秸稈氣化集中草藥供氣系統(tǒng)。熱備時(shí)，火焰熄滅，開爐時(shí)重新點(diǎn)燃，在氣體從不可燃到可燃之間的可爆階段，點(diǎn)燃它必然引起爆炸。（3）該項(xiàng)目技術(shù)發(fā)展時(shí)間短，技術(shù)上尚存在不少問題，尤其是如何提高煤氣的熱值和焦油的降低。[7]任永志，,2000，（4）：1618。37。[9],2001，（2）：2021。參考文獻(xiàn)：[1] 。（7）檢修燃?xì)庠O(shè)備時(shí)引起殘存氣爆炸檢修燃?xì)庠O(shè)備時(shí)，可能由于沒有把燃?xì)廒s盡，而在動(dòng)火時(shí)引起爆炸（8）供氣管網(wǎng)被損引起中毒、著火通到用戶的供氣管網(wǎng)，線路長，范圍大，一旦損壞，燃?xì)庑孤┖茈y及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)引起中毒事件或火災(zāi)。由于農(nóng)村管理水平及人員素質(zhì)等因素，農(nóng)村地區(qū)