【文章內容簡介】 能產約2m3可燃氣，一戶4口之家每天需燃氣約5—6立方米。秸稈氣化工程從煤氣發(fā)生爐機組到用戶，全部工程主要有以下兩大部分：第一部分燃氣發(fā)生爐機組，機組主要由以下三部分組成：(1) 上料部分 經過粉碎達到一定要求的秸稈，經上料機送入氣化爐，上料機通常采用密封絞籠，對上料機的開啟和關閉，可以根據發(fā)生爐的用料要求，實現(xiàn)自動落料。 (2) 氣化爐 即氣化的反應室，被粉碎的秸稈在這里進行受控燃燒和還原反應，發(fā)生爐產生的燃氣，含有大量的焦油和灰分，應對其進行凈化處理。 (3) 燃氣的凈化 主要是清除氣體中的焦油和灰份，使之達到國家標準：＜10mg/m3。凈化系統(tǒng)由三個環(huán)節(jié)組成：氣體降溫、水凈化處理、焦油分離。 第二部分貯氣柜。它是儲存氣體的設備，主要用于燃氣氣源產量與供應量之間的調節(jié)。貯氣柜的結構有外導架直升式、無外導架直升式、螺旋導軌式。貯氣柜容積是根據用戶每天的總用氣量來考慮，一般地，貯氣柜的容量應占日供氣總量的40%—50%。 氣化爐是秸稈氣化的主要設備，氣化爐除由于原料不同而氣化產物有差異外，氣化時所吹入的氣體（空氣、氧氣或水蒸氣）的不同，所以產生的可燃氣體的成分也不同。以空氣和水蒸氣同時鼓風而得到的混合氣體應用最廣，故一般所謂氣化爐煤氣即指混合煤氣而言。氣化爐氣化過程的水蒸氣由燃料中所含的水分產生。在大型固定式氣化爐中，蒸汽還靠預熱的空氣帶入；在小型氣化爐，為了使結構簡單，水蒸氣的加入則是用滴水器來完成。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，氣化劑由爐底部進氣口進入爐內參加反應，反應產生的氣化氣至下而上流動，由可燃氣出口排出。上吸式氣化爐工作過程及優(yōu)缺點 這種氣化爐有三種優(yōu)點:一是熱解層和干燥劑用了還原反應后氣體的余熱，出口燃氣的溫度低，氣化爐最下層是氧化層，這里有充足的空氣供燃氣所用,底部的木炭可以得到充分燃燒，故氣化率較高；二是可燃氣中含熱值較高的熱解產物，因此燃氣熱值較高；三是爐排受進風的冷卻，工作性能比較可靠。其缺點是：由于爐內的氣體流向是自上而下的，而熱流的方向是自下而上的，致使引風機從爐柵下抽出可燃氣要耗費較大的功率，出爐的燃氣中含有較多的灰分，出爐的可燃氣的溫度較高，須用水對其進行冷卻。圖3 系統(tǒng)工藝流程圖 下吸式氣化爐工作過程及優(yōu)缺點生物質原料由爐頂加料口投入料爐內，作為氣化劑的空氣也由進料口進入爐內。爐內的物料自上而下分為干燥層、熱分解層、氧化層、還原層。煤氣從還原層排出。下吸式氣化爐的熱解產物通過熾熱的氧化層，還原層而得到充分的裂解，因此焦油含量比上吸式低得多，這是下吸式氣化爐最大優(yōu)點，所以下吸式氣化爐在需要使用潔凈燃氣的場合得到了廣泛的應用；它的另一優(yōu)點是它的加料端與空氣接觸,當爐膛內為負壓工況時，加料端不需要嚴格的密封，使得運行中連續(xù)進料成為可能，也可以進行撥火操作。其缺點是：由于爐內的氣體流向是自上而下的，而熱流的方向是自下而上的，致使引風機從爐柵下抽出可燃氣要耗費較大的功率，出爐的燃氣中含有較多的灰分，出爐的可燃氣的溫度較高，須用水對其進行冷卻。 影響下吸式氣化爐產氣質量的因素下吸式氣化爐產氣系統(tǒng)是由下吸式氣化爐、粉塵焦油處理系統(tǒng)、羅茨風機、貯氣柜等幾部分組成。在設計、操作過程中，哪一個環(huán)節(jié)都可能對產氣質量、燃氣成分產生很大影響：（1）喉口結構即喉口直徑大小、喉口深度、進風位置是影響產氣效果、燃氣焦油含量的關鍵。如果喉口直徑過大或沒有喉口，就會使氧化層反應不均勻，易使一部分未參與氧化反應，空氣不進入還原層，形成所謂的燒穿現(xiàn)象，導致產出氣中可燃成分少、熱值低。因此使空氣從喉口部位，即設計好的氧化層位置進入，則可以較容易也控制氧化層、還原層反應層次，從而保證氧化還原反應在喉口部位進行，也就從結構上保證了可以連續(xù)穩(wěn)定地得到高質量的可燃氣體。（2）進風量直接影響氣化爐產氣質量如果進風量大，則反應快、產氣多，但易造成過氧燃燒，反應溫度高，燃氣中可燃成分少、燃氣熱值低，甚至不能燃燒，還會將大量未經反應的炭粉顆粒帶到后續(xù)設備中，不僅造成浪費，也使后續(xù)處理設備負擔增加，影響處理效果。如進風量小，則造成缺氧燃燒，反應溫度低，氧化還原反應均不充分。燃氣中可燃成分少，焦油含量多，還易產生明火、噴火等不利于安全的現(xiàn)象。因此，要求所選羅茨風機與氣化爐后續(xù)處理設備相匹配，合理分配它們各點的壓力降，并根據氣化爐運行的不同階段，通過回流調節(jié)閥靈活調節(jié)進風量。（3）物料的干濕度、顆粒大小和密度對產氣效果影響很大下吸式氣化爐對物料含水量要求一般在20%左右，低于10%時，燃氣中HCH4含量減少，熱值下降；高于30%時，則產氣不夠，甚至不產氣，而焦油含量卻時顯升高。顆粒過大，透氣性差，建立不起時顯的反應層，不產生可燃氣體，過大，原料易搭橋，導致進風量過大，產氣效果不好，物料密度大，燃燒時間長，穩(wěn)定燃氣成分好、熱值高、粉塵少、焦油少。反之亦反，不僅造成了能源浪費，而且為后處理設備增加負擔。（4）司爐工的操作方法和對設備維護保養(yǎng)的好壞對燃氣質量起著至關重要的作用。物料添加均勻，根據不同運行階段控制進風量，嚴格按要求定時清灰、排污、換水，以產生較好質量的燃氣。圖4 下吸式氣化爐 流化床氣化爐流化床氣化爐結構比較復雜，設備投資較多。流化床氣化爐的物料是具有一定粒度的固體燃料，當通過燃料顆粒之間的氣流速度達到某一值時，微細顆粒之間會產生分離現(xiàn)象，少量顆粒在小的范圍內振動或游動，燃料層由靜止向流動轉化。繼續(xù)提高氣流速度，全部微細顆粒被吹起而懸浮于氣流之中，但不被吹出。此時即為“流化床”狀態(tài)，氣化介質和顆粒料充分混合，具有流體的性質 。流化床氣化爐有；單流化床、雙流化床、 循環(huán)流化床、 攜帶流化床四種類型。圖5 流化床5 下吸式秸稈氣化爐的設計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，它具有獨特的優(yōu)點：爐頂不需密封，既是加料口，有是空氣（氣化劑）口；爐身僅由兩個直筒體組成的雙層爐體，方便加工、搬運、安裝。下層爐體內加水套，內砌耐火材料。為保證物料的充分燃燒和二氧化碳的充分還原，特設計噴嘴等部件（如圖6），空氣可以從噴嘴均勻地流經反應區(qū)的整個截面，使反應區(qū)截面上的溫度均勻一致，不致出現(xiàn)低溫死區(qū)和架橋現(xiàn)象。 在層式下吸式汽化爐內，氧化反應與熱分解反應在同一區(qū)域內同時進行，這個區(qū)域是整個反應過程的最高溫度區(qū)域，由于熱反應是在比任何一種固定氣化爐都高的溫度下進行，所以對操作者的要求較高，操作者要時刻注意爐況，保證爐內不出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象，這樣產生的燃氣熱值也才能相對較高。如果在爐內加少許干樹根，與秸稈一起氣化則效果更佳，因為氣化時加入干樹根等硬質性原料，可以形成一定厚度的紅熱焦碳層，從而提高氣化溫度，使氣體中的焦油得到更多的分解，所以能得到良好的氣化效果。圖6 層式下吸式秸稈氣化爐外形、加工工藝及各結構的功用（圖見附件1）該零件的外殼均用球墨鑄鐵材料澆鑄，因為這種鑄鐵可鑄性佳且價格較低廉。內部耐火泥選用可塑性耐火泥（見表6）。表6 耐火泥理化指標耐火泥功能特點。產品規(guī)格表產品型號type單品單價備注KG可塑性耐火泥PA16S可塑性耐火泥3640kg/箱(1700176。C)輕質耐火泥LW10S44頂部390mmX390mm的方形孔是氣化爐的進料口，是和進料輸送管道相連接的進料口的加工：（1）用長450mm寬60mm厚5mm的球墨鑄鐵板根據圖上結構首尾相連進行焊接；（2）在其上鉆直徑為11的12mm個均布的連接通孔；（3）用高為70mm寬410mm厚5mm的四塊球墨鑄鐵板進行相互垂直焊接以形成筒。（4）兩者進行垂直焊接既構成了直接與上層爐筒相連的進料口。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內徑1210mm的圓筒，同時要將底部寬20mm高10mm的連接邊連同爐筒一次澆注出來。（2）將直徑為1210mm厚度為70mm中部帶有390mmX390mm的方孔的球墨鑄鐵圓板焊接于爐筒上部，其距離頂部尺寸為20mm。（3）將連接邊的連接表面進行銑削加工，以保證連接的緊密性；。連接邊的兩外露棱邊需進行45度的倒角，以避免在安裝和使用過程中劃傷工人。（4）在連接外邊上鉆16個直徑為11mm的均布連接通孔。（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。（6）將4根彎管分別兩兩對稱焊接于鑄鋼筒外表面，與底面相距210mm。其作用是安裝和維修時拆卸時方便提升和移動。（7）在爐筒內部搪以80mm厚的可塑性耐火泥。這種耐火泥不僅能達到爐內工作溫度的要求，還不會因為爐子熱長冷縮的體積變形而脫落。作用是將爐內溫度降到3050度，方便工人操作時靠近。（8）在爐筒表面涂以鋼結構耐熱防銹漆。 下層爐筒的材料選擇、加工工藝及各結構的功用（圖見附件2）該零件的外殼均用球墨鑄鐵材料，內部耐火泥選用可塑性耐火泥（見表6）。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內徑1210mm的圓筒，同時要將上部寬20mm高10mm的連接邊連同爐筒一次澆注出來。并在上面澆鑄出循環(huán)水的進出孔、出灰孔及進氣孔。（2）將連接邊的連接表面進行銑削加工，以保證連接的緊密性；。連接邊的兩外露棱邊需進行45度的倒角，（3）將外徑1210mm內徑1050mm寬30mm水箱下底板用球墨鑄鐵澆鑄出來。最后焊接于距爐子上連接表面540mm處。（4）將外徑1210mm內徑1050mm寬10mm水箱上底板用鑄鋼澆鑄出來。最后焊接于與爐子上面平齊處。（5）在連接外邊上鉆16個直徑為11mm的均布連接通孔。（6）澆注水箱內壁。用球墨鑄鐵在澆注模上直接澆注成540mm高30mm厚外徑1110mm的圓筒，并在上面澆鑄出循環(huán)水的進出孔及進氣孔。其上帶有向內的110mm的直鉤是用做支撐爐橋的。最后通過焊接方式安裝于上下底板之間。（7）在水箱內壁搪以80mm厚的耐火泥，其作用已經敘述。（8）將直徑1210mm厚30mm的圓形球墨鑄鐵底板焊接于距上聯(lián)結平面1650mm處。（9）將兩根孔徑分別為15mm和20mm壁厚10mm的長500mm的進出水管用焊接的方式如圖安裝于爐筒上。之所以這樣將進水管管徑設計得比出水管徑小5mm，是為了保證水箱里一直有足夠的冷卻水；而將水管以和水箱相切及二者方向相反的形式安裝是為了讓冷卻水在水箱里因進水沖力的作用形成螺旋狀流動，使冷卻趨于均勻。（10）鑄造煤氣出口。用球墨鑄鐵按圖示尺寸及形狀鑄造管狀煤氣出口，再在上面鉆以8mm個直徑為11mm的聯(lián)結孔。最后將其以圖上尺寸焊接于爐筒上。（11）按圖上形狀和尺寸鑄造出灰孔和用以安裝出會孔蓋的基座。并焊接于其上。 （12）在爐筒表面涂以鋼結構耐熱防銹漆。、加工工藝及各結構的功用（圖見附件3）該零件全用球墨鑄鐵鑄造。爐橋的加工：（1）用球墨鑄鐵澆注外徑905mm壁厚為5mm孔徑為40mm的環(huán)形圈并在圖示位置鑄出直徑50mm壁厚為的5mm的凸臺孔直徑40mm的通孔。（2）將9根外徑50mm內徑40mm的鑄鐵管以圖示位置焊接于環(huán)形圈上。（3）在中間管子上的長度中點位置上鉆直徑40mm的孔。（4）在澆鑄