【文章內(nèi)容簡介】 的波動，并提供一個始終恒定的壓力保證用戶燃氣灶具的穩(wěn)定燃燒。離開氣柜的燃氣通過敷設(shè)在地下的塑料管網(wǎng)分配到系統(tǒng)中的每一用戶。用戶打開燃氣用具的閥門，就可以方便地使用燃氣。系統(tǒng)中包括原料處理（鍘草機）、上料裝置、氣化機組、風(fēng)機、氣柜、安全裝置、管網(wǎng)和灶具等設(shè)備。生物質(zhì)燃氣的 燃燒需用專用的灶具。經(jīng)過氣化，每公斤秸稈能產(chǎn)約2m3可燃氣，一戶 4 口之家每天需燃氣約 5— 6立方米，燃氣成本約 。 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(jīng)過粉碎達到一定要求的秸稈，經(jīng)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(guān)閉，可以根據(jù)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(yīng)室，被粉碎的秸稈在這里進行受控燃燒和還原反應(yīng)，發(fā)生爐產(chǎn)生的燃氣，含有大量 的焦油和灰分，應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)：＜ 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(shè)備，主要用于燃氣氣源產(chǎn)量與供應(yīng)量之間的調(diào)節(jié)。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。貯氣柜容積是根據(jù)用戶每天的總用氣量來考慮，一般地，貯氣柜的容量應(yīng)占日供氣總量的 40%— 50%。 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 氣化爐 氣化爐是秸稈氣化的主要設(shè)備，氣化爐 除由于原料不同而氣化產(chǎn)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(chǎn)生的可燃氣體的成分也不同。以空氣和水蒸氣同時鼓風(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。氣化爐氣化過程的水蒸氣由燃料中所含的水分產(chǎn)生。在大型固定式氣化爐中，蒸汽還靠預(yù)熱的空氣帶入；在小型氣化爐，為了使結(jié)構(gòu)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(nèi)，氣化劑由爐底部進氣口進入爐內(nèi)參加反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的氣化氣至下而上流動，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(yīng)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(chǎn)物，因此燃氣熱值較高；三是爐排受進風(fēng)的冷卻，工作性能比較可靠。其缺點是：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 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 下吸式氣化爐 下吸式氣化爐工作過程及優(yōu)缺點 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料口進入爐內(nèi)。爐內(nèi)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(chǎn)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(yīng)用；它的另一優(yōu)點是它的加料端與空氣接觸 ,當(dāng)爐膛內(nèi)為負(fù)壓工況時，加料端不需要嚴(yán)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(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(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、貯氣柜等幾部分組成。在設(shè)計、操作過程中，哪一個環(huán)節(jié)都可能對產(chǎn)氣質(zhì)量、燃氣成分產(chǎn)生很大影響： （ 1）喉口結(jié)構(gòu)即喉口直徑大小、喉口深度、進風(fēng)位置是影響產(chǎn)氣效果、燃氣焦油含量的關(guān)鍵 。如果喉口直徑過大或沒有喉口，就會使氧化層反應(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。因此使空氣從喉口部位，即設(shè)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(yīng)層次，從而保證氧化還原反應(yīng)在喉口部位進行，也就從結(jié)構(gòu)上保證了可以連續(xù)穩(wěn)定地得到高質(zhì)量的可燃氣體。 （ 2）進風(fēng)量直接影響氣化爐產(chǎn)氣質(zhì)量 如果進風(fēng)量大，則反應(yīng)快、產(chǎn)氣多，但易造成過氧燃燒，反應(yīng)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(jīng)反應(yīng)的炭粉顆粒帶到后續(xù)設(shè) 備中，不僅造成浪費，也使后續(xù)處理設(shè)備負(fù)擔(dān)增加，影響處理效果。如進風(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。燃氣中可燃成分少，焦油含量多，還易產(chǎn)生明火、噴火等不利于安全的現(xiàn)象。因此，要求所選羅茨風(fēng)機與氣化爐后續(xù)處理設(shè)備相匹配，合理分配它們各點的壓力降，并根據(jù)氣化爐運行的不同階段，通過回流調(diào)節(jié)閥靈西南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 活調(diào)節(jié)進風(fēng)量。 （ 3）物料的干濕度、顆粒大小和密度對產(chǎn)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 H CH4含量減少，熱值下降；高于 30%時，則產(chǎn)氣不夠，甚至不產(chǎn) 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(yīng)層，不產(chǎn)生可燃氣體，過大，原料易搭橋，導(dǎo)致進風(fēng)量過大，產(chǎn)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(shè)備增加負(fù)擔(dān)。 （ 4）司爐工的操作方法和對設(shè)備維護保養(yǎng)的好壞對燃氣質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。 物料添加均勻，根據(jù)不同運行階段控制進風(fēng)量，嚴(yán)格按要求定時清灰、排污、換水，以產(chǎn)生較好質(zhì)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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)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(dāng)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(chǎn)生分離現(xiàn)象，少量顆粒在小的范圍內(nèi)振動或游動，燃料層由靜止向流動轉(zhuǎn)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(zhì)和顆粒料充分混合，具有流體的性質(zhì) 。 流化床氣化爐有；單流化床、雙流化床、 循西南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 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(shè)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(nèi)加水套，內(nèi)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(shè)計噴嘴等部件（如圖 6），空氣可以從噴嘴均勻地流經(jīng)反應(yīng)區(qū)的整個截面，使反應(yīng)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(nèi)，氧化反應(yīng)與熱分解反應(yīng)在同一區(qū)域內(nèi)同時進行，這個區(qū)域是整個反應(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(nèi)不出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象，這樣產(chǎn)生的燃氣熱值也才能相對較高。如果在爐內(nèi)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(zhì)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。 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 圖 6 層式下吸式秸稈氣化爐外形 上層爐筒的材料選擇、加工工藝及各結(jié)構(gòu)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(nèi)部耐火泥選用 可塑性 耐火泥 （見表 6）。 表 6 耐火泥理化指標(biāo) 耐火泥 功能特 點 種鍋爐 內(nèi) .爐 床 爐 內(nèi) 復(fù)雜 位置填平填充。 產(chǎn) 品規(guī)格表 產(chǎn) 品型 號 type 單 品 單價 備注 KG 可塑性耐火泥 PA16S 可塑性耐火泥 36 40kg/箱 (1700176。C) 輕質(zhì) 耐火泥 LW10S 44 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(jù)圖上結(jié)構(gòu)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(gòu)成了直接與上層爐筒相連的進料口。 上層爐筒的加工： 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 （ 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，其表面精度為 ，以保證連接的緊密性；連接邊的頂面進行 銑 削到表面精度為 以保證連接螺釘?shù)陌惭b。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(nèi)部搪以 80mm厚的 可塑性耐火泥 。這種耐 火泥不僅能達到爐內(nèi)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(nèi)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(jié)構(gòu)耐熱防銹漆。 下層爐筒的材料選擇、加工工藝及各結(jié)構(gòu)的功用（圖見附件 2） 該零件的外殼均用球墨鑄鐵材料，內(nèi)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(nèi)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，其表面精度為 ，以保證連接的緊密性；連接邊的頂面進行 銑 削到表面精度為 以保證連接螺釘?shù)陌惭b。連接邊的兩外露棱邊需進行 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，并在其上表面涂以 。最后焊接于距爐子上連接表面540mm處。 （ 4）將外徑 1210mm內(nèi)徑 1050mm 寬 10mm 水箱上底板用鑄鋼澆鑄出來，并在其下西南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 表面涂以 漆。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(nèi)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(nèi)的 110mm 的直鉤是用做支撐爐橋的。并在其內(nèi)表面涂以 。最后通過焊接方式安裝于上下底板之間。 （ 7）在水箱內(nèi) 壁 搪以 80mm厚的耐火泥，其作用已經(jīng)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(jié)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(shè)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，并將其上聯(lián)結(jié)法蘭的正反兩面用車削加工到精度 ，再在上面鉆以 8mm個直徑為 11mm 的聯(lián)結(jié)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(jié)構(gòu)耐熱防銹漆。 爐橋的材料選擇、加工工藝及各結(jié)構(gòu)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。