【正文】 合國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。，不僅緩解了環(huán)境污染壓力，還變廢為寶， 產(chǎn)生了大量可供利用的清潔能源。，能為當?shù)厣鐣曌u 勞動力提供部分就業(yè)機會。 產(chǎn)品規(guī)格及質(zhì)量指標秸稈氣化技術(shù)的主要性能指標及經(jīng)濟指標（見下表）表 31 秸 稈燃氣成分及熱值秸稈燃氣成分（%）秸稈燃氣熱值（MJ/m3）CO H2 CH4 O2 CO2 N219~22 12~14 2~4 1 10~12 48~50 27 第四章 工藝技術(shù)方案 工藝技術(shù)方案的選擇 原料路線的確定原則和依據(jù)本裝置原料路線的確定原則是原料廉價、充足、易得或就地取材，并且工藝先進，操作方便。本項目采用當?shù)刎S富的原料資源，以秸稈為主要原料，建設(shè)秸稈氣化技術(shù)生產(chǎn)裝置，具有原料充足、就近易得、廉價等優(yōu)勢，可充分利用的可再生生物質(zhì)能源。 原料路線的選擇我國農(nóng)村的秸稈資源相當豐富，主要的農(nóng)作物種類有稻谷、小麥、玉米、豆類、薯 類 油料作物、棉花和甘蔗。根據(jù)我國地理分布和氣候條件，南方地區(qū)水域多、氣溫高，適合水稻、甘蔗、油料等農(nóng)作物生產(chǎn)，北方地區(qū)四季溫差大，適合玉米、豆類和薯類作物生長，故播種面積大于其他地區(qū)。小麥在我國各地區(qū)都普遍種植，播種面積以華中、 華東地區(qū)最多；棉花產(chǎn)地主要是華東和華中地區(qū)，其次是華北和西部地區(qū)。目前，可以用于制取秸稈氣的原料主要如下：、竹屑、刨花　　木屑——為據(jù)木加工廠的下腳料，成粉狀， 車木加工廠的下腳料為碎屑，成塊、粒狀?！　≈裥肌獮橹裰破废履_料，為塊、片、粒、粉狀?！　∨倩ā獮榧揖邚S，木地板磚廠的下腳料， 為卷葉狀?！　∈褂锰崾?，機據(jù)下的木屑為粉狀，密度大， 單獨使用，風機要來 28 用 80W，否則，產(chǎn)氣受阻，若加入 20％刨花或稻殼是比 較理想的造氣燃料，車木廠的碎屑和竹制品廠的竹屑，單獨使用也是優(yōu)質(zhì)的。而刨花則需與粉、塊料混用。單獨使用，要減少進風量（30W 風機）?！　　！　【鼜U棄物——包括生產(chǎn)食用菌過程中菌袋被感染 雜菌，　 霉爛而棄出的原料，其次是食用菌出菇結(jié)束后的基料，這些料只要自然涼干或曬干就可用于制造燃氣?！　?、秸稈　　玉米芯，玉米秸稈是一種優(yōu)質(zhì)造氣原料，使用方法：直接使用玉米芯或切碎的玉米稈，產(chǎn)氣呈紫紅色火焰。如粉碎成粒狀或與粉碎料混用，產(chǎn)氣呈藍色火焰。　　、稻殼　　稻草，為稻谷收割時副主物，含灰分 14％，是秸稈中含灰分量最高的一個品種，單獨使用，可造氣，但燃氣質(zhì)量差，建議一般不單獨使用，混合使用比例不宜太大。這種料最好作為氣化燃料的配料?！　〉練ぃ堑竟燃庸ご竺缀蟮漠a(chǎn)物，呈顆 粒狀，是一種很好的造氣燃料，但進風量要控制?！　　　《菇找话阌写蠖?、綠豆、花生苗等，這類 秸稈通過切碎或粉碎后是一種優(yōu)質(zhì)造氣燃料，含灰分少，約 24％。　　　　比較柔軟的野草可與木柴混用，亦可與粉碎料混用， 單獨使用達不到造氣所需要的密度。 29 　　　　木柴切成 510 公分 單獨使用，呈紫紅 色火焰，如加入粉粒料后則為藍火焰。木柴含灰分量最低，只有 2％，因此，十天半月才需要出灰?！　　　∷舍槪瑸轳R尾松落葉，使用時最好與碎 塊料、粉碎料混合使用。　　　　顆粒燃料是利用秸稈通過顆粒成型機加工而成，是制造燃氣的專用燃料?！　　　饣剂鲜遣捎妹夯夹g(shù)，將秸稈、煤、化學(xué)助 劑，按照科學(xué)配方，經(jīng)機械振蕩或擠壓成型的一種顆粒原料，這種原料為氣化爐的專用造氣燃料。項目所在地小麥和玉米種植面積廣大，秸稈利用率低，原料來源就近易得，價格低廉。結(jié)合項目所在地實際情況，本項目原料路線確定為以小麥秸稈和玉米芯、秸稈為主。 生產(chǎn)方法及工藝過程 生產(chǎn)工藝簡介及工藝路線的選擇出現(xiàn)“秸稈 焚燒問題”后，有關(guān)部門力圖采取生物 質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)，提高燃料質(zhì)量，從而提高使用秸稈作燃料的積極性。從“七 五”開始，國家有關(guān)部門加大了這方面的工作力度，相繼建立了幾百個秸稈氣化示范點，其工藝路線可歸納為三種。第一種是空氣氧化氣化法，即把秸稈放在氣化爐中不完全燃燒，獲得以 CO 為主的低熱值可燃氣， 30 供農(nóng)民生活用氣。第二種是干餾熱解法，即把秸稈放在熱解爐中進行隔絕空氣干餾，獲得以 CHH2 為主的中 熱值可燃氣，供農(nóng)民生活用氣，同時獲得人造木炭和木焦油等工業(yè)產(chǎn)品。第三種是氣化發(fā)電法，即將秸稈氣化獲得可燃氣，再通過燃氣發(fā)電機發(fā)電。 本項目擬采用新研究設(shè)計出的新型秸稈雙床熱解制氣工藝。生產(chǎn)出的秸稈氣小部分用于燃氣鍋爐發(fā)汽和內(nèi)燃機組發(fā)電以滿足裝置的熱、電需求，剩余大部分通過燃氣管道送往燃氣使用單位。 熱解氣化原理生物質(zhì)由于具有揮發(fā)組分高、硫和灰的含量低等特性，是理想的氣化原料。生物質(zhì)氣化是指將預(yù)處理過的生物質(zhì)在氣化介質(zhì)，如空氣、純氧、水蒸汽或這三者混合物中加熱至 700℃以上，將生物質(zhì)分解為合成氣。熱解過程熱解是指固體生物質(zhì)在缺氧條件下受熱分解，形成氣體、焦油、炭等產(chǎn)物的過程。熱解是所有生物質(zhì)氣化的關(guān)鍵過程，大約占原料70%的 揮發(fā) 分在熱解 過程中釋放出來，熱解過程在相當程度上決定氣體的質(zhì)量及氣化產(chǎn)物的分布。熱解過程包含許多復(fù)雜的反應(yīng)，機理的確定是從產(chǎn)物之間的關(guān)系著手的。熱分解機理模型如圖 1 所示。 炭+CO2+CO+H2＜250℃生物質(zhì) 炭+焦油+CO2+CO+H2O+H2+CH4＞400℃ 31 H2+CH4+CnH＞700℃ +停留 時間 圖 1 熱分解機理模型氣化過程生物質(zhì)氣化的過程很復(fù)雜，隨著氣化裝置的類型、工藝流程、反應(yīng)條件、氣化劑種類、原料性質(zhì)等條件的不同，反應(yīng)的過程也不同，這些過程的基本反應(yīng)包括： C + O2 CO2 + Q 2C + O2 2CO + Q C + H2O CO + H2 Q C + 2H2O CO2 + 2H2 + Q CO + H2O CO2 + H2 Q C + CO2 2CO Q C + 2H2 CH4 + Q其中+Q 為放熱反應(yīng) ，Q 為吸熱反應(yīng)。 工藝流程及物料衡算圖 4－1：秸稈氣化技術(shù)工藝流程 秸稈 揮發(fā)分氣體 焦炭 固體顆粒 熱量具體工藝步驟及操作參數(shù)如下：（1）將秸稈破碎成約 10mm 左右混料器 熱解室回料器燃燒室 32 桿狀后，加入到非機械控制閥混料器中。秸稈與高溫循環(huán)熱載體混合后一起進入熱解室，沿導(dǎo)向隔板以瀑流方式向下流動，在熱解室中的停留時間為（1~3）min ，生成揮發(fā)分氣體和固體產(chǎn)物焦或半焦，熱解反應(yīng)溫度為 700℃左右。（2）放熱后的循環(huán)熱載體以及固體產(chǎn)物焦或半焦，在熱解室底部經(jīng)非機械控制閥回料器被送入快速床燃燒室中。（3）固體產(chǎn)物焦或半焦在快速床燃燒室中燃燒釋放熱量，加熱循環(huán)熱載體，燃燒室密相區(qū)溫度為（850~1000）℃ ，出口煙氣溫度為（800~950）℃。（4）在煙氣的夾帶作用下，大量固體顆粒被提升至燃燒室頂部，離開燃燒室后在旋風分離器中被分離出來，進入非機械控制閥混料器，高溫循環(huán)灰溫度約為 900℃。（5）在非機械控制閥混料器中，高溫循環(huán)物料與秸稈混合，重復(fù)步驟 1 所述的過程，實現(xiàn)熱載體的物料循環(huán)。（6）燃氣經(jīng)兩級旋風分離器分離固體顆粒后進入重整器，然后經(jīng)過 1 級冷卻（管式冷卻器）和 3 級水洗（1 級文氏管水洗，2 級噴淋）后再進入電捕焦油器（2 級）和脫硫塔，最后進入氣柜備用。在熱解室中，間隔布置傾斜一定角度的導(dǎo)向隔板，讓循環(huán)熱載體和秸稈沿著導(dǎo)向隔板以瀑流方式向下流動，故稱之為瀑流床。由于采用了獨特設(shè)計的導(dǎo)向隔板，延長了物料在熱解室中的停留時間，即瀑流床可使秸稈在熱解室中熱解反應(yīng)進行得更加徹底，因此可提高燃氣產(chǎn)量；同時避免使用大量蒸汽進行氣化，節(jié)省了蒸汽用量。在這套系統(tǒng)中，物料平衡通過上下 2 個非機械控制閥的操作控 33 制得以保證，使得系統(tǒng)在高溫下能夠正常運行；熱量平衡由秸稈熱解產(chǎn)物焦炭的燃燒放熱予以保證，必要時可加入少量煤作為輔助燃料。理論計算得出秸稈的供給量為 。由于秸稈的發(fā)熱量不足以保持整個系統(tǒng)的熱量平衡,需要在快速床中加入的煤量為 。整個系統(tǒng)的熱量平衡見表 1。表 1 系統(tǒng)熱量平衡計算表名稱 項目 數(shù)值 項目 數(shù)值秸稈帶入的熱量 26550 空氣帶入熱量 203石英砂帶入凈熱量 6111 煤帶入熱量 14200總放熱 32661 焦炭帶入熱量 5394秸稈灰?guī)С鰺崃?411 秸稈灰入熱量 411半焦帶出熱量 5394 總放熱 20208燃氣帶出熱量 12903 煙氣帶出熱量 7913焦油帶出熱量 7735 石英砂吸熱 12221水蒸汽帶出熱量 6231 總吸熱 20224總吸熱 32674 誤差 0．04熱解室誤差% 燃燒室 工藝技術(shù)概況 工藝技術(shù)特點（1）整個秸稈熱解處理過程連續(xù)性強，處理量大，便于實現(xiàn)工業(yè)化推廣；（2）秸稈熱解處理能源回收率高，相對生活垃圾而言，氯含量很 34 少，可避免二惡英等有毒物質(zhì)的生成，利于環(huán)保；（3）采用快速床燃燒和自行研發(fā)設(shè)計的瀑流床熱解相結(jié)合，以循環(huán)固體顆粒物料為熱載體解決了秸稈熱解的供熱問題，同時加強了原料在熱解室中的傳熱；（4）熱解室中采用獨特的導(dǎo)向隔板設(shè)計，增加了原料在熱解室中的停留時間，使熱解反應(yīng)進行得更加徹底；（5）利用 2 個反應(yīng)器的高度差，采用上下 2 個非機械控制閥解決了熱載體的輸送問題，避免了機械部件的使用，提高了系統(tǒng)的可靠性。本工藝與其它生物質(zhì)熱解或氣化工藝相比，生產(chǎn)的燃氣熱值高，可用作工業(yè)或民用燃料，利用價值高。 工藝技術(shù)方案（1）本裝置吸收了循環(huán)流化床的成熟技術(shù)，使快速床（燃燒器）和瀑流床（熱解器）之間熱載體的循環(huán)得到了保證；（2）運行參數(shù)可根據(jù)以往煤熱解的經(jīng)驗和實驗室秸稈臺架熱解試驗的數(shù)據(jù)確定；（3）根據(jù)實驗室秸稈熱解焦油重整的參數(shù)和焦油裂解催化劑的試驗，取得了焦油重整器的操作參數(shù)；（4）根據(jù)燃氣組成和焦油裂解數(shù)據(jù)，即可確定燃氣凈化系統(tǒng)。凈化系統(tǒng)所用凈化設(shè)備均為定型產(chǎn)品，無技術(shù)難點。 本裝置關(guān)鍵技術(shù)點 （1）減少焦油產(chǎn)量。秸稈熱解的產(chǎn)品中焦油含量較多，降低燃氣中焦油含量至關(guān)重 35 要，否則焦油容易堵塞管道，從而難以保證裝置的連續(xù)運行和燃氣的質(zhì)量。本裝置采用了秸稈雙床熱解制氣工藝，采取了兩種焦油減量的措施：調(diào)整熱解室的熱解溫度和采用催化劑進行催化裂解。（2）加料方式。秸稈密度不足 200kg/m3 .是熱載體密度的 1/4 左右，兩者能否充分的混合均勻時提高燃氣產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵，因而必需選擇合適的氣力輸送方案，同時注意一下幾個方面：，避免空氣的 進入；，避免煙氣和燃氣混合； 通入松動風 ，但要注意避免引起爆炸。（3）內(nèi)燃機組的配套由于本工藝生產(chǎn)的燃氣熱值比傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的燃氣熱值要高很多，因此本項目在選擇相配套的內(nèi)燃機組是要注意內(nèi)燃機的壓縮比。 主要設(shè)備的選擇根據(jù)新型秸稈雙床熱解制氣工藝條件及物料衡算，通過計算，主要設(shè)備規(guī)格見下表：工程主要設(shè)備設(shè)施一覽表序號設(shè)備名稱 規(guī)格型號 數(shù)量 材質(zhì) 備注1 氣化爐 22 旋風分離器 23 螺旋給料機 84 焦油裂解器 36 5 水洗塔 16 電捕焦油器7 煤氣壓縮機8 羅茨鼓風機 29 余熱鍋爐 110 引風機 211 布袋除塵器 1 套12 鍋爐 6 噸/H 113 內(nèi)燃機組 500kw 2 原材料、輔助材料和動力消耗定額 表 41 秸稈 氣生產(chǎn)裝置消耗定額表序號 項 目 消 耗１ 秸稈 2 一次水 50t/h 自控技術(shù)方案 依據(jù)的原則本設(shè)計吸收了同類生