【導讀】-1-. 目錄。-2-

　　

【正文】 或與粉碎料混用，產氣呈藍色火焰。 、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。 稻殼，是稻谷加工大米后的產物，呈顆粒狀，是一種很好的造氣燃料，但進風量要控制。 豆秸一般有大豆、綠豆、花生苗等，這類秸稈通過切碎或粉碎后是一種優(yōu)質造氣燃料，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。 22 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。 松針，為馬尾松落葉，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。 氣化燃料是采用煤化技術，將秸稈、煤、化學助劑，按照科學配方，經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。 生產方法及工藝過程 生產工藝簡介及工藝路線的選擇 出現“秸稈焚燒問題”后，有關部門力圖采取生物質能轉化技術，提高燃料質量，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，供農民生活用氣。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 CH H2 為主的中熱值可燃氣，供農民生活用氣，同時獲得人造木炭和木焦油等工業(yè)產品。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計出的新型秸稈雙床熱解制氣工藝。 生產 出 的秸稈氣 小部分用于燃氣鍋爐發(fā)汽和內燃 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。 生物質由于具有揮發(fā) 組 分高、硫和灰的含量低等特性，是理想的氣化原料。生物質氣化是指將預處理過的生物質在氣化介質，如空氣、純氧、水蒸汽或這三者混合物中加熱至 700℃以上，將生物質分解為合成氣。 23 熱解過程 熱解是指固體生物質在缺氧條件下受熱分解，形成氣體、焦油、炭等產物的過程。熱解是所有生物質氣化的關鍵過程，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量及氣化產物的分布。 熱 解過程包含許多復雜的反應，機理的確定是從產物之間的關系著手的。熱分解機理模型如圖 1 所示。 炭 +CO2+CO+H2＜ 250℃ 生物質 炭 +焦油 +CO2+CO+H2O+H2+CH4＞ 400℃ H2+CH4+CnH＞ 700℃ +停留時間 圖 1 熱分解機理模型 氣化過程 生物質氣化的過程很復雜，隨著氣化裝置的類型 、工藝流程、反應條件、氣化劑種類、原料性質等條件的不同，反應的過程也不同，這些過程的基本反應包括： 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， Q 為吸熱反應。 工藝流程及物料衡算 圖 4－ 1： 秸稈氣化技術 工藝流程 秸稈 揮發(fā)分氣體 焦炭 固體顆粒 混料器 熱解 室 24 熱量 具體工藝步驟及操作參數如下： （ 1）將秸稈破碎成約 10mm 左右桿狀后 ，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)分氣體和固體產物焦或半焦，熱解反應溫度為 700℃左右。 （ 2）放熱后 的循環(huán)熱載體以及固體產物焦或半焦 ，在熱解室底部經非機械控制閥回料器被送入快速床燃燒室中。 （ 3）固體產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，重復步驟 1所述的過程，實現熱載體的物料循環(huán)。 （ 6）燃氣經兩級旋風分離器分離固體顆粒后進入重整器，然后經過 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向隔板，讓循環(huán)熱載體和秸稈沿著導向隔板以瀑流方式向下流動，故稱之為瀑流床。由于采用了獨特設計的導向隔板，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進行得更加徹底，因此可提高燃氣產量 ；同時避免使用大量蒸汽進行氣化，節(jié)省了蒸汽用量。 在這套系統中，物料平衡通過上下 2 個非機械控制閥的操作控制得以保證，使得系統在高溫下能夠正常運行；熱量平衡由秸稈熱解產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的熱量平衡 ,需要在快速床中加入的煤量為。整個系統的熱量平衡見表 1。 表 1 系統熱量平衡計算表 回料器 燃燒 室 25 名 稱 項目 數值 項目 數值 熱 解 室 秸稈帶入的熱量 26550 燃 燒 室 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 20204 總吸熱 32674 誤差 0． 04 誤差 % 工藝技術概況 工藝技術特點 （ 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，氯含量很少，可避免二惡英等有毒物質的生成，利于環(huán)保； （ 3）采用快速床燃燒和自行研發(fā)設計的瀑流床熱解相結合，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向隔板設計，增加了原料在熱解室中的停留時間，使熱解反應進行得更加徹底； （ 5）利用 2個反應器的高度差，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，提高了系統的可靠性。 本工藝與其它生物質熱解或氣化工藝相比，生產的燃氣熱值高，可用作工業(yè)或民用燃料，利用價值高。 工藝技術方案 （ 1）本裝置吸收了循環(huán)流化床的成熟技術，使快速床（燃燒器）和瀑流床（熱 26 解器）之間熱載體的循環(huán)得到了保證； （ 2）運行參數可根據以往煤熱解的經驗和實驗室秸稈臺架熱解試驗的數據確定； （ 3）根據實驗室秸稈熱解焦油重整的參數和焦油裂解催化劑的試驗，取得了焦油重整器的操作參數； （ 4）根據燃 氣組成和焦油裂解數據，即可確定燃氣凈化系統。凈化系統所用凈化設備均為定型產品，無技術難點。 本裝置關鍵技術點 （ 1）減少焦油產量。 秸稈熱解的產品中焦油含量較多，降低燃氣中焦油含量至關重要，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量和質量的關鍵，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； ，但要注意避免引起爆炸。 （ 3）內燃機組的配套 由于本工藝生產的燃氣熱值比傳統工藝生產的燃氣熱值要高很多，因此本項目在選擇相配套的內燃機組是要注意內燃機的壓縮比。 主要設備的選擇 根據 新型秸稈雙床熱解制氣工藝 條件 及物料衡算 ，通過計算，主要設備規(guī)格見下表： 工程主要設備設施一覽表 序號 設備名稱 規(guī)格型號 數量 材質 備注 27 1 氣化爐 2 2 旋 風分離器 2 3 螺旋給料機 8 4 焦油裂解器 5 水洗塔 1 6 電捕焦油器 7 煤氣壓縮機 8 羅茨鼓風機 2 9 余熱鍋爐 1 10 引風機 2 11 布袋除塵器 1套 12 鍋爐 6噸 /H 1 13 內燃機組 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 術方案 依據的原則 本設計吸收了同類生產廠家自動控制方面的成功經驗，并考慮國內外新型儀表的發(fā)展和實際應用，設置了較完善的檢測自動控制系統及必要的信號連鎖保護系統。正常條件下操作人員在控制室就可以使裝置連續(xù)安全生產。本工程自控水平依下列 28 原則確定： ，需隨時監(jiān)控的參數設調節(jié)。 。 ，但需經常監(jiān)視的參數設指示。 ，并進行報警打印。 。 、日報及月報等報表打印。 。 儀表類型的確定 集中測量時，采用國際統一標準的熱電阻或熱電偶；就地測量時選用萬向型雙金屬溫度計。 集中測量時，采用壓力變送器；就地測量時，根據不同的工藝介質，分別選用普通壓力表、隔膜壓力表、防腐壓力表等。 根據工藝操作及工況的不同，分別采用節(jié)流裝置、電遠傳轉子流量計、渦街流量計、質量流量計等。 對一般性工藝介質，選用差壓變送器。對腐蝕性介質，采用雷達液位計或超 聲波等非接觸性測量儀表。 自動分析儀表選用帶取樣預處理裝置、分析機柜和標準樣氣的成套分析系統。 本設計全部采用氣動執(zhí)行器。根據不同介質和工況，分別選用套筒、單座、雙座等調節(jié)閥，并對閥門內件材質作了相應考慮。 根據工藝要求及國內同類生產裝置控制水平，本設計選用 DCS 控制系統，通過集散系統實現模擬圖顯示趨勢記錄、報警、打印等功能，能實現對工藝參數的集中控制管理和監(jiān)控，以穩(wěn)定工藝參數，保證產品質量，提高生產效率，降低勞動強度，有利于生產控制操作，提高勞動生產率，增加經濟效益。 29 本 工程設置集中控制室和電子設備間，實現全 CRT 監(jiān)控 。 設置緊急操作臺，布置少量必要的緊急停爐、停機操作設備，提供啟、?；蚴鹿薁顟B(tài)時必須的手動操作手段。 設置可燃氣體檢測報警系統，監(jiān)視裝置區(qū)可燃氣體濃度，當達到預報及報警設定值時，發(fā)出聲光報警，確保裝置安全生產。 為方便現場巡視及操作，設置部分就地指示儀表。 標準化 在生產裝置的設計、制造、安裝過程中，均執(zhí)行國家和有關部門的標準、規(guī)范和規(guī)定。 本裝置所需用的定型設備，如 羅茨鼓風機 等均選用標準的高質量產品。 對非標設備的制造 ，應符合設備制造方面的有關規(guī)定，對壓力容器還應遵循“壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程”的規(guī)定。這樣既有利于標準零部件的選用，又提高了材料及配件的標準化程度。 在裝置中使用的各種材料及各類閥門、管件、配件、儀表等均按各自相應的標準確定的范圍來選用和設計。 設計中采用的主要標準如下： (1)GB5016092 《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》 (2)SH309399 《石油化工企業(yè)衛(wèi)生防護距離》 (3)S