【正文】 年產(chǎn) 億方秸稈雙床熱解制氣生產(chǎn)裝置可行性研究報(bào)告40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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)確定的范圍來選用和設(shè)計(jì)。對(duì)非標(biāo)設(shè)備的制造，應(yīng)符合設(shè)備制造方面的有關(guān)規(guī)定，對(duì)壓力容器還應(yīng)遵循“壓力容器安全 監(jiān)察規(guī)程” 的 規(guī)定。 標(biāo)準(zhǔn)化在生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)、制造、安裝過程中，均執(zhí)行國(guó)家和有關(guān)部門的標(biāo)準(zhǔn)、 規(guī)范和規(guī)定。 設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，監(jiān)視裝置區(qū)可燃?xì)怏w濃度，當(dāng)達(dá)到預(yù)報(bào)及報(bào)警設(shè)定值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，確保裝置安全生產(chǎn)。 本工程設(shè)置集中控制室和電子設(shè)備間，實(shí)現(xiàn)全 CRT 監(jiān)控。根據(jù)不同介質(zhì)和工況，分別選用套筒、單座、雙座等調(diào)節(jié)閥，并對(duì)閥門內(nèi)件材質(zhì)作了相應(yīng)考慮。自動(dòng)分析儀表選用帶取樣預(yù)處理裝置、分析機(jī)柜和標(biāo)準(zhǔn)樣氣的成套分析系統(tǒng)。對(duì)一般性工藝介質(zhì)，選用差壓變送器。集中測(cè)量時(shí)，采用壓力變送器；就地測(cè)量時(shí)，根據(jù)不同的工藝介質(zhì)，分 別選用普通壓力表、隔膜壓力表、防腐壓力表等。 量或經(jīng)濟(jì) 核算的參數(shù)設(shè)積算。 程影響不大，但需 經(jīng)常監(jiān)視的參數(shù) 設(shè)指示。本工程自控水平依下列原則確定： 程影響較 大，需隨時(shí)監(jiān)控的參數(shù) 設(shè)調(diào)節(jié)。 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(jì)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(hào)設(shè)備名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 材質(zhì) 備注1 氣化爐 22 旋風(fēng)分離器 23 螺旋給料機(jī) 84 焦油裂解器年產(chǎn) 億方秸稈雙床熱解制氣生產(chǎn)裝置可行性研究報(bào)告375 水洗塔 16 電捕焦油器7 煤氣壓縮機(jī)8 羅茨鼓風(fēng)機(jī) 29 余熱鍋爐 110 引風(fēng)機(jī) 211 布袋除塵器 1 套12 鍋爐 6 噸/H 113 內(nèi)燃機(jī)組 500kw 2 原材料、輔助材料和動(dòng)力消耗定額 表 41 秸稈 氣生產(chǎn)裝置消耗定額表序號(hào) 項(xiàng) 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(jì)吸收了同類生產(chǎn)廠家自動(dòng)控制方面的成功經(jīng)驗(yàn)，并考慮國(guó)內(nèi)外新型儀表的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用，設(shè)置了較完善的檢測(cè)自動(dòng)控制系統(tǒng)及必要的信號(hào)連鎖保護(hù)系統(tǒng)。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(shí)提高燃?xì)猱a(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(shí)注意一下幾個(gè)方面：，避免空氣的 進(jìn)入；，避免煙氣和燃?xì)饣旌希?通入松動(dòng)風(fēng) ，但要注意避免引起爆炸。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(jìn)行催化裂解。 本裝置關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn) （1）減少焦油產(chǎn)量。 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(yùn)行參數(shù)可根據(jù)以往煤熱解的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室秸稈臺(tái)架熱解試驗(yàn)的數(shù)據(jù)確定；（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室秸稈熱解焦油重整的參數(shù)和焦油裂解催化劑的試驗(yàn)，取得了焦油重整器的操作參數(shù)；（4）根據(jù)燃?xì)饨M成和焦油裂解數(shù)據(jù)，即可確定燃?xì)鈨艋到y(tǒng)。表 1 系統(tǒng)熱量平衡計(jì)算表名稱 項(xiàng)目 數(shù)值 項(xiàng)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?xì)鈳С鰺崃?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(diǎn)（1）整個(gè)秸稈熱解處理過程連續(xù)性強(qiáng)，處理量大，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化推廣；（2）秸稈熱解處理能源回收率高，相對(duì)生活垃圾而言，氯含量很年產(chǎn) 億方秸稈雙床熱解制氣生產(chǎn)裝置可行性研究報(bào)告35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(jì)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(shí)加強(qiáng)了原料在熱解室中的傳熱；（4）熱解室中采用獨(dú)特的導(dǎo)向隔板設(shè)計(jì)，增加了原料在熱解室中的停留時(shí)間，使熱解反應(yīng)進(jìn)行得更加徹底；（5）利用 2 個(gè)反應(yīng)器的高度差，采用上下 2 個(gè)非機(jī)械控制閥解決了熱載體的輸送問題，避免了機(jī)械部件的使用，提高了系統(tǒng)的可靠性。由于秸稈的發(fā)熱量不足以保持整個(gè)系統(tǒng)的熱量平衡,需要在快速床中加入的煤量為 。在這套系統(tǒng)中，物料平衡通過上下 2 個(gè)非機(jī)械控制閥的操作控年產(chǎn) 億方秸稈雙床熱解制氣生產(chǎn)裝置可行性研究報(bào)告34制得以保證，使得系統(tǒng)在高溫下能夠正常運(yùn)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(shí)可加入少量煤作為輔助燃料。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(dòng)，故稱之為瀑流床。（5）在非機(jī)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(shí)現(xiàn)熱載體的物料循環(huán)。（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）℃。秸稈與高溫循環(huán)熱載體混合后一起進(jìn)入熱解室，沿導(dǎo)向隔板以瀑流方式向下流動(dòng)，在熱解室中的停留時(shí)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。 炭+CO2+CO+H2＜250℃生物質(zhì) 炭+焦油+CO2+CO+H2O+H2+CH4＞400℃ 年產(chǎn) 億方秸稈雙床熱解制氣生產(chǎn)裝置可行性研究報(bào)告32H2+CH4+CnH＞700℃ +停留 時(shí)間 圖 1 熱分解機(jī)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)。熱解過程包含許多復(fù)雜的反應(yīng)，機(jī)理的確定是從產(chǎn)物之間的關(guān)系著手的。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。 本項(xiàng)目擬采用新研究設(shè)計(jì)出的新型秸稈雙床熱解制氣工藝。第二種是干餾熱解法，即把秸稈放在熱解爐中進(jìn)行隔絕空氣干餾，獲得以 CHH2 為主的中 熱值可燃?xì)?，供農(nóng)民生活用氣，同時(shí)獲得人造木炭和木焦油等工業(yè)產(chǎn)品。 五”開始，國(guó)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(gè)秸稈氣化示范點(diǎn)，其工藝路線可歸納為三種。 生產(chǎn)方法及工藝過程 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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。項(xiàng)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(jià)格低廉。　　　　顆粒燃料是利用秸稈通過顆粒成型機(jī)加工而成，是制造燃?xì)獾膶Ｓ萌剂?。木柴含灰分量最低，只?2％，因此，十天半月才需要出灰?！　　　”容^柔軟的野草可與木柴混用，亦可與粉碎料混用， 單獨(dú)使用達(dá)不到造氣所需要的密度?！　〉練?，是稻谷加工大米后的產(chǎn)物，呈顆 粒狀，是一種很好的造氣燃料，但進(jìn)風(fēng)量要控制。　　、稻殼　　稻草，為稻谷收割時(shí)副主物，含灰分 14％，是秸稈中含灰分量最高的一個(gè)品種，單獨(dú)使用，可造氣，但燃?xì)赓|(zhì)量差，建議一般不單獨(dú)使用，混合使用比例不宜太大?！　　⒔斩挕　∮衩仔?，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?！　?。而刨花則需與粉、塊料混用?！　∨倩ā獮榧揖邚S，木地板磚廠的下腳料， 為卷葉狀。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。根據(jù)我國(guó)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(zhǎng)，故播種面積大于其他地區(qū)。本項(xiàng)目采用當(dāng)?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(jià)等優(yōu)勢(shì)，可充分利用的可再生生物質(zhì)能源。，能為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)聲譽(yù) 勞動(dòng)力提供部分就業(yè)機(jī)會(huì)。 場(chǎng)前景較 好，生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)，工 藝成熟可靠、環(huán)境污染小或無污染，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。本項(xiàng)目的建設(shè)符合國(guó)家最低綜合利用經(jīng)濟(jì)規(guī)模的政策要求，同時(shí)符合山東省化工行業(yè)鼓勵(lì)規(guī)模的要求，根據(jù)本報(bào)告前述對(duì)國(guó)內(nèi)秸稈的剩余量的研究，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)卦霞八㈦?、汽等現(xiàn)狀確定上述產(chǎn)品方案，有以下特點(diǎn)： 先進(jìn)，生 產(chǎn)成本低，符合政府的政策扶持，投 資風(fēng)險(xiǎn)低。裝置綜合生產(chǎn)能力為年產(chǎn)秸稈氣 億立方，年工作天數(shù)為330 天。秸稈氣化技術(shù)也非常適合世界上農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民及能源狀態(tài)與我國(guó)類似的非洲、東盟等國(guó)家,秸稈氣化技術(shù)及設(shè)備有良好的出口前景。結(jié) 合項(xiàng)目所在地的實(shí)際情形，本項(xiàng)目可行性研究報(bào)告中秸稈氣的價(jià)格定位 1 元/方。 產(chǎn)品價(jià)格分析本項(xiàng)目為年產(chǎn) 億方秸稈氣，配套建設(shè) 6 噸燃?xì)忮仩t和 2 臺(tái)500KW 內(nèi)燃 發(fā)電機(jī)組 ，供廠區(qū)生產(chǎn)生活的 熱電需求。按照每噸秸稈 100 元的收購(gòu)價(jià)測(cè)算，將帶動(dòng)農(nóng)戶增收 2022 多萬元/ 年；與同等規(guī)模的燃煤火電廠相比，一年可節(jié)約 l0 萬多噸標(biāo)準(zhǔn)煤。河北晉州(125MW)和山東單縣(124MW)兩個(gè)示范項(xiàng)目都將引進(jìn)丹麥 BWE 公司的世界先進(jìn)秸稈發(fā)電 技術(shù)，龍基電力有限公司作為項(xiàng)目投資和項(xiàng)目實(shí)施單位，在當(dāng)?shù)刈隽舜罅康那捌谡{(diào)研，力爭(zhēng)在吸收丹麥 BWE 先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開 創(chuàng)出一條符合中國(guó)國(guó)情的新路。各級(jí)政府在招商引資中也都把秸稈發(fā)電作為一個(gè)重頭戲，秸稈發(fā)電概念在資本市場(chǎng)也開始活躍。秸稈發(fā)電是秸稈優(yōu)化利用的最主要形式之一。該工藝自動(dòng)化程度較高,氣化效率 60%～ 80%,可燃?xì)怏w 熱值 170～250 MJ產(chǎn)生的可燃?xì)怏w 經(jīng)冷卻器降溫后 ,進(jìn)入氣液分離器 ,除去水和焦油 ,過濾后可得純凈可燃?xì)怏w。這種方法改變了生物質(zhì)原料的使用形態(tài)，方便衛(wèi)生,在農(nóng)村家庭使用秸稈燃?xì)?能量轉(zhuǎn)換效率是固態(tài)生物質(zhì)直接燃燒的 3 倍。再去除可年產(chǎn) 億方秸稈雙床熱解制氣生產(chǎn)裝置可行性研究報(bào)告24燃?xì)怏w中的灰分、焦油等雜質(zhì),可燃?xì)怏w通過管網(wǎng)送入用戶燃燒時(shí),能量就釋放出來。 生產(chǎn)狀況 目前,全國(guó)已建成秸稈氣化集中供氣工程 539 座,大致分布在山東、四川、云南、河南、河北、廣西、黑龍江、吉林、遼寧、安徽、江蘇、湖北、新疆等省區(qū)。許多國(guó)家都制定了相應(yīng)的開發(fā)計(jì)劃，如日本的陽光計(jì)劃、印度的綠色能源工程農(nóng)場(chǎng)和巴西的酒精能源計(jì)劃等。根據(jù)《可再生能源法》以及《可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄》都將秸稈制取燃?xì)夂桶l(fā)電列為技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用的項(xiàng)目。 秸稈氣化站的運(yùn)行管理必須引入市場(chǎng)化的運(yùn)營(yíng)管理機(jī)制，即秸稈氣化站的運(yùn)營(yíng)必須是贏利的，對(duì)其運(yùn)行不能補(bǔ)貼。 秸稈氣化集中供氣工程的建設(shè)是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的要年產(chǎn) 億方秸稈雙床熱解制氣生產(chǎn)裝置可行性研究報(bào)告23求,建設(shè)布點(diǎn)應(yīng)選擇人均年純收入達(dá)到 5000 元及以上的村鎮(zhèn),或者村級(jí)集體年收入達(dá)到 50 萬元及以上的村鎮(zhèn)。根據(jù)我們實(shí)踐在秸稈氣化集中供氣工程投資、布點(diǎn)、管理方面有如下體會(huì): 秸稈氣化集中供氣工程是農(nóng)村公益基礎(chǔ)設(shè)施,資金投入較大,需要國(guó)家投入一定資金對(duì)秸稈氣化站建設(shè)進(jìn)行扶持。目前,全國(guó)已建成秸稈氣化集中供氣工程 539 座,大致分布在山東、四川、云南、河南、河北、廣西、黑龍江、吉林、遼寧、安徽、江蘇、湖北、新疆等省區(qū)。從“九五”開始,國(guó)家發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部、科技部及各級(jí)財(cái)政部門以項(xiàng)目補(bǔ)助的方式,開始支持建立秸稈氣化集中供氣試點(diǎn)工程。根據(jù)不完全的資料,國(guó)家科技部在“ 七五”“八五”期間,對(duì)秸稈氣化技術(shù),以山 東省科學(xué)院能源研究所為代表的的開發(fā)研究給予支持,通過技術(shù)全國(guó)多家研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)年產(chǎn) 億方秸稈雙床熱解制氣生產(chǎn)裝置可行性研究報(bào)告22開展了相關(guān)的研究工作,形成了目前秸稈氣化技術(shù)以空氣作為介質(zhì)、采集成和組裝用固定床下吸式氣化爐生產(chǎn)燃?xì)?。?jù)新鄉(xiāng)市統(tǒng)計(jì),全市每年的桔稈總量約 300 萬噸,其中作為肥料或直接還田的約 48 萬噸,作為青貯氨化飼料的約有 20 萬噸,作為工業(yè)原料或其它用途的約有 100 萬噸,而剩余的近 130 萬噸農(nóng)作物桔稈沒有出路,不少地方就一把火白白燒掉,既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境,還影響交通安全,帶來了一系列的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題,直接危害到人。如果將這些秸稈資源用于發(fā)電，相當(dāng)于 億 kw 火電機(jī)組年平均運(yùn)行 5000h，年發(fā)電量為 4500 億 kWh。小麥在我國(guó)各地區(qū)都普遍種植，播種面積以華中、華東地區(qū)最多