【正文】 上時(shí)，組成生物質(zhì)的纖維素、木質(zhì)素、半纖維素等成分發(fā)生明顯的熱分解，生成焦炭、木醋酸、焦油、氣雜質(zhì)成分 典型成分 可能引起的問題 凈化辦法 顆粒 灰、焦炭、熱質(zhì)顆粒 磨損、堵塞 氣固分離、過濾、水洗 堿金屬 鈉、鉀等化合物 高溫腐蝕 冷凝、吸附、過濾 氮化物 主要是氨和 HCN 形成二氧化氮 水洗 SCR 等 焦油 各種芳香烴等 堵塞、難以燃燒 裂解、除焦、水洗 硫、氯 HCL 硫化氫 腐蝕污染 水洗化學(xué)反應(yīng) 26 體。 生物質(zhì)氣化燃?xì)庵兴趾突曳值奶幚硎潜容^容易的，而焦油處理則是生物質(zhì)氣化應(yīng)用技術(shù)中一個(gè)很大的難題，下面就重點(diǎn)介紹這方面的內(nèi)容。因此，在可燃?xì)廨斔凸芫W(wǎng)中，每隔一定距離要設(shè)一個(gè)集水井以便將冷凝水排出。 表 7 陶瓷織維棉的特征及性能參數(shù) 產(chǎn)品名稱 功能特點(diǎn)： 1 各爐灶里襯、墊圈及封緘； 2 高溫出口處隔熱窗簾； 3 建筑用隔熱材料 陶 瓷 織 維 棉 密度： g/cm3 最高使用溫度 1260 棉絮密度 （ 4p） （ 6p） （ 8p） （ 10p） （ 12p） 6 生物質(zhì)可燃?xì)獾膬艋? 25 氣化氣中雜質(zhì)的組成、危害及去除方法 氣化氣中雜質(zhì)的組成、危害及去除方法 生物質(zhì)氣化燃?xì)庵泻?各種各樣的雜質(zhì)，主要成分及危害如表 8 所示： 表 8 氣化燃?xì)庵须s質(zhì)的組成及危害 灰分：在反應(yīng)進(jìn)程中，大部分灰分由爐柵落入灰室，可燃?xì)庵械幕覊m經(jīng)旋風(fēng)分離器被除掉，將收集的灰分進(jìn)一步處理，可以 加工成耐熱保溫材料，或是提取高純度的 SiO2，當(dāng)然也可以用作肥料。在安裝時(shí)需在連接表面填以陶瓷織維棉，增加安裝的 密封性。 （ 3）將帶噴嘴的爐橋安裝于下爐筒的爐橋架上，并將爐橋上的進(jìn)氣孔和爐筒上的進(jìn)氣孔對接，再在其接頭處堆上可塑耐火泥將之固定。 氣化爐的裝配（圖見附件 6） （ 1）將噴嘴安裝于爐橋的噴嘴基座之上，安裝的時(shí)候需在重合部分的內(nèi)外表面間填 以陶瓷織維棉（見表 7），增加安裝的密封性。 （ 2）用四根鐵條以圖示尺寸進(jìn)行焊接。 出灰孔孔蓋的材料選擇、加工工藝及各結(jié)構(gòu)的功用（圖見附件 5） 該零件全用球墨鑄鐵鑄造。之所以這樣設(shè)計(jì)是為了達(dá)到噴嘴在反應(yīng)層里所噴出的空氣可以更加分散，促進(jìn)秸稈的充分燃燒，且不會增加煤氣中的灰塵。 噴嘴的加工： （ 1）在鑄模上用 鑄鐵澆鑄出高 330mm大端孔徑 50mm小端孔徑 40mm 壁厚為 5mm的帶 24 部分裝配錐度的半通管。以供安裝噴嘴之用。 （ 3）在中間管子上的長度中點(diǎn)位置上鉆直徑 40mm的孔。 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。 （ 12） 在爐筒表面涂以鋼結(jié)構(gòu)耐熱防銹漆。 （ 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。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(gè)直徑為 11mm 的聯(lián)結(jié)孔。之所以這樣將進(jìn)水管管徑設(shè)計(jì)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(jìn)水沖力的作用形成螺旋狀流動，使冷卻趨于均勻。 （ 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。最后通過焊接方式安裝于上下底板之間。其上帶有向內(nèi)的 110mm 的直鉤是用做支撐爐橋的。 （ 6） 澆注水箱內(nèi)壁。最后焊接于與爐子上面平齊處。最后焊接于距爐子上連接表面540mm 處。 （ 2） 將連接邊的連接表面進(jìn)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(jìn)行 銑 削到表面精度為 以保證連接螺釘?shù)陌惭b。 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(shí)要將上部寬 20mm 高 10mm 的連接邊連同爐筒一次澆注出來。 （ 8）在爐筒表面涂以鋼結(jié)構(gòu)耐熱防銹漆 。這種耐火泥不僅能達(dá)到爐內(nèi)工作溫度的要求，還不會因?yàn)闋t子熱長冷縮的體積變形而脫落。其作用是安裝和維修時(shí)拆卸時(shí)方便提升和移動。 （ 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。連接邊的兩外露棱邊需進(jìn)行 45 度的倒角，以避免在安裝和使用過程中劃傷工人。 （ 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。 （ 4）兩者進(jìn)行垂直焊接既構(gòu)成了直接與上層爐筒相連的進(jìn)料口。 產(chǎn) 品規(guī)格表 產(chǎn) 品型 號 type 單 品 單價(jià) 備注 KG 可塑性耐火泥 PA16S 可塑性耐火泥 36 40kg/箱 (1700176。內(nèi)部耐火泥選用 可塑性耐火泥 （見表 6）。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?yàn)闅饣瘯r(shí)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。為保證物料的充分燃燒和二氧化碳的充分還原，特設(shè)計(jì)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(gè)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。 圖 5 流化床 5 下吸式秸稈氣化爐的設(shè)計(jì)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：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(gè)直筒體組成的雙層爐體，方便加工、 搬運(yùn)、安裝。此時(shí)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(dá)到某一值時(shí)，微細(xì)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。 物料添加均勻，根據(jù)不同運(yùn)行階段控制進(jìn)風(fēng)量，嚴(yán)格按要求定時(shí)清灰、排污、換水，以產(chǎn)生較好質(zhì)量的燃?xì)?。反之亦反，不僅造成了能源浪費(fèi)，而且為后處理設(shè)備增加負(fù)擔(dān)。 （ 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(shí)，燃?xì)庵?H CH4含量減少，熱值下降；高于 30%時(shí)，則產(chǎn)氣不夠，甚至不產(chǎn)氣，而焦油含量卻時(shí)顯升高。燃?xì)庵锌扇汲煞稚?，焦油?量多，還易產(chǎn)生明火、噴火等不利于安全的現(xiàn)象。 （ 2）進(jìn)風(fēng)量直接影響氣化爐產(chǎn)氣質(zhì)量 如果進(jìn)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?xì)庵锌扇汲煞稚佟⑷細(xì)鉄嶂档?，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(fèi)，也使后續(xù)處理設(shè)備負(fù)擔(dān)增加，影響處理效果。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(jìn)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。 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(jī)、貯氣柜等幾部分組成。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(diǎn)，所以下吸式氣化爐在需要使用潔凈燃?xì)獾膱龊系玫搅藦V泛的應(yīng)用；它的另一優(yōu)點(diǎn)是它的加料端與空氣接觸 ,當(dāng)爐膛內(nèi)為負(fù)壓工況時(shí)，加料端不需要嚴(yán)格的密封，使得運(yùn)行中 連續(xù)進(jìn)料成為可能，也可以進(jìn)行撥火操作 。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。其缺點(diǎn)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(jī)從爐柵下抽出可燃?xì)庖馁M(fèi)較大的功率，出爐的燃?xì)庵泻休^多的灰分，出爐的 可燃?xì)獾臏囟容^高，須用水對其進(jìn)行冷卻。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(jìn)氣口進(jìn)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?xì)獬隹谂懦?。氣化爐氣化過程的水蒸氣由燃料中所含的水分產(chǎn)生。 17 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(shí)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?xì)怏w的成分也不同。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。 第二部分貯氣柜。 (3) 燃?xì)獾膬艋? 主要是清除氣體中的焦油和灰份，使之達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)：＜ 10mg/m3。 秸稈氣化工程從煤氣 發(fā)生爐機(jī)組到用戶，全部工程主要有以下兩大部分：第一部分燃?xì)獍l(fā)生爐機(jī)組，機(jī)組主要由以下三部分組成： (1) 上料部分 經(jīng)過粉碎達(dá)到一定要求的秸稈，經(jīng)上料機(jī)送入氣化爐，上料機(jī)通常采用密封絞籠，對上料機(jī)的開啟和關(guān)閉，可以根據(jù)發(fā)生爐的用料要求，實(shí)現(xiàn)自動落料。生物質(zhì)燃?xì)獾娜紵栌脤Ｓ玫脑罹?。用戶打開燃?xì)庥镁叩拈y門，就可以方便地使用燃?xì)?。氣柜的作用是儲存一定量的燃?xì)庖云胶庀到y(tǒng)燃?xì)庳?fù)荷的波動，并提供一個(gè)始終恒定的壓力保證用戶燃?xì)庠罹叩姆€(wěn)定燃燒。（工藝系統(tǒng)如圖2所示） 圖 2 系統(tǒng)工藝流程圖 1 螺旋輸送機(jī)； 2 氣化爐 3 旋風(fēng)分離器 4 噴淋凈化器 5 氣水分離器 6過濾器 7鼓風(fēng)機(jī) 8 水封 9 灶具 10 儲氣柜 鍘成小段的秸稈送入氣化器中經(jīng)過熱解氣化反應(yīng)轉(zhuǎn)換成為可燃?xì)怏w，在凈化器中除去燃?xì)庵泻械幕覊m和焦油等雜質(zhì)，由風(fēng)機(jī)送至氣 柜中。下吸式氣化爐由于具有結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，產(chǎn)出氣的焦油含量低等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。對于下吸式氣化爐而言，進(jìn)風(fēng)量的大小和喉口直徑大小及有無均對 CH4含量有很大關(guān)系。它與氣化爐種類， 氣化原料的種類，以及物料含水量等的直接的關(guān)系，當(dāng)物料含水量低于 10%時(shí)， H2 的含量將下降。其次物料的含水量也是影響焦油的產(chǎn)量的重要因素，當(dāng)含水量大于 30%時(shí)，焦油的含量時(shí)顯增加。 表 5 各種生物質(zhì)原料氣化后氣體的熱值 焦油： 焦油是生物質(zhì)氣化中不可避免的產(chǎn)物，它的生成量與溫度有很大關(guān)系，在 500。 燃?xì)獬煞? H2 CH4 O2 CO CO2 % 15 20 20 12 15 表 4 不同原料氣化氣中灰分的含量 生物質(zhì)物料 木材 玉米秸稈 玉米芯 麥秸 棉柴 稻秸 灰分 % 3 1623 熱值：它是用來衡量每單位立方米氣體燃燒所放出熱量的多少。一般灰分含量在 5%以內(nèi)，氣化 爐就能可靠地運(yùn)行；對于固定床氣化爐來說，降低秸稈燃?xì)獾臍饬魉俣龋瑥幕以鼘由戏絺?cè)壁負(fù)壓吸出燃?xì)舛伎梢詼p少灰分?，F(xiàn)就它們的影響因素做如下歸納： 粉塵、灰分：在氣化過程中，產(chǎn)生的大部分灰分由柵落入灰室，由旋風(fēng)分離器將其分離，它的含量與物料密度、氣流速度有很大關(guān)系；當(dāng)物料密度大時(shí)，粉塵少。 3 秸稈氣化的參數(shù)及影響產(chǎn)氣質(zhì)量的因素分析 秸稈氣化參數(shù)及影響因素 秸稈氣化氣的主要成分是 CO、 H CH4等的可燃?xì)怏w 。氣化氣體凈化系統(tǒng)主要是除去產(chǎn)出氣體中的固體顆粒，可冷凝物及焦油，常用設(shè)備有旋風(fēng)分離器，水浴清洗及生物質(zhì)過濾器。 生物質(zhì)氣化工藝 生物質(zhì)氣化技術(shù)的一般工藝過程主要有四大組成系統(tǒng)，分別進(jìn)料系統(tǒng)、氣化反應(yīng)器（氣化爐）、氣化氣凈化系統(tǒng)、氣化氣處理系統(tǒng)。典型的氣化工藝有以下 3種：干餾工藝、快速熱解工藝、氣化工藝。 C + O2 = CO2 + 408860 2C + O2 = 2CO + 246447 實(shí)際上在高溫下，當(dāng)氧與熾熱焦炭表面接觸時(shí)，一氧化碳與二氧化碳同時(shí)產(chǎn)生，基 4C + 3O2 = 2CO2 + 2CO 3C + 2O2 = 2CO + CO2 這二種氣體產(chǎn)生量的多少由溫度的高低和空氣供給量的多少而定， 9001200℃時(shí)主要按前式進(jìn)行 反應(yīng)，在 1450 當(dāng)溫度較高 (超過 700℃時(shí) )，生成的一氧化碳向外擴(kuò)散時(shí)，遇到空氣中氧氣會繼續(xù)燃燒 2CO + O2 = 2CO2 + 570865千焦 若溫度更高，則生成的二氧化碳在擴(kuò)散過程中遇到熾熱的碳就會產(chǎn)生碳的氣化反應(yīng)，這是一 CO2 + C = 2CO 162297 由于灶膛中尚有水蒸汽存在，它也會向焦碳表面擴(kuò)散，當(dāng)它與熾熱焦炭相遇時(shí)，也會產(chǎn)生碳的氣化，產(chǎn) C + 2H2O = CO2 + 2H2 C + H2O = CO + H2 C + 2H2 = CH4 水蒸汽對碳的氣化比二氧化碳的作用快，所以灶膛中有適量的水蒸汽，可促進(jìn)固定 14 碳的燃燒 這種方法改變了生物質(zhì)原料的形態(tài)，使用更加方便，而且能量轉(zhuǎn)化效率比固態(tài)生物質(zhì)的直接燃燒有較大的提高。實(shí)質(zhì)上是 燃料 的燃燒過程，下面就重點(diǎn)闡述 燃料 的燃燒過程。（其原理如圖 1 所示）。山東省能源研究所研制的 XFL— 600型秸稈氣化爐和農(nóng)村集中供氣裝置，很好的解決了把農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化成使