【正文】 用方便、干凈衛(wèi)生的可燃?xì)猓⒓邢蜣r(nóng)戶供氣，既利用了過剩的秸稈，又改善了農(nóng)民的生活條件。我國生物質(zhì)氣化技術(shù)在 10多年的發(fā)展中已取得了可喜的成果。（ 3）種類集中，水稻、小麥、玉米秸稈產(chǎn)量占總量的 %。 秸稈資源分布及其特征如下：（ 1）總儲量大而人均占有量小。分別占到秸稈總產(chǎn)出量的40%和 45%，秸稈還田及其它損失也占到總產(chǎn)出量的 %[1] 。植物學(xué)上把不能 11 食用的農(nóng)作物根、葉、莖統(tǒng)稱為秸稈，如玉米秸、高粱秸、棉花秸、豆秸、麥秸、稻秸等。據(jù)不完全估計，全世界每年可產(chǎn)生近 20億噸秸稈，作為農(nóng)業(yè)大國的中國，每年秸稈產(chǎn)量也有近 7億噸，其中產(chǎn)量最大的是稻秸，占總量的 %，主要分布在中南（如湖南、湖北、廣東、廣西）和華東地區(qū)（如江蘇、江西、浙江和安徽）及西南的部分省份（如四川等），其次是玉米秸，占總量的 %，主要分布在東北和華北（如河北、內(nèi)蒙古等）地區(qū)的各省及華東（如山東）和中南（如河南）的部分省份，小麥占總量的 %，主要分布在華東（如山東、江蘇、安徽）和中南（如河南）及華北（如河北）等地區(qū)，豆類秸稈占總量的 %，薯秧類占總量的 3 .47%，油料占總量的 %[1]。因此發(fā)展生物質(zhì)能技術(shù)，為農(nóng)村地區(qū)提供生活和生產(chǎn)用能，是幫助這些地區(qū)脫貧致富，實現(xiàn)小康目標(biāo)的一項重要任務(wù)。盡管煤炭等商品能源在農(nóng)村的使用迅速增加，但生物質(zhì)能仍占有重要地位。開發(fā)利用生物質(zhì)能對中 國農(nóng)村更具特殊意義。 生物質(zhì)的利用對我國的發(fā)展有重大的意義：我國是一個人口大國，又是一個經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的國家， 21世紀(jì)將面臨著經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。專家認(rèn)為 ，生物質(zhì)能源將成為未來可持續(xù)能源的重要部分，到 2022年，全球總能耗將有 40%來自生物質(zhì)能源。通過生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)可以高效地利用生物質(zhì)能源，生產(chǎn)各種清潔燃料，替代煤炭，石油和天然氣等燃料和生產(chǎn)電力。至今，世界上仍有 15億以上的人口以生物質(zhì)作為生活能源。這些未加以利用的生物質(zhì)，為完成自然界的碳循環(huán)，其絕大部分由自然腐蝕 將能量和碳素釋放回到自然界中。 2 生物質(zhì)秸稈氣化技術(shù) 生物質(zhì)能 概述 生物質(zhì)能是由植物的光合作用固定于地球上的太陽能。生物質(zhì)秸稈氣化和集中 供氣技術(shù)不僅實現(xiàn)了農(nóng)村用能燃?xì)饣?，而且還實現(xiàn)了生物資源的可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的意義。 生物質(zhì)能是指直接或間接的通過綠色植物的光合作用，把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量。單單依靠這些能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。就煤、石油、天然氣、地?zé)崮?、核能等能源來說，不僅儲量、開發(fā)量有限，而且 是不可再生能源。因此，開發(fā)與利用新能源和可再生能源，已經(jīng)成為世界性的能源建設(shè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。隨著世界人口的日益增長和社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類在經(jīng)歷了以煤為主的第二代能源之后，以石油為主的第三代能源正面臨著枯竭的危險。同時，將氣化氣罐裝，以便于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，也是一個非常值得研究的課題。 由此可見，生物質(zhì)氣化技術(shù)有著非常廣闊的前景，而該技術(shù)也正在被大力的研究與推廣。 H2S：秸稈氣化氣中硫化氫的含量一般為 300mg/m3以上， H2S和水反應(yīng)生成弱酸，易對鋼材設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，因此必須脫除秸稈氣中的硫化氫，目前，脫除硫化氫的最簡單方法是采用石灰水噴淋洗滌（須定期補(bǔ)充石灰水）或采用活性碳吸附（須定期對活性碳進(jìn)行脫附）；如用氧化鐵法脫除硫化氫，脫硫時還可消耗秸稈氣中的氧氣；另外，硫化鐵可用來脫除秸稈氣中的 NO，減少煤氣膠的生成量，減少了管道的堵塞，有利于供氣和順利進(jìn)行。 水蒸氣：可燃?xì)庵羞€含有一定量的 水蒸氣，水蒸氣遇冷后將凝結(jié)成水。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，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。 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(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。煤氣從還原層排出。（其工作原理如下圖所示） 圖 2 上吸式氣化爐工作 原理圖 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(jìn)料口進(jìn)入爐內(nèi)。 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?xì)獾臏囟鹊?，氣化爐最下層是氧化層，這里有充足的空氣供燃?xì)馑?,底部的木炭可以得到充分燃燒，故氣化率較高；二是可燃?xì)庵泻瑹嶂递^高的熱解產(chǎn)物，因此燃?xì)鉄嶂递^高；三是爐排受進(jìn)風(fēng)的冷卻，工作性能比較可靠。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。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。經(jīng)過氣化，每公斤秸稈能產(chǎn)約2m3可燃?xì)猓粦?4口之家每天需燃?xì)饧s 5— 6 立方米，燃?xì)獬杀炯s 。系統(tǒng)中包括原料處理（鍘草機(jī)）、上料裝置、氣化機(jī)組、風(fēng)機(jī)、氣柜、安全裝置、管網(wǎng)和灶具等設(shè)備。離開氣柜的燃?xì)馔ㄟ^敷設(shè)在地下 5 圖 1 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 的塑料管網(wǎng)分配到系統(tǒng)中的每一用戶。氣化器、燃?xì)鈨艋骱惋L(fēng)機(jī)組成了秸稈氣化機(jī)組。 3 生物質(zhì)秸稈氣化系統(tǒng)及設(shè)備 秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)介紹 秸稈氣化集中供氣系 統(tǒng)基本模式為：以自然村為單元，系統(tǒng)規(guī)模為數(shù)十戶至上千戶，系統(tǒng)由三部分組成：秸稈的氣化機(jī)組，燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)和用戶燃?xì)庀到y(tǒng)。 [4]在我國，由于火力發(fā)電污染大，農(nóng)村地區(qū)缺電嚴(yán)重，特別是偏遠(yuǎn)地區(qū)，生物質(zhì)氣化發(fā)電正是解決這一難題的最好方法。我國是個農(nóng)業(yè)大國，有豐富的農(nóng)業(yè)廢棄資源，但是其利用率卻很低，且因不正當(dāng)處置如焚燒而污染環(huán)境，隨著我國生物質(zhì)能氣化技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用前景越來越廣闊，特別是在氣化發(fā)電和集中供氣方面。建立了 380余處秸 稈氣化集中供氣示范點，主要集中在山東、河南、江蘇、河北、山西、北京、陜西。 生物質(zhì)秸稈氣化技術(shù)是 90年代初期在我國發(fā)展起來的，但由于其具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。生物質(zhì)是由碳、氫等元素和灰分組成，當(dāng)它們被點燃時，只供應(yīng)少量空氣，并且采取措施控制其反應(yīng)過程，使碳、氫元素變成一氧化碳、氫氣、甲烷等可烯氣體，秸稈中大部分能量都轉(zhuǎn)移到氣體中，這就是氣化過程。 2 生物質(zhì)氣化技術(shù)利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景 生物質(zhì)氣化技術(shù)是一種熱化學(xué)處理技術(shù)，通過氣化爐將固態(tài)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為使用方便而且清潔的可燃?xì)怏w，用作燃料或生產(chǎn)動力。所以，合理有效的利用這項資源，是一件利國利民的大事。該技術(shù)在農(nóng)村的應(yīng)用前途極其廣闊，實現(xiàn)了“一人燒火，全村用氣”的要求。由于低質(zhì)生物質(zhì)的可再生性，因此，這項資源所產(chǎn)生的能源，稱之為可再生能源。 生物質(zhì)氣化技術(shù)主要是以低質(zhì)生物質(zhì)為原料的氣化技術(shù)，使低質(zhì)生物質(zhì)完成從固態(tài)到可燃?xì)怏w的轉(zhuǎn)化。單單依靠這些能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。就煤、石油、天然氣、地?zé)崮堋⒑四艿饶茉磥碚f，不僅儲量、開發(fā)量有限，而且是不可再生能源。因此，開發(fā)與利用新能源和可再生能源，已經(jīng)成為世界性的能源建設(shè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。隨著世界人口的日益增長和社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類在經(jīng)歷了以煤為主的第二代能源之后，以石油為主的第三代能源正面臨著枯竭的危險。 Leave the sucking type。s own corresponding view. Key word: Bionass。 關(guān)鍵字 ：生物質(zhì)，秸稈氣化，下吸式，氣化爐。 1 下吸式秸稈氣化爐的設(shè)計研究 摘 要 本設(shè)計是筆者在通過大量的閱讀和收集有關(guān)氣化方面資料和對氣化爐實物進(jìn)行了參觀的基礎(chǔ)之上，對秸稈氣化的原理、工藝過程、參數(shù) 選擇、 影響因素 及氣化氣有害雜質(zhì)去除方法等 作了較詳細(xì)的論述。同時，筆者從實際出發(fā) 結(jié)合我國農(nóng)村 的現(xiàn)實情況設(shè)計了下吸式秸稈氣化爐，并提出了自己的相應(yīng)觀點。 2 Abstract It designs to be author in through to read and collect about gasification respect materials and go on foundation that visit to gasification stove material object a large amount of originally, To principle, straw of gasification, craft course , parameter choose, influence factor and gasification angry harmful impurity get rid of method ,etc. make more detailed argumentation. Meanwhile, I is it bine of our country reality of countryside design the sucking type straw gasification stove of downing to proceed from the reality, have put forward one39。 Gasification of the straw。 Gasification stove. 3 文獻(xiàn)綜述 1 發(fā)展生物質(zhì)氣化技術(shù)的意義 能源是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在某種意義上，人類社會生產(chǎn)的發(fā)展史，就是人類能源開發(fā)利用史。人類必須尋找到一種可經(jīng)濟(jì)開發(fā)、 豐富、清潔的能源。 目前，世界能源格局是以石油、天然氣、煤炭等常規(guī)能源為主，包括水能風(fēng)能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮?、核能、氫氣能、生物能等能源在?nèi)的多種能源并存的狀況。水能、風(fēng)能、潮汐能等可再生能源，雖然理論上是取之不盡，用之不竭的，但可經(jīng)濟(jì)開發(fā)的量并不大。因此人們預(yù)言能量巨大、分布廣泛、可以再生、污染 小的生物質(zhì)能將成為第四代能源的主流能源。低質(zhì)生物質(zhì)是以農(nóng)作物秸稈為主，還可以使用玉米芯、木屑、柴草等。生物質(zhì)氣化技術(shù)的用途與城市管道煤氣相同，燃燒穩(wěn)定、熱效率高、適用于炊事、取暖、鍋爐等。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，每年生產(chǎn)的農(nóng)作物秸稈約 7億噸，如此之大的資源除了一小部分用于畜牧外，其余 的大部分以直接燃燒的方式將其浪費(fèi)，既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境。我國每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈約折合 ,充分利用這項資源會產(chǎn)生很大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益 ,主要表現(xiàn)在可以節(jié)約資源 ,保護(hù)環(huán)境 ,從而改變了農(nóng)村傳統(tǒng)的炊事方式，帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。生物質(zhì)氣化技術(shù)，就是生物原料在缺氧狀 4 態(tài)下加熱反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換過程 。去除可燃?xì)怏w中的灰分、焦油等雜質(zhì)，通過供氣系統(tǒng)將其送入農(nóng)戶家中，使用時打開閥門，點燃燃?xì)庠罹撸涂梢詿鲲埩?。在短短的十年?nèi)得到了相當(dāng)大的發(fā)展，目前我國已經(jīng)成功開發(fā)了一些將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成可燃?xì)怏w的技術(shù)。 [1] 近年來由于各級政府的大力支持，以固定下吸式氣化爐為代表的秸稈氣化技術(shù)已在農(nóng)村地區(qū)得到推廣應(yīng)用，取得了良好的社會效益。 目前國內(nèi)已經(jīng)成功開發(fā)了一些將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成可燃?xì)獾募夹g(shù)，采用固定床氣化的，其所產(chǎn)氣體的熱值則可獲得 4— 5MJ/m3，采用循環(huán)流化床氣化的 ，其所產(chǎn)生的氣體的熱值則可獲得 7MJ/m3左右，而且中熱值氣化技術(shù)的實驗研究在國內(nèi)也已取得了較好效果，如廣州能源研究所采用的氧氣氣化技術(shù)，其氣體熱值在 10MJ— 12MJ/m3之間。利用生物質(zhì)氣化發(fā)電既可以生產(chǎn)電能，同時也使農(nóng)村廢棄物得到了有效處理，因而不但有良好的社會效益，也減少了處理這些廢棄物時造成的環(huán)境污染。（工藝系統(tǒng) 圖 如下 頁 所示） 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。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，并提供一個始終恒定的壓力保證用戶燃?xì)庠罹叩姆€(wěn)定燃燒。用戶打開燃?xì)庥镁叩拈y門，就可以方便地使用燃?xì)狻Ｉ镔|(zhì)燃?xì)獾娜紵栌脤Ｓ玫脑罹摺? 秸稈氣化 的主要設(shè)備 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?xì)怏w的成分也不同。氣化爐氣化過程的水蒸氣由燃料中所含的水分產(chǎn)生。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 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?。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(jī)從爐柵下抽出可燃?xì)庖馁M(fèi)較大 的 6 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。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。 下吸式氣化爐優(yōu)缺點 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?xì)獾膱龊系玫搅藦V泛 的應(yīng)用；它的另一優(yōu)點是它的