【正文】 也有近7億噸，其中產(chǎn)量最大的是稻秸，%，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，%，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，%，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)，%，薯秧類占總量的3 .47%，%[1]。植物學(xué)上把不能食用的農(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。分別占到秸稈總產(chǎn)出量的40%和45%，%[1] 。秸稈資源分布及其特征如下：（1）總儲(chǔ)量大而人均占有量小。（3）種類集中，水稻、小麥、%。我國(guó)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。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。（其原理如圖1所示）。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。 碳的燃燒，理論上按下列兩種反應(yīng)進(jìn)行：C + O2 = CO2 + 408860千焦2C + O2 = 2CO + 246447千焦 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，基本上按下列二式反應(yīng)：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℃以上時(shí)，則主要按后式反應(yīng)。 由于灶膛中尚有水蒸汽存在，它也會(huì)向焦碳表面擴(kuò)散，當(dāng)它與熾熱焦炭相遇時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生碳的氣化，產(chǎn)生氫或甲烷氣體，反應(yīng)式如下： C + 2H2O = CO2 + 2H2C + H2O = CO + H2C + 2H2 = CH4 水蒸汽對(duì)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)固定碳的燃燒 。氣化技術(shù)是目前生物質(zhì)能利用技術(shù)研究的熱門方向。其中前兩種適用于木材或木屑的熱解；后一種適用于作物（如玉米、棉花等）秸稈的氣化。進(jìn)料系統(tǒng)包括生物質(zhì)進(jìn)料、空氣進(jìn)料、水蒸氣進(jìn)料及其控制系統(tǒng)。后處理系統(tǒng)主要是氣化氣進(jìn)一步轉(zhuǎn)化利用的裝置。它們各自含量如下表：燃?xì)獬煞諬2CH4O2COCO2%15202012 表3 氣化氣的主要成分及其含量秸稈氣化的參數(shù)主要有粉塵灰分、熱值、焦油含量、H2 、CH4的含量等。氣化爐的不同種類也對(duì)它的產(chǎn)生量有重要影響。表5說明了生物質(zhì)燃料種類不同，其氣化所產(chǎn)灰分的變化。它受很多因素影響，如秸稈種類、物料含水量、物料密度、氣化爐種類等都能影響氣化氣的熱值。C時(shí)焦油產(chǎn)量是最高的。另外氣化爐的種類不同，同種物料參與氣化反應(yīng)所產(chǎn)生的焦油量也不相同，H2：H2是氣化氣中可燃成分之一，在氣化氣中的含量占15%左右，它含量的多少直接影響到氣化氣熱值。CH4：CH4在氣化氣中是含量最大的可燃?xì)饨M成成分，同H2一樣，它也受到氣化爐種類，氣化原料，物料含水量的影響。 氣化爐各部位結(jié)構(gòu)尺寸將極大地影響氣化爐的熱效率、產(chǎn)氣效率及產(chǎn)氣質(zhì)量。4 秸稈氣化的設(shè)備 秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)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)。氣化器、燃?xì)鈨艋骱惋L(fēng)機(jī)組成了秸稈氣化機(jī)組。離開氣柜的燃?xì)馔ㄟ^敷設(shè)在地下的塑料管網(wǎng)分配到系統(tǒng)中的每一用戶。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。經(jīng)過氣化，每公斤秸稈能產(chǎn)約2m3可燃?xì)?，一?口之家每天需燃?xì)饧s5—6立方米。 (2) 氣化爐 即氣化的反應(yīng)室，被粉碎的秸稈在這里進(jìn)行受控燃燒和還原反應(yīng)，發(fā)生爐產(chǎn)生的燃?xì)猓写罅康慕褂秃突曳?，?yīng)對(duì)其進(jìn)行凈化處理。凈化系統(tǒng)由三個(gè)環(huán)節(jié)組成：氣體降溫、水凈化處理、焦油分離。它是儲(chǔ)存氣體的設(shè)備，主要用于燃?xì)鈿庠串a(chǎn)量與供應(yīng)量之間的調(diào)節(jié)。貯氣柜容積是根據(jù)用戶每天的總用氣量來考慮，一般地，貯氣柜的容量應(yīng)占日供氣總量的40%—50%。以空氣和水蒸氣同時(shí)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。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(jiǎn)單，水蒸氣的加入則是用滴水器來完成。上吸式氣化爐工作過程及優(yōu)缺點(diǎn) 這種氣化爐有三種優(yōu)點(diǎn):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。圖3 系統(tǒng)工藝流程圖 下吸式氣化爐工作過程及優(yōu)缺點(diǎn)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)。煤氣從還原層排出。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(duì)其進(jìn)行冷卻。在設(shè)計(jì)、操作過程中，哪一個(gè)環(huán)節(jié)都可能對(duì)產(chǎn)氣質(zhì)量、燃?xì)獬煞之a(chǎn)生很大影響：（1）喉口結(jié)構(gòu)即喉口直徑大小、喉口深度、進(jìn)風(fēng)位置是影響產(chǎn)氣效果、燃?xì)饨褂秃康年P(guān)鍵。因此使空氣從喉口部位，即設(shè)計(jì)好的氧化層位置進(jìn)入，則可以較容易也控制氧化層、還原層反應(yīng)層次，從而保證氧化還原反應(yīng)在喉口部位進(jìn)行，也就從結(jié)構(gòu)上保證了可以連續(xù)穩(wěn)定地得到高質(zhì)量的可燃?xì)怏w。如進(jìn)風(fēng)量小，則造成缺氧燃燒，反應(yīng)溫度低，氧化還原反應(yīng)均不充分。因此，要求所選羅茨風(fēng)機(jī)與氣化爐后續(xù)處理設(shè)備相匹配，合理分配它們各點(diǎn)的壓力降，并根據(jù)氣化爐運(yùn)行的不同階段，通過回流調(diào)節(jié)閥靈活調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量。顆粒過大，透氣性差，建立不起時(shí)顯的反應(yīng)層，不產(chǎn)生可燃?xì)怏w，過大，原料易搭橋，導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)量過大，產(chǎn)氣效果不好，物料密度大，燃燒時(shí)間長(zhǎng)，穩(wěn)定燃?xì)獬煞趾谩嶂蹈?、粉塵少、焦油少。（4）司爐工的操作方法和對(duì)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的好壞對(duì)燃?xì)赓|(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。圖4 下吸式氣化爐 流化床氣化爐流化床氣化爐結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備投資較多。繼續(xù)提高氣流速度，全部微細(xì)顆粒被吹起而懸浮于氣流之中，但不被吹出。流化床氣化爐有；單流化床、雙流化床、 循環(huán)流化床、 攜帶流化床四種類型。下層爐體內(nèi)加水套，內(nèi)砌耐火材料。 在層式下吸式汽化爐內(nèi)，氧化反應(yīng)與熱分解反應(yīng)在同一區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，這個(gè)區(qū)域是整個(gè)反應(yīng)過程的最高溫度區(qū)域，由于熱反應(yīng)是在比任何一種固定氣化爐都高的溫度下進(jìn)行，所以對(duì)操作者的要求較高，操作者要時(shí)刻注意爐況，保證爐內(nèi)不出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象，這樣產(chǎn)生的燃?xì)鉄嶂狄膊拍芟鄬?duì)較高。圖6 層式下吸式秸稈氣化爐外形、加工工藝及各結(jié)構(gòu)的功用（圖見附件1）該零件的外殼均用球墨鑄鐵材料澆鑄，因?yàn)檫@種鑄鐵可鑄性佳且價(jià)格較低廉。表6 耐火泥理化指標(biāo)耐火泥功能特點(diǎn)。C)輕質(zhì)耐火泥LW10S44頂部390mmX390mm的方形孔是氣化爐的進(jìn)料口，是和進(jìn)料輸送管道相連接的進(jìn)料口的加工：（1）用長(zhǎng)450mm寬60mm厚5mm的球墨鑄鐵板根據(jù)圖上結(jié)構(gòu)首尾相連進(jìn)行焊接；（2）在其上鉆直徑為11的12mm個(gè)均布的連接通孔；（3）用高為70mm寬410mm厚5mm的四塊球墨鑄鐵板進(jìn)行相互垂直焊接以形成筒。上層爐筒的加工：（1）用球墨鑄鐵在澆注模上直接澆注成高750mm外徑1350mm內(nèi)徑1210mm的圓筒，同時(shí)要將底部寬20mm高10mm的連接邊連同爐筒一次澆注出來。（3）將連接邊的連接表面進(jìn)行銑削加工，以保證連接的緊密性；。（4）在連接外邊上鉆16個(gè)直徑為11mm的均布連接通孔。（6）將4根彎管分別兩兩對(duì)稱焊接于鑄鋼筒外表面，與底面相距210mm。（7）在爐筒內(nèi)部搪以80mm厚的可塑性耐火泥。作用是將爐內(nèi)溫度降到3050度，方便工人操作時(shí)靠近。 下層爐筒的材料選擇、加工工藝及各結(jié)構(gòu)的功用（圖見附件2）該零件的外殼均用球墨鑄鐵材料，內(nèi)部耐火泥選用可塑性耐火泥（見表6）。并在上面澆鑄出循環(huán)水的進(jìn)出孔、出灰孔及進(jìn)氣孔。連接邊的兩外露棱邊需進(jìn)行45度的倒角，（3）將外徑1210mm內(nèi)徑1050mm寬30mm水箱下底板用球墨鑄鐵澆鑄出來。（4）將外徑1210mm內(nèi)徑1050mm寬10mm水箱上底板用鑄鋼澆鑄出來。（5）在連接外邊上鉆16個(gè)直徑為11mm的均布連接通孔。用球墨鑄鐵在澆注模上直接澆注成540mm高30mm厚外徑1110mm的圓筒，并在上面澆鑄出循環(huán)水的進(jìn)出孔及進(jìn)氣孔。最后通過焊接方式安裝于上下底板之間。（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。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(dòng)，使冷卻趨于均勻。用球墨鑄鐵按圖示尺寸及形狀鑄造管狀煤氣出口，再在上面鉆以8mm個(gè)直徑為11mm的聯(lián)結(jié)孔。（11）按圖上形狀和尺寸鑄造出灰孔和用以安裝出會(huì)孔蓋的基座。 （12）在爐筒表面涂以鋼結(jié)構(gòu)耐熱防銹漆。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(tái)孔直徑40mm的通孔。（3）在中間管子上的長(zhǎng)度中點(diǎn)位置上鉆直徑40mm的孔。以供安裝噴嘴之用。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的帶部分裝配錐度的半通管。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(huì)增加煤氣中的灰塵。、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。（2）用四根鐵條以圖示尺寸進(jìn)行焊接。（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。（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(duì)接，再在其接頭處堆上可塑耐火泥將之固定。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。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?、危害及去除方? 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懈鞣N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)的組成及危害雜質(zhì)成分典型成分可能引起的問題凈化辦法顆?；摇⒔固?、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