戶用型秸稈氣化爐的應用陳新|崔軍1王景陽2摘要:分析了秸稈氣化的原理，對秸稈氣化過程中原料中的水分蒸發(fā)。產生的焦油提出了解決辦法，介紹了兩種典型的秸1.2燃氣組分稈氣化爐及主要技術性能和安全環(huán)保指標，對戶用人們從燃燒中獲得光和熱的動力。可燃性是型秸稈氣化爐的操作與使用作了說明。生物質能源的最基本特征。關鍵詞:秸稈氣化爐;原理;使用操作;焦油處理秸稈氣由可燃氣體(CO、H2、CH、C.Hn及H2S秸稈氣化屬于生物質能的利用范疇。生物質等)、不可燃成分(CO2、 N2及02等) 和水蒸汽組能是指太陽能通過光合作用，以化學能的形式，成，如表1所示:儲存在各種有機體內，包括所有動植物和微生物表1常 見秸稈的燃氣組分(按體積百分比計)中的能量。顯而易見，農作物秸稈是一種生物質秸稈分類稻草麥秸玉米秸棉稈資源，取之不盡，用之不竭。含水量6.013.50 15. 0010. 300213.514.00 13. 0011. 601秸稈氣化的原理 與燃氣組分)21.71. 701.601.50秸稈氣化是以秸稈為原料，利用熱化學反應17. 6021.4022.70的原理，在密閉缺氧裝置內，采用自熱干餾熱解H212.08.50 12. 2011. 50法，使秸稈釋放出可燃混合氣體。這種混合燃氣:H42.11.361.871. 92CmHn0.10.100. 200.20中含有- -氧化碳、氫氣、甲烷等有效成分，亦稱N255.6 56.74 49. 6850. 58生物質氣。熱值(kJ/m”10.8 3663.60 4808. 80 4915. 601.1原理2戶用型秸稈氣化爐簡介秸稈氣化一般包括氧化、還原、裂解、干燥2.1基本結構形式四個過程。戶用型秸稈氣化爐根據(jù)燃氣出氣的運動方(1)氧化反應?？諝庥蓺饣癄t的底部或中部向，分為上吸式和下吸式。進入爐體，與已點燃的秸稈中的碳發(fā)生燃燒反(1)上吸式。.上吸式秸稈氣化爐從爐體底部應，生成二氧化碳，放出熱量。由于限氧燃燒，02送風，經(jīng)氣化反應后，產生的生物質燃氣，通過的供應并不充分，由此不完全燃燒同時發(fā)生，生爐體上部的出氣管道送入簡易凈化裝置，再由灶成C0，同時也放出熱量。這些熱量為還原反應、具燃燒。特點:結構簡單、焦油含量高，氣壓不物料的熱解和千燥提供了熱源。穩(wěn)。(2)還原反應。在還原區(qū)域02不存在，氧化反(2)下吸式。下吸式秸稈氣化爐產生的生物應中生成的CO2同炭及水蒸汽發(fā)生還原反應，生成質燃氣，從爐體下部的出氣管道吸出。由于熱解CO和H2。還原反應吸收熱量，溫度相應降低。產品二次通過高溫氧化還原層，因此焦油可以得(3)裂解反應.在氧化和還原過程中生成的到進一步的裂解，燃氣中的焦油含量低于上吸式熱氣體，在上行過程中，加熱秸稈，秸稈受熱發(fā)氣化爐。特點:爐體結構較復雜，焦油含量較生熱解反應，并析出各種氣態(tài)物質，主要為揮發(fā)少。分(氫氣、甲烷)、一氧化碳、二氧化碳、焦2.2中國煤化工油、烴類物質和水蒸汽等。MHCNMHG體的頂部為圓錐(4)干燥。氣化爐最上層為干燥區(qū)，濕物料形冷凝水收集蓋，燃料中的水分受熱蒸發(fā)，冷凝在這里與上述反應生成的熱氣體進行熱交換，使后的水珠，沿爐蓋邊緣流至水槽中排出。此結構江蘇農機化2009.2 35對生物質燃料水份沒有十分嚴格的要求。該氣化爐采用在燃燒高溫區(qū)設置燃氣導出管8(體和在爐體上部設置導氣支管，可降低焦油含量，保證供氣的穩(wěn)定性。爐體的上部設有壓料塊和脫60氣體料探測傳感器，壓料塊靠自重自動向下壓實燃包碳料，當壓料塊的導柱下降到設定位置時，即可觸$40發(fā)脫料傳感器，語音提示人們加料。如圖1。20年油4005060070800 900但溫度T(C)圖3 生物質在不同溫度下的產物分布圖3焦油的處理秸稈在氣化過程中，不可避免地會產生焦油。焦油在高溫時呈氣態(tài)，可與燃氣混合，在500C左右時焦油產物最多(見圖3)，在低溫時凝1.脫料傳感器2. 錐形爐蓋3.導柱 4.溢水槽 5.爐體 6. 壓料塊結為液態(tài)，其分離處理較為困難，易腐蝕金屬, .7.蝶旋葉片8.出灰口 9. 下出氣口10.風機 11.下濾網(wǎng) 12.水 .常造成管路堵塞。洗排水口13.上濾網(wǎng) 14.過濾器 15. 粗燃氣連通管16. 濾料去除生物質燃氣中焦油的方法主要有水洗、17.導氣管18. 上出氣口19. 冷凝水捧出口過濾、高溫裂解和催化裂解，由于催化裂解技術圖1分體式秸稈 氣化爐結構較為復雜，需要在獨立的裂解裝置中完成，目前(2)整體式秸稈氣化爐。該秸稈氣化爐氣化僅適用于大中型秸稈氣化系統(tǒng)。裝置和爐灶連為- -體，聯(lián)結管路很短，可使燃氣3.1水洗在熱態(tài)下進入灶具燃燒，減少了焦油因冷凝而堵將可燃氣體導入水罐，通過水的過濾，可部塞管路的機會，也使焦油中的能量得到了有效的分清除焦油、雜質，并冷卻氣體，這是戶用型秸利用。由于爐壁設計為傾斜體，混合燃氣從下部稈氣化爐常采用的簡易去焦油方法。缺點是廢水進入緩沖氣柜，可使揮發(fā)分中的焦油得到較為充中含有焦油后，會造成二次污染和能源的浪費。分的裂解，焦油含量進- -步降低，供氣平穩(wěn)。如3.2過濾圖2。戶用型秸稈氣化爐常采用過濾器來去除焦油與雜質，過濾器以木屑或玉米芯等為濾料。當燃氣通過濾料時，其中的雜質、微細炭顆粒、水分、焦油等被吸附于多孔體濾料之中。如采用吸附性強的材料，如活性炭、陶瓷芯等，可獲得較god好的效果，但價格較貴。3.3高溫裂解焦油熱裂解可把焦油分解為永久性氣體，與可燃氣體一起被利用。 它既減少了焦油含量，又利用了焦油能量，但熱裂解需要很高的溫度(1 000C~1 200C)，如在爐體上部對可燃氣體進行儲集和二次加溫，可獲得較好的效果。9由由4快中國煤化工1.排煙閥2.爐灶3.供氣閥4.供風閥5.加料蓋6.爐體7.噴嘴4.18.排灰口9.風機10.接污口11.緩沖氣罐12. 調速開關TH.CNMHG空氣達到一定圖2整體式秸稈 氣化爐結構的混合比例時，就有可能引發(fā)爆炸，表2為一些氣36 江蘇農機化2009.2體與空氣混合后的爆炸濃度范圍。(5)玉米芯。粉碎后使用效果更好。(6)稻殼。可直接使用，是一種較好的燃表2一些氣體與空氣混合后的爆炸濃度料。氣體爆炸濃度范圍(%)(7)牧畜糞便。曬干后即可使用。甲烷2.5~15(8)成型燒料。致密成型燃料是- -種較為理乙烷氫氣4~80想的燃料。-氧化碳12. 5~805.2操作與使用方法乙烯2. 75~35(1)使用前檢查電器、電源是否正常。打開硫化氨4.2~45.5室內的排風扇。4.2秸稈氣體對人體的毒害(2)生火。關閉供氣閥、供風閥、放水閥和秸稈氣體中含有某些對人體有害的成分，當出灰口，打開排煙閥。從填料口向爐內填入少量有害成分達到- - 定濃度被人吸入后，會引起頭的易燃物并點燃。為使底火充分燃燒，可打開風暈，器官損傷，甚至死亡。表3為一些氣體的毒性機助燒。底火點燃后關閉風機。極限。(3)加料。將燃料填入氣化爐內。打開風表3一些氣體的毒 性極限機，這時會看到排煙口有大量的煙氣排出。短時間內致死的30-~60min有危 6orin內無嚴重危 長時間可允許的2~3min后，打開供氣閥，點火。點燃后將排煙閥極限濃度(%)險的依度(%)險的濃度(分) 最高濃度(3)關閉。硫化氫0.1~0.2 0.05~0.070.02~0.030.01(4)使用。火焰大小由供風閥和調節(jié)開關控氟化酸0.30.012~0.015 0050~0.060.002制。二氧化硫0.04~0.050.05~0.020.001(5)添加燃料。在正常使用條件下，加滿顆一氧化碳0.5~1.00.2~0.30.05~0. 100.04粒壓塊燃料后，可使用120~240 min;輕質燃料4.3質量環(huán)保標準可使用60~90 min.當燃氣火焰呈現(xiàn)紫紅色或夾有國家農業(yè)部于2007年發(fā)布并實施了《秸稈氣煙霧時，說明燃料將燒盡或架空。此時需加料、化爐質量評價技術規(guī)范》，表4為該《規(guī)范》的主壓料。加料前須關閉風機。將料加滿后，封閉爐要指標。蓋，開啟風機，2~3 min后可繼續(xù)使用。(6)停止使用。當炊事結束時，先關閉風機，表4秸稈氣化爐主要技術性能和安全環(huán)保指標切斷電源，打開排煙閥，關上供氣閥。項且單位指標5.3維護與保養(yǎng)點火起動時間nin<8(1)除灰。每天使用的氣化爐，2~7天從排-次加料持續(xù)穩(wěn)定燃燒時間mi>90灰口清除積灰一次。氣化效率%>60額定壓力下的熱效率(2)排除積水。每次使用后及時排除凈化器燃氣熱值kJ/Nw40000內污水。單位秸稈產氣螢r/kg1.(3)管道清洗。應定期清洗，以保證暢通，排煙中的00含量<0.1灶具燃燒噪音dB(A)<55必要時更換新管道。5戶用型秸稈氣化爐的操作與使用(作者單位: 1. 江蘇省農業(yè)機械技術推廣站5.1原料的要求2.江蘇省農業(yè)機械試驗鑒定站)(1)果樹、棉稈、豆秸等枝條狀原料。切斷，長度為5 cm以下。.(2)麥秸、稻秸、野草、玉米秸。切斷，長度2 cm以下，單獨使用效果較差。(3)木屑、刨花。80%木屑+20%刨花混合使中國煤化工用，效果較好。(4)菌渣廢棄物。自然晾千或曬干后即可使MHCNMHG用。江蘇農機化2009. 237