第36卷第3期.拳術(shù)湖南農(nóng)機(jī)2009年5月_ Vol.36 No.3HUNAN AGRICULTURAL MACHINERYMay.2009家用生物質(zhì)氣化爐市場(chǎng)現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展.楊揚(yáng)(湖南省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站,湖南長(zhǎng)沙410004)摘要:生物質(zhì)能是很好的替代能源，因而生物質(zhì)氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用及相關(guān)設(shè)備的研制得到許多國(guó)家和企業(yè)的重視。近幾年,我國(guó)生物質(zhì)氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)利用與推廣力度較大,特別是家用生物質(zhì)氣化爐涌向農(nóng)村市場(chǎng)。但現(xiàn)用戶對(duì)家用生物質(zhì)氣化爐產(chǎn)品褒貶不一,技術(shù)推廣的難點(diǎn)是燃?xì)鉄嶂档?、焦油含量高以及使用操作繁雜。因此,發(fā)展家用生物質(zhì)氣化爐要正確宣傳引導(dǎo)、加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，特別是要開(kāi)發(fā)產(chǎn)氣穩(wěn)定、燃料利用率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格低廉且使用安全可靠的產(chǎn)品。關(guān)鍵詞:固定床氣化爐;下吸式氣化爐;生物質(zhì)能;焦油聚集中圖分類號(hào):TK01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-8320(2009 )03- 0037-03Technology development and market situation of household biomass gasifierYANG Yang(Hunan Agricutural Machinery Idnifcation Sation,Changsha, Hunan 410004,China)Abstract: Biomass is a very good alternative sources of energy , the development and utilization of biom8ssgasification technology and related equipment have been developed in many countries and corporate. In recentyears ,China's biomass gasification technology development and promotion is a larger effort ,in particular house-hold biomass gasifier into the rural market. However, home users are biomass gasifier products vary, technologicalpromotion difculies is that gas caloific value is low, the high tar content and t complex operations. Therefore,the development of biomass gasifer to correct propaganda guidance ,to strengthen the technical training, in particu-lar to develop stable ,high fuel eficiency ,simple structure ,easy to operate ,inexpensive and safe reliable products.Key words :fixed-bed gasifier ;downdraft gasifier; biomass ;tar accumulation生物質(zhì)能是一種有效的替代能源，可緩解石油、廣闊,但家用氣化爐市場(chǎng)成熟還需一個(gè)過(guò)程。煤炭等能源的緊張。生物質(zhì)能的優(yōu)點(diǎn)是燃燒容易、污1家用氣化爐工作原理 、類型及特點(diǎn)染少、灰份較低,具有很強(qiáng)的再生能力;缺點(diǎn)是熱值及熱效率低,體積大且不易運(yùn)輸,直接燃燒生物質(zhì)的熱生物質(zhì)氣化爐俗稱氣化爐。通常所說(shuō)的氣化,就效率僅為10%~30%。生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)在我國(guó)的是秸桿、柴草等生物質(zhì)在氣化爐中燃燒,固體物質(zhì)在應(yīng)用已有半個(gè)多世紀(jì),上世紀(jì)50~-60年代我國(guó)一些地高溫條件下與氣化劑反應(yīng)得到小分子可燃?xì)怏w的過(guò)區(qū)用木質(zhì)燃料氣化驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，以取代柴油和汽油;程。所用氣化劑(如空氣煤氣、水煤氣、混合煤氣以及90年代始,民用小型氣化爐大量出現(xiàn)。進(jìn)入21世紀(jì)，水蒸汽等)不同,得到的氣體燃料組成成份也不同,產(chǎn)國(guó)家高度重視環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約，生物質(zhì)能資源的出的氣體主要有Co、CO2、H2、N2.CH以及C和Hm等開(kāi)發(fā)利用進(jìn)-步得到社會(huì)的廣泛關(guān)注。特別是近幾烷烴類碳?xì)浠衔铩Ｃ旱V、垃圾處理等工業(yè)行業(yè)的氣年,各類型的家用氣化爐涌向市場(chǎng),產(chǎn)品良莠不齊用化爐基本為流化床氣化爐,而家用氣化爐為固定床氣戶褒貶不一。為此,筆者對(duì)市場(chǎng)上常見(jiàn)的幾種家用氣化爐中國(guó)煤化工化爐進(jìn)行了調(diào)查與實(shí)驗(yàn),認(rèn)為生物質(zhì)能技術(shù)發(fā)展前景三毀發(fā)生在相對(duì)靜止的床MH，CNMH G解、氧化和還原反收稿日期:2009 -03-15作者簡(jiǎn)介:楊揚(yáng)(1981-),男,助理工程師,主要從事農(nóng)機(jī)產(chǎn)品技應(yīng)。根據(jù)氣體流動(dòng)的方向又可以為分下吸式、上吸式術(shù)檢測(cè)及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。和平吸式。目前市場(chǎng)的產(chǎn)品,以上吸式氣化爐為多,結(jié)38湖南農(nóng)機(jī)2009年5月構(gòu)比較簡(jiǎn)單,制造成本低,老百姓容易接受。(1)產(chǎn)生焦油問(wèn)題。一是使用中爐內(nèi)或管道內(nèi)的(1)-上吸式氣化爐。生物質(zhì)原料由爐項(xiàng)加入爐中,焦油盡管沒(méi)有外泄,但揮發(fā)性氣體較大,某些時(shí)段的依靠重力向下移動(dòng);下面用鼓風(fēng)機(jī)吹,氣化劑從下部低溫燃燒也達(dá)不到焦油芬芳度轉(zhuǎn)變要求，而產(chǎn)生大量進(jìn)入,向上經(jīng)過(guò)各反應(yīng)層,燃?xì)鈴纳喜颗懦?。在上吸式煙臭味，用戶家庭成員有不適反映。二是焦油在300氣化爐中,原料移動(dòng)方向與氣流方向相反,所以也叫度以下會(huì)凝結(jié)析出,隨著溫度的逐漸降低,大量焦油逆流式氣化爐。剛進(jìn)入氣化爐的原料遇到下方上升的和水蒸汽混合.凝結(jié),最終堵塞管道、卡住閥門,腐蝕熱氣流,首先脫除水分,當(dāng)溫度提高到250C以上時(shí),金屬,并影響排風(fēng)機(jī)、抽煙機(jī)等設(shè)備的正常工作。三是發(fā)生熱解反應(yīng),析出揮發(fā)分(注:揮發(fā)物占煤樣質(zhì)量的爐頭燃燒尾氣中的焦油聚集,通過(guò)鍋體(個(gè)別廠家設(shè)分?jǐn)?shù)成為揮發(fā)分產(chǎn)率或簡(jiǎn)稱為揮發(fā)分);留下的木炭.計(jì)缺陷)滲入食物中,出現(xiàn)食物變質(zhì)變味現(xiàn)象。再與空氣發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，溫度迅速升高到(2)燃?xì)赓|(zhì)量問(wèn)題。氣體中可燃?xì)獬煞仲|(zhì)量不穩(wěn)1000C以上,然后通過(guò)還原層轉(zhuǎn)變成含-氧化碳和氫定或燃?xì)庵泻胁煌康乃?影響燃用。目前,生物等可燃?xì)怏w后,進(jìn)入熱解層,與熱解層析出的揮發(fā)分質(zhì)氣化氣體的熱值僅相當(dāng)于城市管道煤氣的1/3。各混合成為燃?xì)?。燃?xì)饨?jīng)過(guò)最上面的原料層將原料預(yù)熱種生物質(zhì)熱值不等，所以反應(yīng)時(shí)間及產(chǎn)氣量也不等，并干燥后,進(jìn)入發(fā)生爐上部空間,溫度下降,由氣化爐如秸稈的燃燒值是3000- 3300 Kealkg, 是低質(zhì)量生物的煤氣出口引出。它的缺點(diǎn):添料不方便;可燃?xì)庵泻|(zhì)原料,具有松散堆積密度低、灰份高、固定碳含量低揮發(fā)性物質(zhì)(如焦油蒸氣)較多。等特點(diǎn),其氣化和燃?xì)鈨艋容^困難。同時(shí)燃料的含(2)下吸式氣化爐。爐內(nèi)的氣體流向是自上而下，水率也和產(chǎn)氣量、燃燒性能密接相關(guān)。氣化爐燃料的而熱流的方向是自下而上的,其熱解產(chǎn)物通過(guò)熾熱的含水率需在12%左右,才可以點(diǎn)火、產(chǎn)氣迅速,不至于氧化層而得到充分的裂解,因此加料端不需要嚴(yán)格密濃煙滾滾。但高溫燃燒時(shí)水分過(guò)少,又不能促進(jìn)催化封,使得自然堆積角過(guò)大的秸稈在運(yùn)行中可以連續(xù)進(jìn)到達(dá)制氫制氧,而需要二次補(bǔ)水(少數(shù)氣化爐配有補(bǔ)料,保證運(yùn)行中反應(yīng)層的穩(wěn)定。它的缺點(diǎn):引風(fēng)機(jī)從爐水裝置，但自動(dòng)控制化程度不高，用戶實(shí)際很少使柵下抽出可燃?xì)庖馁M(fèi)較大的功率;出爐的可燃?xì)庵杏谩?再者就是燃料要粗細(xì)搭配,以確?？諝庠跔t內(nèi)通含有較多的灰份;出爐的可燃?xì)鉁囟容^高,須用水對(duì)過(guò),而得到較好的反應(yīng)時(shí)間。其進(jìn)行冷卻。再加上入工拔火往往破壞了各反應(yīng)層的(3)操作使用問(wèn)題。一是操作較繁瑣,現(xiàn)有的一般穩(wěn)定性,氣化反應(yīng)會(huì)受到很大影響。試驗(yàn)證明,大約氣化爐風(fēng)量、氣量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)在5個(gè)左右,在氣化爐使75%的碳是在裂解層中分解成揮發(fā)性物質(zhì),大約15%用過(guò)程中需要調(diào)節(jié),用戶難以掌握操作技巧。二是操的碳在氧化層燃燒用于供熱,約10%的碳是用于還原作環(huán)境差,在加料時(shí)有煙氣。三是操作時(shí)間長(zhǎng),從點(diǎn)火反應(yīng)成為一氧化碳。至產(chǎn)氣需要有一定的啟動(dòng)時(shí)間,增加了勞動(dòng)量。有些(3)平吸式氣化爐。平吸式氣化爐由于物料在爐農(nóng)民用戶認(rèn)為,“我原來(lái)砍了柴,劈好、堆好,干個(gè)幾內(nèi)停留時(shí)間短,燃?xì)赓|(zhì)量不理想。一是爐體中心溫度天,要用的時(shí)候往灶里一丟,幾斤柴就把一餐飯做好高，容易造成結(jié)塊;二是爐子的還原層容積很小，使了。”特別是一旦爐內(nèi)燃料架空, 便會(huì)出現(xiàn)斷氣現(xiàn)象，CO2還原成CO的機(jī)會(huì)減少,從而使燃?xì)赓|(zhì)量降低,所此時(shí)需要開(kāi)蓋、重行壓料、搗實(shí)。在不熟練和不了解情以暫時(shí)未發(fā)現(xiàn)有此類產(chǎn)品投入使用。況下,解決這些問(wèn)題會(huì)花費(fèi)不少時(shí)間,甚至打亂原有的炊事安排。2家用氣化爐實(shí)際使用問(wèn)題及分析家用氣化爐就是小型固定床氣化爐。近幾年通過(guò)3解決氣化爐焦油技術(shù)措施媒體的宜傳,得到各級(jí)政府和民眾的重視,氣化爐產(chǎn)氣化爐一般由三個(gè)部分組成:氣化發(fā)生部分、凈品開(kāi)始熱銷,產(chǎn)品研發(fā)企業(yè)由當(dāng)時(shí)河北、湖南的幾家化部分燃燒部分。凈化部分是氣化爐很重要的組織發(fā)展到現(xiàn)在的全國(guó)數(shù)百家。用戶的使用效果如何?據(jù)部分,因固定床氣化爐在產(chǎn)氣過(guò)程中的必然產(chǎn)物是水對(duì)某氣化爐廠家的產(chǎn)品用戶調(diào)查,持續(xù)使用家用氣化蒸氣中國(guó)煤化工-質(zhì)而直接接到灶具爐用戶是總用戶的5% ,換句話說(shuō),就是95%的用戶在上燃]堵塞,，還可能使房購(gòu)回氣化爐后只使用過(guò)一段時(shí)間就棄之一 -邊了。 造成間內(nèi)l.CNM H.所以，須采取有效措設(shè)備使用率過(guò)低的原因很多,但最突出的兩大難點(diǎn)是施去除水蒸氣和焦油,以提高可燃?xì)怏w的純度。燃?xì)鉄嶂档徒褂秃扛摺?1)濕式凈化。濕式凈化系統(tǒng)是采用水洗的方法第36卷第3期楊揚(yáng):家用生物質(zhì)氣化爐市場(chǎng)現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展3S脫除焦油和灰塵。濕式凈化系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作.形式較好,進(jìn)風(fēng)管及產(chǎn)氣管管徑、風(fēng)速應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)取方便、成本較低等優(yōu)點(diǎn),但由于直接用水凈化燃?xì)?洗得科學(xué)數(shù)值;控制氧化層和還原層的大小和形狀,保滌污水排入農(nóng)田或河流會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的二次污染。此證還原層溫度在1000C左右。二是應(yīng)有相適宜的自動(dòng)外,氣化中的焦油產(chǎn)物所含能量- -般占總能量的5%~補(bǔ)水裝置。三是引進(jìn)煤電和石化行業(yè)的新成果,提高15%,大量焦油隨水流失也會(huì)造成能量消耗。產(chǎn)品的技術(shù)含量。四是產(chǎn)氣穩(wěn)定可靠、燃料利用率高,(2)干式凈化。千式凈化系統(tǒng)是根據(jù)生物質(zhì)燃?xì)饨Y(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單、操作要方便,價(jià)格應(yīng)低廉,使用安全可中所含雜質(zhì)的特點(diǎn),采用間接降溫和多級(jí)凈化的方法靠。除去焦油和灰份。此種凈化系統(tǒng)具有能量利用率高，(2)正確選購(gòu)產(chǎn)品。其一,用戶在購(gòu)買氣化爐前應(yīng)無(wú)二次污染特點(diǎn),有效地解決了濕式凈化系統(tǒng)存在的先對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的制造水平和能力有所了解。其弊病。在煤礦行業(yè)中,還有電捕焦油器清除煤氣中的二,選用本地常用、量多的燃料裝爐試用,試驗(yàn)氣化爐焦油霧。的點(diǎn)火性能和產(chǎn)氣能力,出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)現(xiàn)場(chǎng)咨詢解決方(3)裂解凈化。焦油熱裂解是把把焦油分解為永法。其三,測(cè)試火力大小,方法是取- - 片1mm厚的鋼久性氣體,與可燃?xì)庖黄鸨焕茫葴p少了焦油含量片放在灶火上燒,如能在3秒內(nèi)發(fā)紅,則爐具的性能又利用了焦油中的能量。熱裂解需要高達(dá)1000~較好,否則火力不夠。其四,除試驗(yàn)燃燒性能外,還應(yīng)1200C的溫度,所以實(shí)現(xiàn)較困難。催化裂解利用催化檢查外觀質(zhì)量、焊接質(zhì)量及聯(lián)接件是否緊固牢靠。劑的作用，把焦油裂解的溫度大大降低(約750~(3)安全使用操作。氣化爐使用方法和柴火土灶9009C),并提高裂解的效率,使焦油在很短時(shí)間內(nèi)裂.有根本區(qū)別,必須科學(xué)安全使用。- -是安全操作,要解率達(dá)99%以上。瑞典皇家工學(xué)院是焦油裂解開(kāi)展較注意防止管道泄漏,要防火，防燙傷。二是注意積累使早的單位,它采用鍛燒過(guò)的白云石(主要成份為MgO、用經(jīng)驗(yàn)、總結(jié)使用小竅門,如中途加料會(huì)有濃煙產(chǎn)生,CaO進(jìn)行催化裂解。由于爐體本身的缺氧燃燒,原燃這時(shí)可點(diǎn)燃?xì)怏w促使其燃燒,以減少室內(nèi)煙塵;燒空料會(huì)成為木炭或炭粉,也起到促進(jìn)裂解作用。油礦行后壓料時(shí),把料往進(jìn)氣口處推擠之后壓實(shí)即可;特別業(yè)已經(jīng)研制并使用鎳基催化劑,其效果較好,在750C要掌握風(fēng)機(jī)的風(fēng)力大小，過(guò)大會(huì)使氣體燃燒不穩(wěn)定、時(shí)即有很高的裂解率，而其他材料在750吣裂解的效燃料耗費(fèi)也大,過(guò)小又會(huì)使火力不夠。三是自己摸索果還不理想,但由于鎳基催化劑較昂貴、成本較高,一配匹燃料種類和千濕度,以求焦油少量化及提高燃?xì)獍憬斩挌饣夹g(shù)難以應(yīng)用,所以只能在氣體需要精制.純度。四是罐式凈化器采集的焦油可倒回爐中與燃料或合成汽油的工藝中使用。一起再次燃燒,不可隨地拋棄以造成環(huán)境污染。(4)罐體凈化?，F(xiàn)行氣化爐基本采用罐體凈化方參考文獻(xiàn)式，其原理是依靠旋轉(zhuǎn)燃?xì)鈿饬?使得燃?xì)庵薪褂秃蚚1]昊創(chuàng)之，馬隆龍.生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工灰分沉積后留掛于罐中,當(dāng)罐中的焦油積累到一定數(shù)業(yè)出版社,2002.量時(shí),用戶必須消除處理。若用戶隨意傾倒,便會(huì)出現(xiàn)[2]馬隆龍,吳創(chuàng)之,孫立.生物質(zhì)氣化技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:化二次污染。有的廠家產(chǎn)品是通過(guò)--套焦油回路將采集學(xué)工業(yè)出版社,2003.的焦油送回爐膛,促使其二次燃燒、裂解,但其作用也[3]張無(wú)敵,周長(zhǎng)平,字尚斌生物質(zhì)能一-未來(lái)能源的希 望[].能源研究與利用, 1995,(4).很有限。[4昊相淦.農(nóng)村能源[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社, 1988.[5]高先聲.生物質(zhì)的熱化學(xué)反應(yīng)特性和秸稈氣化問(wèn)題[J]可再生4氣化爐技術(shù)要 求及正確選購(gòu)與使用能源,2004,(2).(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。一是結(jié)構(gòu)宜采用下吸式負(fù)壓中國(guó)煤化工MYHCNMHG