2006年1月農(nóng)機(jī)化研究第1期330m2日光溫室秸稈氣化爐的設(shè)計甘露，馬君，潘亞東，徐冬(黑龍江省農(nóng)機(jī)工程科學(xué)研究院，哈爾濱150040)摘要:秸稈作為一種十分重要的可再生能源隨著生物質(zhì)能源輕化技術(shù)的發(fā)展以及秸稈氣化集中供氣技術(shù)日漸成熟，有效地解決了農(nóng)村植物秸稈有效利用問題，節(jié)約了能源，減少了對環(huán)境的污染。為此，闡述了330m2秸稈氣化爐的技術(shù)設(shè)計依據(jù)及總體設(shè)計方案，為黑龍江省及我國北方寒冷地區(qū)日光溫室供暖提供了新的熱源裝置。關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)工程;秸稈氣化爐;設(shè)計;日光溫室中圖分類號: S226. 6文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號: 1003- 188X (2006) 01-0150-02H20+C=C0+Ho一118.83kJ引言2H20+C=C0+2H2- 75. 24kJ隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)調(diào)整和設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)H20+C0=CO2+H2一43.58kJ展，高效節(jié)能型日光溫室迅速地得到普及和推廣，還原層反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，氣化原料在氧化層但有加溫設(shè)備的溫室占有率非常低,甚至是空白的。氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的高溫經(jīng)過還原反應(yīng)溫室降低到原因是采暖設(shè)備成本高、效率低，運(yùn)行中增加了農(nóng)600°~ 700C。經(jīng)過上述反應(yīng)過程，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w民的負(fù)擔(dān)，影響了溫室的經(jīng)濟(jì)效益，制約了農(nóng)村經(jīng)和主要成份是甲烷、- -氧化碳、乙烯等高熱值可燃濟(jì)的發(fā)展。為此，研制適合于廣大農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)適氣體。用型采暖爐已成當(dāng)務(wù)之急。2.2 設(shè)計技術(shù)依據(jù).(1)330m2節(jié)能日光溫室供暖秸稈氣化爐研制2技術(shù)設(shè)計依據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)為:氣源壓力穩(wěn)定，無回火，風(fēng)氣可調(diào)2.1 技術(shù)原理控;秸稈等生物質(zhì)固體燃料的氣化是利用空氣中的(2)燃?xì)庑什坏陀?0%;氧氣或含氧物質(zhì)做氣化劑，將固體燃料中的碳氧化(3) 焦油和灰塵含量不大于50mg/Nm2。成氣體的過程。氣化過程包括固體燃料的干燥、干2.3主要性能指標(biāo)餾、還原和氧化過程。干燥層和干餾層總稱為燃料(1) 爐腔容料量: 40kg以上;準(zhǔn)備層;還原層和氧化層總稱為氣化層。氣化反應(yīng)(2)熱流量: 125. 4MJ/h以上(或氣爐發(fā)熱量);過程主要在這里進(jìn)行，其化學(xué)反應(yīng)基理如下。(3) 產(chǎn)氣量: 2~2.5m*/kg;(1) 氧化層:氣化劑與熾熱固體燃料中的碳發(fā)(4)燃?xì)鉄嶂? 1400kJ/kg 或4600kJ/Nm’。生氧化反應(yīng)，同時放出大量的熱，反應(yīng)過程中的溫3總體設(shè)計度可達(dá)1000°~ 1200C，其反應(yīng)式如下C+02=C02+408. 84kJ目前，在我國已廣泛應(yīng)用的秸稈氣化裝置中，同時，一部分碳由于氧氣供應(yīng)量不足，生成一最基本最常用的氣化裝置是.上吸式、下吸式和平吸氧化碳，放出一部分熱，即式。通過對比分析，330m2日光溫室秸稈氣化爐以下2C+02=2C0+246. 44kJ吸式作為該機(jī)的設(shè)計基礎(chǔ)，其主要優(yōu)點(diǎn)是:(2) 還原層:還原層內(nèi)沒有氧氣存在，二氧化(1) 干燥和干餾產(chǎn)物全部經(jīng)過氧化層，焦油可碳和水在該層被還原成- - 氧化碳和氫，其反應(yīng)式為在高溫下分解，水分亦可參加反應(yīng)，適合氣化農(nóng)林C+C02=2C0- 162.41kJ剩余物;(2) 該形式氣化爐具有有效高度不變，工作穩(wěn)收稿日期: 2005-06-10作者簡介:甘露(1968-),男， 黑龍江肇源人，工程師，(E-mail)定性好，工作中國煤化工加燃料，確保g12301@sina. com. cn。持續(xù)供熱等優(yōu)MHCNMHG2006年1月農(nóng)機(jī)化研究第1期3.1 330 m'日光溫室供熱負(fù)荷的計算由此可見:該型氣化爐熱流量(或氣化爐發(fā)熱3.1.1 溫室全日散熱量Q的計算量)性能指標(biāo)為:125.4MJ/h=35kW，完全能夠滿足Q=LC.Ot .330m2日光溫室供熱負(fù)荷需要。式中LC- -溫室供熱負(fù)荷系數(shù);3.2氣化爐爐膛直徑的確定△一Or = T室外溫度-T室內(nèi)溫室。4x10°G.NmLC= LC白+ LC夜"qLCg =6X3.6x| EK .Ag)+nVC,p]kJ/Cd3.式中G..- 燃料消耗:取1. 6kg/kW●h;Nem- -氣化爐實(shí)際發(fā)熱量，取35kW;LCx=18x3.6x|EK. Aa)+IVC,p3.6q-氣化爐強(qiáng)度，取100kg/m2●h。式中EK Ax)=2371.76W/C;4x10° x1.6x35EK-Ax)=536. 72W/C.則D=-3.14x100=845mm滲漏損失為設(shè)計時取D=900mm。nVCpP=181. 74kJ/Cd3.3氣化室高度 H的確定即LC= LCg+ LC收H=_4x10"GNemπD2γ=101.72 MJ/C天其中，γ取124kg/m'， 則H=710mm，設(shè)計時取冬季室外溫度按一26"C，室內(nèi)溫度按15C。H =1000mm。溫室全日散熱量為3.4風(fēng)機(jī)確定Q = LCxOt =4170.5MJ/天考慮到煤氣經(jīng)風(fēng)機(jī)過程中會有一定的焦油含3.1.2溫室太陽輔射能量獲取量量，實(shí)際設(shè)計時，離心風(fēng)機(jī)要求由不銹鋼材料制作。Q, =Qxo + QsL風(fēng)量要求50~80m*/h;風(fēng)壓200mmH20。式中Q,一前坡透光面收集的能量;Qs一前立面收集的能量。4結(jié)論Qx =HroXA, xτ(1)該型氣化爐能將各類農(nóng)作物秸稈及農(nóng)林廢式中A,- 坡面面積，取313. 37m';Hro一前坡采光面上太陽輔射量，經(jīng)計算為棄物直接轉(zhuǎn)化為潔凈的高效燃?xì)猓患尤魏位瘜W(xué)添加劑及配料。12.106MJ/m2天;(2)設(shè)計思想獨(dú)特、技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)科學(xué)、操τ- -PVC膜透光率，取0.7。作簡單，投料、制氣、用氣可同步進(jìn)行，安全可靠，Q,e =2655.56MJ/天使用壽命長達(dá)8年。QsL=HroXA.Xt(3)產(chǎn)氣快。首次氣化啟動只需3~5min， 封式中AsL- -前立面面積，取38. 69m';Hn一前立面采光面上太陽輔射量，經(jīng)計算火后，再次啟動更快，封火時間可達(dá)40h。(4)燃?xì)馊紵凉崈?、氣源穩(wěn)定，無回火現(xiàn)象。為36. 436MJ/m2天;(5) 采用科學(xué)的風(fēng)、氣配比調(diào)節(jié)火勢，制氣過程及氣流大小可控，制氣數(shù)量根據(jù)投料量確定。QsL =986. 79MJ/天(6)無煙塵排放，無燃?xì)庑孤?，各?xiàng)環(huán)保指標(biāo)溫室太陽輔射能量獲取量均達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Q, =Q。o +QsL =3642.35MJ/天3.1.3 溫室供熱量Q參考文獻(xiàn):Q=Q+Q,=528. 17MJ/天[1]顧堯臣.糧食加工設(shè)備工作原理設(shè)計和應(yīng)用[M].武.3.1.4秸稈氣化爐發(fā) 熱量計算漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社,1998.由于氣化爐效率不低于70%，考慮到能量損耗，2] 季秉厚,林莉，李蓉萍.中國北方寒冷地區(qū)農(nóng)村能取η=0.5。源暨新能源研究與應(yīng)用進(jìn)展[M].呼和浩特:內(nèi)蒙古氣化爐供熱時間:取當(dāng)日20:00~次日8:00,大學(xué)出版共12h，則氣化爐發(fā)熱量中國煤化工[3] 張百良中國農(nóng)業(yè)出版Q羽=Q/12xη =88MJ/h=24. 4kW社, 1997.1MYHCNM HG_.下轉(zhuǎn)第155頁)2006年1月農(nóng)機(jī)化研究第1期不同研究方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步地研究;二是在1] 黃洪峰.土壤●作物●大氣相互作用原理與模擬研實(shí)現(xiàn)作物上部生長環(huán)境可控的條件下，研究作物根究[M].北京:氣象出版社, 1997.系的生長情況，使研究結(jié)果有對比性，也可使試驗(yàn)2] 張喜英.作物根系與土壤水利用[M].北京:氣象出.過程具有重復(fù)性。版社, 1999.參考文獻(xiàn):The Laboratory Design of Crop RootYAN Jian, XIE Xiao-yan(College of engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 501 642, China)Abstract: According to the need of crop root research, the South China Agricultural University crop rootlaboratory was built. This text introduces the design idea of the crop root laboratory on several aspects, such aslighting, ventilation, heat preservation and so on. Combining the characteristic of crop root research, itexpounds the structure and design specialties of the two sorts of plant slot.Key words: agronomy; crop root; desi gn; laboratory; plant slot(.上接第151頁)Abstract ID:1003- -188X(2006)01- -0150- -EADesign of Straw Gasification Furnace Applied to Sunlight GreenhouseGAN Lu, MA Jun,PAN Ya-dong, XU Dong(Heilongjiang Provincial Agricultural Mechanical Engineering Scientific Academy,Harbin 1 50040, China)Abstract: Following with the development of mild oxidation technology of bioenergy, and mature of central airsupply technology of straw gasification day by day, the straw has become a very important regenerativeenergy●It not only settles effectively utilizing plant straw, but also saves energies and reduces the pollutions toenvironment●So, this paper states the design foundation of its gasification furnace, and also provides newdevices of lighting source for sunlight greenhouse in the North of cold area.Key words: agricultural engineering; straw gasification furnace; design; sunlight greenhouse中國煤化工MHCNMH G-155-