戶用型秸稈氣化爐的應(yīng)用陳新崔軍!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(chǎn)生的焦油提出了解決辦法，介紹了兩種典型的秸1.2燃?xì)饨M分稈氣化爐及主要技術(shù)性能和安全環(huán)保指標(biāo)，對戶用人們從燃燒中獲得光和熱的動力?？扇夹允切徒斩挌饣癄t的操作與使用作了說明。生物質(zhì)能源的最基本特征。關(guān)鍵詞:秸稈氣化爐;原理;使用操作;焦油處理秸稈氣由可燃?xì)怏w(CO、Hz、CH、CaH.及HsS秸稈氣化屬于生物質(zhì)能的利用范疇。生物質(zhì)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(xué)能的形式，成，如表l所示:儲存在各種有機體內(nèi)，包括所有動植物和微生物表1常見秸稈的燃?xì)饨M分 (按體積百分比計)中的能量。顯而易見，農(nóng)作物秸稈是一種生物質(zhì)秸稈分類稻草支秸玉米秸棉稈資源，取之不盡，用之不竭。含水量6.013.50 15.0010. 30C0213.514.00 13. 0011. 601秸稈氣化的原理與燃?xì)饨M分)21.71. 701.601.50秸稈氣化是以秸稈為原料，利用熱化學(xué)反應(yīng)15.017. 6022. 70的原理，在密閉缺氧裝置內(nèi)，采用自熱干餾熱解H212.0 8.50 12. 2011.50法，使秸稈釋放出可燃混合氣體。這種混合燃?xì)釮42.11. 361.871.92CmHn0.10. 20中含有一氧化碳、氫氣、甲烷等有效成分，亦稱N255.6 56.74 49.68 50. 58生物質(zhì)氣。熱值(k.J/m”4001.83663. 604808. 804915. 601.1原理2戶用型秸稈氣化爐簡介秸稈氣化-般包括氧化、還原、裂解、干燥2. 1基本結(jié)構(gòu)形式四個過程。戶用型秸稈氣化爐根據(jù)燃?xì)獬鰵獾倪\動方(1)氧化反應(yīng)?？諝庥蓺饣癄t的底部或中部向，分為上吸式和下吸式。進(jìn)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(yīng)，生成二氧化碳，放出熱量。由于限氧燃燒，02送風(fēng)，經(jīng)氣化反應(yīng)后，產(chǎn)生的生物質(zhì)燃?xì)?，通過的供應(yīng)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(yīng)、具燃燒。特點:結(jié)構(gòu)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(yīng)。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(chǎn)生的生物應(yīng)中生成的CO2同炭及水蒸汽發(fā)生還原反應(yīng)，生成質(zhì)燃?xì)?，從爐體下部的出氣管道吸出。由于熱解C0和H。還原反應(yīng)吸收熱量，溫度相應(yīng)降低。產(chǎn)品二次通過高溫氧化還原層，因此焦油可以得(3)裂解反應(yīng)。在氧化和還原過程中生成的到進(jìn)一步的裂解，燃?xì)庵械慕褂秃康陀谏衔綗釟怏w，在上行過程中，加熱秸稈，秸稈受熱發(fā)氣化爐。特點:爐體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，焦油含量較生熱解反應(yīng)，并析出各種氣態(tài)物質(zhì)，主要為揮發(fā)少。分(氫氣、甲烷)、一氧化碳、二氧化碳、焦2.2兩種典型的秸稈氣化爐油、烴類物質(zhì)和水蒸汽等。(1)分體式秸稈氣化爐。爐體的頂部為圓錐(4)干燥。氣化爐最上層為千燥區(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(yīng)生成的熱氣體進(jìn)行熱交換，使后的水珠，沿爐蓋邊緣流至水槽中排出。此結(jié)構(gòu);江蘇農(nóng)與兒2009235對生物質(zhì)燃料水份沒有十分嚴(yán)格的要求。該氣化爐采用在燃燒高溫區(qū)設(shè)置燃?xì)鈱?dǎo)出管8(體和在爐體上部設(shè)置導(dǎo)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(shè)有壓料塊和脫6(氣體料探測傳感器，壓料塊靠自重自動向下壓實燃碳料，當(dāng)壓料塊的導(dǎo)柱下降到設(shè)定位置時，即可觸640發(fā)脫料傳感器，語音提示人們加料。如圖1。20二年油只194005060070800900溫度T(C)邊5圖3 生物質(zhì)在不同溫度下的產(chǎn)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(chǎn)生焦油。焦油在高溫時呈氣態(tài)，可與燃?xì)饣旌?，?00C左右時焦油產(chǎn)物最多(見圖3)，在低溫時凝1.脫料傳感器2. 錐形爐蓋3.導(dǎo)柱4.溢水槽5.爐體6. 壓料塊結(jié)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(fēng)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?xì)膺B通管16. 濾料去除生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂偷姆椒ㄖ饕兴础?7.導(dǎo)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(shù)圖1分體式秸稈 氣化爐結(jié)構(gòu)較為復(fù)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(jié)管路很短，可使燃?xì)?.1水洗在熱態(tài)下進(jìn)入灶具燃燒，減少了焦油因冷凝而堵將可燃?xì)怏w導(dǎo)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(zhì)，并冷卻氣體，這是戶用型秸利用。由于爐壁設(shè)計為傾斜體，混合燃?xì)鈴南虏慷挌饣癄t常采用的簡易去焦油方法。缺點是廢水進(jìn)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(jìn)一步降低， 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(zhì)，過濾器以木屑或玉米芯等為濾料。當(dāng)燃?xì)馔ㄟ^濾料時，其中的雜質(zhì)、微細(xì)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?xì)怏w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?xì)怏w由進(jìn)行儲集和二次加溫，可獲得較好的效果。4燃?xì)獾陌踩褂煤图夹g(shù)指標(biāo)1.排煙閥2.爐灶3.供氣閥4.供風(fēng)閥 5.加料蓋 6.爐體 7.噴嘴4.1秸稈氣體的爆炸濃度范圍8.排灰口9.風(fēng)機10. 排污口I1. 緩沖氣罐12.調(diào)速開關(guān)秸稈氣體中的某些成份，當(dāng)與空氣達(dá)到一定圖2整體式秸稈氣化爐結(jié)構(gòu)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(nóng)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。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。一氧化碳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。打開硫化氫4.2~45.5室內(nèi)的排風(fēng)扇。4.2秸稈氣體對人體的毒害(2)生火。關(guān)閉供氣閥、供風(fēng)閥、放水閥和秸稈氣體中含有某些對人體有害的成分，當(dāng)出灰口，打開排煙閥。從填料口向爐內(nèi)填入少量有害成分達(dá)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(fēng)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(guān)閉風(fēng)機。極限。.(3)加料。將燃料填入氣化爐內(nèi)。打開風(fēng)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(nèi)致死的30-~60min有危 60min內(nèi)無嚴(yán)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($)險的濃度()險的濃度(5) 最高濃度(6)關(guān)閉。0.1~0.2 0.05~0.070.02~0.030.01(4)使用。火焰大小由供風(fēng)閥和調(diào)節(jié)開關(guān)控氰化酸0.30.012~0.015 000~0.000.002制。二氧化硫0.04~0.050.005~0.020.001(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(zhì)燃料4.3質(zhì)量環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)可使用60~90 min.當(dāng)燃?xì)饣鹧娉尸F(xiàn)紫紅色或夾有國家農(nóng)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(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》，表4為該《規(guī)范》的主壓料。加料前須關(guān)閉風(fēng)機。將料加滿后，封閉爐要指標(biāo)。蓋，開啟風(fēng)機，2~3 min后可繼續(xù)使用。(6)停止使用。當(dāng)炊事結(jié)束時，先關(guān)閉風(fēng)機表4秸稈氣化爐主要技術(shù)性能和安全環(huán)保指標(biāo)切斷電源，打開排煙閥，關(guān)上供氣閥。項目單位指標(biāo)5.3維護與保養(yǎng)點火起動時間min<8(1)除灰。每天使用的氣化爐，2~7天從排一次加料持續(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>40(2)排除積水。每次使用后及時排除凈化器燃?xì)鉄嶂?kJ/Na40000內(nèi)污水。單位秸稈產(chǎn)氣量r/kg1.(3)管道清洗。應(yīng)定期清洗，以保證暢通，排煙中的C0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(nóng)業(yè)機械技術(shù)推廣站5.1原料的要求2.江蘇省農(nóng)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%刨花混合使用，效果較好。(4)菌渣廢棄物。自然晾千或曬干后即可使用。江蘇農(nóng)機化2009.2 37