家用秸秆气化炉的研制

8.RENEWABLE ENERGYNo.62002 (106 Issue in All)家用秸秆气化炉的研制崔永章，孙玉泉，陈维冬3(1.山东建筑工程学院空调与制冷工程系，济南250014; 2. 山东省产品质量监督检验所,济南250013; 3. 山东省邹城市煤气公司，邹城273500)摘要介绍了家用秸秆气化炉的类型，分析了上吸式和下吸式两种机型的各自特点。着重介绍上吸式秸秆气化炉的工作原理分析了由于正压而引发的密封问题和对原料水分的要求并提出了解决措施。采用氧化铁法对秸秆气进行脱硫不仅提高能源的利用率而且减少了污染。关键词秸秆气上吸式气化炉氧化铁法中图分类号TQ546. 5文献标识码B文章编号:1671 - 5292(2002)06 -0018- 03Study on domestic straw gas stoveCui Yong zhang' , Sun Yu-Quan', Chen Wei-dong'(1. Dept. of Air Conditioning Engineering, Shandong Institute of Architecture and Engineering,Jinan250014;2. Shandong Supervision and Inspection Institute for Product Quality, Jinan250013; 3. Zoucheng Gas Company in Shandong, Zoucheng 273500)Abstract: This article mainly describes the styles of domestic straw gas stove， especiallyanalyses the character of uniflow stove and counterflow stove, and introduces the operationprinciple of uniflow stove. A method of double fan is infered to overcome the question of sealunder the condition of positive pressure and demand of water percent of straw. For sulphur re-moval, a method of ferric oxide is used. It not only enhances utilization ratio of energy, but alsoreduces pollution.Key Words: straw gas auniflow gas stove; method of ferric oxide由于各级政府的大力支持,固定床秸秆气所以研制一种实用的户用秸秆气化炉,是摆在化集中供气系统在许多地区得到推广,并取得生物质气化技术人员面前的一-个重要课题。了良好的经济效益、环境效益和社会效益。但1炉型的选择是,由于集中供气系统的工程造价高产生的污户用秸秆气化炉(固定床)的炉型主要有下水难以处理, 系统维修量大等原因,因此,在一吸式和上吸式2种。定程度上限制了其普及应用。家用秸秆气化炉下吸式气化炉是集中供气的秸秆气化机组具有投资少,操作简单, 易于管理,污染轻等特普遍采用的技术。该装置操作简单、运行可靠点,它可实现随时气化不需要贮气装置及输配但存在热值低、焦油不易处理、不易封炉等问管网，其经济性优于秸秆气化集中供气系统。题特别是秸秆气中氧气含量不易控制容易引收稿日期2002 - 08 -052002年第6期(总第106期)可再生能源19发事故。实际应用中应加强操作经验的积累,表1气化炉内各 区间特征为用户提供安全、方便的秸秆气化炉。名称待征上吸式气化炉的原理与下吸式基本一致，‘灰渣区分配气化剂;预热气化剂;防止炉算受高温结构见图1。炉膛的顶部是加料装置和密封装氧化区原料中碳被气化剂氧化成CO和CO2并放热还原区CO2被还原成C0,或水蒸气被分解成H干馏区原料与热气体换热,进行热分解,析出气体水封装置干燥区气体显热蒸发原料中水分自由空间自由空间集聚气体干发区干省区但.上吸式气化炉也存在下列问题:①进料还源区口密封要求高。由于炉内存在粉尘和水分, 内氧仓区灰液区密封面容易粘附细小物料,造成密封不严实。解决的办法是采用双风机,使得炉顶处于微负出庆口压状态,减少炉内烟气量,改善炉内环境,但此方案增加了设备投资;另一解决方案是采用水图1. 上吸式气化炉结构示意图密封,原因是炉膛顶部的压力低于98 Pao图1置，以及燃气导出孔。炉膛的底部是炉栅空气中采用两种措施。②对原料的水分含量有- -定通过底部风机1鼓入,并均匀通过物料,进行的要求。物料中水分的蒸发所造成的热损失使气化反应。气化炉热效率降低,同时也降低了产出气的品原料加入炉膛,经过干燥层、干馏层、还原质。当物料中的水分高于70%时,燃烧反应不层、氧化层和灰渣层后排出,在炉内与气化剂能进行。物料中水分-般控制在15%以内。是逆向运动。空气由炉箅均匀分布后被灰渣层2净化预热,然后上升到氧化层。在氧化层内氧与秸秸秆燃气中杂质主要是焦油、硫化氢、灰秆中碳进行氧化反应,生成二氧化碳和少量一分。 在大型气化炉中普遍采用水冷却和洗涤来氧化碳的同时, 释放大量的热量,用于维持气去除 气化气中的杂质。化反应的进行。生成的气体上升进入还原层,上吸式户用气化炉的秸秆气经过对秸秆在高温条件下与部分碳进行还原反应生成一的干馏、干燥,到达炉膛上方后其温度大约氧化碳、氢气和甲烷。还原层生成的气体与未100~ 150 C ,此时焦油是以气体状态存在的。参加反应的气体继续上升进入干馏层,气流中焦油雾与秸秆气同时燃烧,不仅可提高气化炉的显热对干馏层中的原料进行加热产生干馏的热效率,而且解决了焦油污染问题,故不需气，干馏气混入上升气流中进入干燥层,预热采用水冷却的方式进行降温、脱焦油。这里需:最上部的原料后进入气化炉的上部空间,而后要强调的是,原料的水分含量是要严格控制从燃气导出孔引出。制造秸秆气的主要反应是的,否则燃气中含有大量的水分, -来不容易在氧化层和还原层进行的, 通称为气化区。各点火,二来导致部分焦油凝结下来,堵塞管道、区间的特征见表1。炉具。上吸式气化炉不仅能充分利用气化气的硫化氢的主要危害是对管道产生腐蚀,必显热进行原料的干燥、预热和干馏,还能利用须进行处理。最经济的处理方法是氧化铁法，灰渣的显热预热气化剂,从而提高了气化过程该法工艺简单,成熟可靠,除能脱掉硫化氢外，的地方女th大公壬了士千工中现尘心不8凹R今住油竺九压RENEWABLE ENERGYNo.6 2002 (106 Issue in All)氧化铁法是以氧化铁为基本脱硫剂,发生不管是从燃气质量还是运行的安全性，以如下反应来脱除硫化物:及管网的投资等因素考虑,户用秸秆气化炉具Fe2O3+ 3H2S-→Fe2S3 + 3H2O有秸秆气化集中供气系统不可比拟的优越性。Fe2S3 + 3O2- +2Fe2O3 +6S下吸式家用秸秆气化炉操作简单运行可靠是脱硫剂中除氧化铁外还有木屑、熟石灰等提高农村秸秆利用率的新型设备。上吸式家用.容易获取、价廉的物质。据城市燃气净化经验，气化炉在 彻底解决密封问题,以及原料的水分吸收硫化氢的最佳条件是: 温度25~30C ,水含 量的情况下,是最理想的家用气化炉。但是分30%~40%流速7~11m/s燃气与脱硫剂在实际应用中,应加强对各个用户的技术培训接触时间宜取130~ 200 s。和安全教育。科研部门]和生产厂家应共同加大制作脱硫剂的方法是:将铁屑与木屑按照技术、资金投入,设计节能、安全、环保的气化1 :1掺混洒水后充分翻晒，进行人工氧化。进炉，以推进农村炊事燃气化加速我国可再生资箱前再加入0.5%熟石灰(颗粒直径要求为源的利用进程。0.6~2.4 mm)。参考文献该方法工艺简单,脱硫效果好。但如果设计不当，会导致阻力增大这也是在解决密封问[1]姜正侯.燃气工程技术手册[M].上海:同济大学出题时选择双风机的原因之-。氧化铁法的另一版社,1999 .个优点是脱硫剂再生时需要消耗氧气,可降低[2] 崔永章,孙玉泉,吴云昌.秸秆燃气净化技术[D].农村能源2002(1) 25~27秸秆气中氧气的含量提高秸秆气的安全性。[3]工业炉设计手册[M].北京机械工业出版社,19983结束语(上接17页)海岛驻军、渔民,地处野外高山的目"、" UNDP/GEF在中国商业建设项目”和其微波站、电视差转台站、气象站公路、铁路无电他一些利用风能项目在我国的开展和示范,必小站,森林中的了望火台、滩涂及沿海岛屿(全将大大促进我国风能的开发利用市场。国有7000多km的海岸线)等多数地方使用柴油或汽油发电机组供电供电成本相当高,有 些地方高达3元/kWh。而这些地方绝大部分处在[1] 张国江,张鹏翔,刘炳旭,等.用于中小型发电厂 的风力资源丰富地区通过采用风力发电供电既数据采集系统-总体结构及功能概述[J]. 电力自可以保证全天24 h供电,又节约了燃料和资动化设备2000(4) 38 ~40金,同时还减少了对环境的污染,可谓--举三[2]江明,王龙明，总线型分布式微机数据采集系统[J].安徽机电学院学报2001(6) :13~15得，有着十分显著的经济效益和社会效益。[3]张培仁.一种分布式数据采集系统通信网络的总体离网型7.5kW风电机组突破常规设计实现[J].微电子学与计算机,1998(3) :19~20外形美观造价和成本方面也为用户所接受市[4 ]Garrad Hassan and Partners Ltd. Generic Wind Farm场推广性强。为此系统配套设计的数据采集通Supervisory Control and Data Acquisition System Speei-讯网络可扩展性强,适合与各种风车田和风电fication[ M ]. November 2001场的数据通讯,界面设计友好,可读性强,带联[5 ]Cheryl Beaver, Donald gallup. William Neumann and网接口适应目前联网技术发展的要求。Mark RTorgerson. Key Management for SCADA.随着国家”光明工程”、”全球环境基金/SAND2001 - 3352[ M ]. Unlimited Release Print-