户用型秸秆气化炉的应用

户用型秸秆气化炉的应用陈新崔军!王景阳2摘要:分析了秸秆气化的原理，对秸秆气化过程中原料中的水分蒸发。产生的焦油提出了解决办法，介绍了两种典型的秸1.2燃气组分秆气化炉及主要技术性能和安全环保指标，对户用人们从燃烧中获得光和热的动力。可燃性是型秸秆气化炉的操作与使用作了说明。生物质能源的最基本特征。关键词:秸秆气化炉;原理;使用操作;焦油处理秸秆气由可燃气体(CO、Hz、CH、CaH.及HsS秸秆气化属于生物质能的利用范畴。生物质等)、不可燃成分(CO2、 N2及02等) 和水蒸汽组能是指太阳能通过光合作用，以化学能的形式，成，如表l所示:储存在各种有机体内，包括所有动植物和微生物表1常见秸秆的燃气组分 (按体积百分比计)中的能量。显而易见，农作物秸秆是一种生物质秸秆分类稻草支秸玉米秸棉秆资源，取之不尽，用之不竭。含水量6.013.50 15.0010. 30C0213.514.00 13. 0011. 601秸秆气化的原理与燃气组分)21.71. 701.601.50秸秆气化是以秸秆为原料，利用热化学反应15.017. 6022. 70的原理，在密闭缺氧装置内，采用自热干馏热解H212.0 8.50 12. 2011.50法，使秸秆释放出可燃混合气体。这种混合燃气H42.11. 361.871.92CmHn0.10. 20中含有一氧化碳、氢气、甲烷等有效成分，亦称N255.6 56.74 49.68 50. 58生物质气。热值(k.J/m”4001.83663. 604808. 804915. 601.1原理2户用型秸秆气化炉简介秸秆气化-般包括氧化、还原、裂解、干燥2. 1基本结构形式四个过程。户用型秸秆气化炉根据燃气出气的运动方(1)氧化反应。空气由气化炉的底部或中部向，分为上吸式和下吸式。进入炉体，与已点燃的秸秆中的碳发生燃烧反(1)上吸式。上吸式秸秆气化炉从炉体底部应，生成二氧化碳，放出热量。由于限氧燃烧，02送风，经气化反应后，产生的生物质燃气，通过的供应并不充分，由此不完全燃烧同时发生，生炉体上部的出气管道送入简易净化装置，再由灶成C0，同时也放出热量。这些热量为还原反应、具燃烧。特点:结构简单、焦油含量高，气压不物料的热解和千燥提供了热源。稳。(2)还原反应。在还原区域02不存在，氧化反(2)下吸式。下吸式秸秆气化炉产生的生物应中生成的CO2同炭及水蒸汽发生还原反应，生成质燃气，从炉体下部的出气管道吸出。由于热解C0和H。还原反应吸收热量，温度相应降低。产品二次通过高温氧化还原层，因此焦油可以得(3)裂解反应。在氧化和还原过程中生成的到进一步的裂解，燃气中的焦油含量低于上吸式热气体，在上行过程中，加热秸秆，秸秆受热发气化炉。特点:炉体结构较复杂，焦油含量较生热解反应，并析出各种气态物质，主要为挥发少。分(氢气、甲烷)、一氧化碳、二氧化碳、焦2.2两种典型的秸秆气化炉油、烃类物质和水蒸汽等。(1)分体式秸秆气化炉。炉体的顶部为圆锥(4)干燥。气化炉最上层为千燥区，湿物料形冷凝水收集盖，燃料中的水分受热蒸发，冷凝在这里与上述反应生成的热气体进行热交换，使后的水珠，沿炉盖边缘流至水槽中排出。此结构;江苏农与儿2009235对生物质燃料水份没有十分严格的要求。该气化炉采用在燃烧高温区设置燃气导出管8(体和在炉体上部设置导气支管，可降低焦油含量，保证供气的稳定性。炉体的上部设有压料块和脱6(气体料探测传感器，压料块靠自重自动向下压实燃碳料，当压料块的导柱下降到设定位置时，即可触640发脱料传感器，语音提示人们加料。如图1。20二年油只194005060070800900温度T(C)边5图3 生物质在不同温度下的产物分布图3焦油的处理秸秆在气化过程中，不可避免地会产生焦油。焦油在高温时呈气态，可与燃气混合，在500C左右时焦油产物最多(见图3)，在低温时凝1.脱料传感器2. 锥形炉盖3.导柱4.溢水槽5.炉体6. 压料块结为液态，其分离处理较为困难，易腐蚀金属, .7.蝶旋叶片8.出灰口 9. 下出气口10.风机 11.下滤网 12.水常造成管路堵塞。洗排水口13.上滤网 14.过滤器 15. 粗燃气连通管16. 滤料去除生物质燃气中焦油的方法主要有水洗、17.导气管18. 上出气口19.冷凝水捧出口过滤、高温裂解和催化裂解，由于催化裂解技术图1分体式秸秆 气化炉结构较为复杂，需要在独立的裂解装置中完成，目前(2)整体式秸秆气化炉。该秸秆气化炉气化仅适用于大中型秸秆气化系统。装置和炉灶连为- -体，联结管路很短，可使燃气3.1水洗在热态下进入灶具燃烧，减少了焦油因冷凝而堵将可燃气体导入水罐，通过水的过滤，可部塞管路的机会，也使焦油中的能量得到了有效的分清除焦油、杂质，并冷却气体，这是户用型秸利用。由于炉壁设计为倾斜体，混合燃气从下部秆气化炉常采用的简易去焦油方法。缺点是废水进入缓冲气柜，可使挥发分中的焦油得到较为充中含有焦油后，会造成二次污染和能源的浪费。分的裂解，焦油含量进一步降低， 供气平稳。如3.2过滤图2。户用型秸秆气化炉常采用过滤器来去除焦油与杂质，过滤器以木屑或玉米芯等为滤料。当燃气通过滤料时，其中的杂质、微细炭颗粒、水分、焦油等被吸附于多孔体滤料之中。如采用吸附性强的材料，如活性炭、陶瓷芯等，可获得较god好的效果，但价格较贵。3.3高温裂解焦油热裂解可把焦油分解为永久性气体，与可燃气体一起被利用。 它既减少了焦油含量，又利用了焦油能量，但热裂解需要很高的温度(1 000C~1 200C)，如在炉体上部对可燃气体由进行储集和二次加温，可获得较好的效果。4燃气的安全使用和技术指标1.排烟閥2.炉灶3.供气阀4.供风阀 5.加料盖 6.炉体 7.喷嘴4.1秸秆气体的爆炸浓度范围8.排灰口9.风机10. 排污口I1. 缓冲气罐12.调速开关秸秆气体中的某些成份，当与空气达到一定图2整体式秸秆气化炉结构的混合比例时，就有可能引发爆炸，表2为一些气36江苏农机化 2009. 2体与空气混合后的爆炸浓度范围。(5)玉米芯。粉碎后使用效果更好。(6)稻壳。可直接使用，是一种较好的燃表2一些气体与空气混合后的爆炸浓度料。气体爆炸浓度范围(%)(7)牧畜粪便。晒干后即可使用。2.5~15(8)成型烧料。致密成型燃料是- -种较为理乙烷氢气4~80想的燃料。一氧化碳12. 5~805.2操作与使用方法乙烯2. 75~35(1)使用前检查电器、电源是否正常。打开硫化氢4.2~45.5室内的排风扇。4.2秸秆气体对人体的毒害(2)生火。关闭供气阀、供风阀、放水阀和秸秆气体中含有某些对人体有害的成分，当出灰口，打开排烟阀。从填料口向炉内填入少量有害成分达到- -定浓度被人吸入后，会引起头的易燃物并点燃。为使底火充分燃烧，可打开风晕，器官损伤，甚至死亡。表3为一些气体的毒性机助烧。底火点燃后关闭风机。极限。.(3)加料。将燃料填入气化炉内。打开风表3一些气体的毒性极限机，这时会看到排烟口有大量的烟气排出。短时间内致死的30-~60min有危 60min内无严重危 长时间可允许的2~3min后，打开供气阀，点火。点燃后将排烟阀极限浓度($)险的浓度()险的浓度(5) 最高浓度(6)关闭。0.1~0.2 0.05~0.070.02~0.030.01(4)使用。火焰大小由供风阀和调节开关控氰化酸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。在正常使用条件下，加满颗一氧化碳0.5~1.00.2~0.30.05~0. 100.04粒压块燃料后，可使用120~240 min;轻质燃料4.3质量环保标准可使用60~90 min.当燃气火焰呈现紫红色或夹有国家农业部于2007年发布并实施了《秸秆气烟雾时，说明燃料将烧尽或架空。此时需加料、化炉质量评价技术规范》，表4为该《规范》的主压料。加料前须关闭风机。将料加满后，封闭炉要指标。盖，开启风机，2~3 min后可继续使用。(6)停止使用。当炊事结束时，先关闭风机表4秸秆气化炉主要技术性能和安全环保指标切断电源，打开排烟阀，关上供气阀。项目单位指标5.3维护与保养点火起动时间min<8(1)除灰。每天使用的气化炉，2~7天从排一次加料持续稳定燃烧时间mi>90灰口清除积灰一次。气化效率%>60额定压力下的热效率>40(2)排除积水。每次使用后及时排除净化器燃气热值.kJ/Na40000内污水。单位秸秆产气量r/kg1.(3)管道清洗。应定期清洗，以保证畅通，排烟中的C0含量<0.1灶具燃烧噪音dB(A)<55必要时更换新管道。5户用型秸秆气化炉的操作 与使用(作者单位: 1. 江苏省农业机械技术推广站5.1原料的要求2.江苏省农业机械试验鉴定站)(1)果树、棉秆、豆秸等枝条状原料。切.断，长度为5 cm以下。(2)麦秸、稻秸、野草、玉米秸。切断，长度2 cm以下，单独使用效果较差。(3)木屑、刨花。80%木屑+20%刨花混合使用，效果较好。(4)菌渣废弃物。自然晾千或晒干后即可使用。江苏农机化2009.2 37