生物质气化炉设计要点 1前言 我国每年林业废弃物和农业生产剩余物质产量高达7亿t，如何有效利用这一巨大资源，已成为摆在科研工作者面前的重要课题。生物质气化技术改变了直接燃烧生物质的利用方式，提高了废弃生物质的能源品位，对节约常规能源、降低环境污染、保护生态环境具有重要意义。 下吸式固定床气化炉由于具有结构简单，易于操作，产出气焦油含量低等优点已经得到了广泛的应用。生物质气化过程是一个复杂的热化学反应过程，生物质气化炉各部位结构尺寸将极大地影响气化炉的热效率、产气成分和产气品质,故设计合理的生物质气化炉是有效利用生物质能的关键。 2下吸式生物质气化炉的工作原理 如图1所示，作为气化剂的空气从气化炉侧壁空气喷嘴吹入，其产出气的流动方向与物料下落的方向一致，故下吸式气化炉也称为顺流式气化炉。吹入的空气与物料混合燃烧，这一区域称为氧化区，温度约为900～1200℃，产生的热量用于支持热解区裂解反应和还原区还原反应的进行；氧化区的上部为热解区，温度约为300～700℃，在这一区域，生物质中的挥发分（裂解气、焦油以及水分）分离出来；热解区的上部为干燥区，物料在此区域被预热；在氧化区的下部为还原区，氧化区产生的CO2和碳、水蒸气在这一区域进行还原反应，同时残余的焦油在此区域发生裂解反应，产生以CO和H2为主的产出气，这一区域的温度约为700～900℃。由于来自热解区富含焦油的气体须经过高温氧化区和以炽热焦炭为主的还原区，气体中的焦油在高温下被裂解，从而使产出气中的焦油大为减少。 3下吸式生物质气化炉的特点 a.为了使氧化区各部位的温度均匀一致，不至于产生死区和过热区，从而保证焦油裂解反应最大限度地进行，下吸式气化炉料斗下部的横截面尺寸变小，这个部位即所谓的“喉部”，“喉部”尺寸的大小决定了气化炉的产气能力和产气品质。 b.为保证物料与空气的充分混合，在“喉部”布置多个空气喷嘴。一般有外喷（空气由喉部外向中心喷射）和内喷（空气由喉部中心供气管向外喷）两种布置形式，其中第一种形式应用较多。
一、概况 生物质气化发电技术，简单地说，就是将各种低热值固体生物质能源资源（如农林业废弃物、生活有机垃圾等）通过气化转换为燃气，再提供发电机组发电的技术。寻求利用生物质气化发电的方法，既可以解决可再生能源的有效利用，又可以解决各种有机废弃物的环境污染。正是基于以上原因，生物质气化发电技术得到了越来越多的研究和应用，并日趋完善。 生物质气化发电，可归纳为下列几种方式： 从上图可以看出，生物质气化发电可通过三种途径实现：生物质气化产生燃气作为燃料直接进入燃气锅炉生产蒸汽，再驱动蒸汽轮机发电；也可将净化后的燃气送给燃气轮机燃烧发电；还可以将净化后的燃气送入内燃机直接发电。在发电和投资规模上，它们分别对应于大规模、中等规模和小规模的发电。 今天，在商业上最为成功的生物质气化内燃发电技术，由于具有装机容量小、布置灵活、投资少、结构紧凑、技术可靠、运行费用低廉、经济效益显著、操作维护简单和对燃气质量要求较低等特点，而得到广泛的推广与应用。 二、生物质气化内燃发电系统主要组成部分 生物质气化内燃发电系统主要由气化炉、燃气净化系统和内燃发电机等组成： 气化炉是将生物质能由固态转化为燃气的装置。生物质在气化炉内通过控制空气供应量，而进行不完全燃烧，实现低值生物质能由固体向气态的转化，生成包含氢气（H2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、多碳烃（C n H m）等可燃成 分的燃气，完成生物质的气化过程。
气化产生的燃气出口温度随气化炉型式的不同，在350℃～650℃之间，并且燃气中含有未完全裂解的焦油及灰尘等杂质，为满足内燃机长期可靠工作的要求，需要对燃气进行冷却和净化处理，使燃气温度降到40℃以下、焦油灰尘含量控制在50mg/Nm3以内，燃气经过净化后，再进入内燃机发电。 在内燃机内，燃气混合空气燃烧做功，驱动主轴高速转动，主轴再带动发电机进行发电。 生物质气化内燃发电就是通过以上过程，将各种废弃物化废为宝，转化为优质电能，解决废弃物的污染和能源的合理利用问题。 三、本公司生物质气化内燃发电系统介绍 生物质气化内燃发电装置装机容量有160kW、200kW、400kW、600kW、800kW、1000kW等规格，最大输出功率可在1.4MW以上。 在200kW及以下发电规模情况下，气化炉一般采用下吸式固定床气化炉，典型的下吸式固定床气化发电装置如下图所示： 气化炉为下吸式固定床气化炉，可连续加料，连续出灰。料口在气化炉顶部，原料可从高位料仓放入，也可通过加料机提升进入气化炉内，灰渣由出渣机排出。
生物质焦油催化裂解原理与石油的催化裂解相似，所以关于催化剂的选用可从石油工业中得到启发。但是由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要求很低才有实际意义。所以人们除了利用石油工业的催化剂外，还大量研究了低成本的材料，如石灰石，石英砂和白云石等天然产物。 大量的实验表明，很多材料对焦油裂解都有催化作用，其中效果较好又有应用前景的 典型材料主要有三种，即木炭，白云石，镍基催化剂，主要性能如下图示： 从上面三种典型催化结果比较可知，镍基催化剂的效果最好，在750℃时既有很高的催化裂解率，而其他的材料在750℃裂解的效果还不理想，但由于镍基催化剂较昂贵，成本较高，一般生物质气化技术难以应用，所以只能在气体需要精制或合成汽油的工艺中使用。木炭的催化作用实际上在下吸式气化炉中既有明显的效果，但由于木炭在催化裂解焦油的同时参与反应，所以消耗很大（在1000℃时达0.1kg/m3）对大型生物质气化来说木炭作催化剂不现实，但木炭的催化作用对气化炉的设计及小型气化炉有一定的指导意义。 白云石（dolomite）是目前为止研究的最多和最成功的催化剂，虽然各地白云石的成分略有变化，但都有催化效果一般当白云石中的CaCO3/MgCO3在1-1.5时效果较好。白云石作为焦油裂解催化剂的主要优点是催化效率高，成本低，所以具有很好的使用价值。 气化炉简图
其中还原区中放置炽热焦炭以促进焦油、二氧化碳的还原反应，焦油在热分解区裂解温度大约为1000℃左右，而吹入的空气与物料混合燃烧，这一区域叫做氧化区，温度约为900——1200℃，产生的热量用于支持热裂解区裂解反应和还原区的还原反应的进行；氧化区的上部为裂解区，温度约为300——700℃，在这一区域，生物质中的挥发分（裂解气，焦油以及水分）被分离出来；热解区的上部为干燥区，物料在这一区域被预热；氧化区的下部为还原区，氧化区产生的二氧化碳、炭和水蒸气在这一区域进行还原反应，同时残余的焦油在此区域发生裂解反应，产生以一氧化碳、氢气为主的产出气，这一区域的温度约为700——900℃来自热解区富含焦油的气体必须经过高温氧化区和以炽热焦炭为主的还原区，其中焦油在高温下被裂解，从而使产出气中的焦油含量大为减少。料斗与产出气之间焊有导热翅片，以增加产出气与料斗之间换热面积，降低产出气的温度，提高气化炉的热效率。 完全燃烧时的理论空气用量然后按照当量比0.25—0.3计算实际所需的空气用量V′ V=(1 /0.21)*(1.866C+5.55H+0.7S-0.7O) 式中V——物料完全燃烧所需要的理论空气量，m3/㎏; C——物料中碳元素所占的比例，%； H——物料中氢元素所占的比例，%； O——物料中氧元素所占的比例，%； S——物料中硫元素所占的比例，%。
德士古气化炉 Texaco(德士古)气化炉 德士古气化炉是一种以水煤气为进料的加压气流床气化工艺。德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946年研制成功的，1953年第一台德士古重油气化工业装置投产。在此基础上，1956年开始开发煤的气化。本世纪70年代初期发生世界性危机，美国能源部制定了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛(Montebello)研究所建设了日处理15t的德士古气化装置，用于烧制煤和煤液化残渣。目前国内大化肥装置较多采用德士古气化炉，并且世界范围内IGCC电站多采用德士古式气化炉。 典型代表产品我厂制造过的德士古气化炉典型的产品有:渭河气化炉、恒升气化炉、神木气化炉、神华气化炉等。1992年为渭河研制的德士古气化炉是国际80年代的新技术，制造技术为国内先例，该气化炉获1995年度国家级新产品奖。它的研制成功为化工设备实现国产化，替代进口做出了重要贡献。德士古气化炉是所以第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个，并已实现工业化。 一、德士古气化的基本原理 德士古水煤浆加压气化过程属于气化床疏相并流反应，水煤浆通过
喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火砖里的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成一氧化碳，氢气二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气，熔渣和未反应的碳，一起同向流下，离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截流在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却系统。 水煤浆是一种最现实的煤基流体燃料,燃烧效率达96~99%或更高,锅炉效率在90%左右,达到燃油等同水平。也是一种制备相对简单,便于输送储存,安全可靠,低污染的新型清洁燃料[1]。具有较好的发展与应用前景。水煤浆的气化是将一定粒度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的非牛顿型流体,与氧气在加压及高温条件下不完全燃烧,制得高温合成气的技术,以其合成气质量好、碳转化率高、单炉产气能力大、三废排放少的优点一直受到国际社会的关注,我国也将水煤浆气化技术列为“六五”、“七五”、“八五”、“九五”的科技攻关项目。本文基于目前我国水煤浆气化技术的现状,以Texaco气化炉为研究对象,根据对气化炉内流动、燃烧和气化反应的特性分析,将Texaco气化炉膛分成三个模拟区域,即燃烧区、回流区和管流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,建立了过程仿
课程设计报告 （2014-2015年度第二学期） 名称：新能源热利用与热发电原理与系统课程设计题目：小型家用生物质气化炉设计 院系：生化学院 班级：新能源1121 学号： 111111111111 学生姓名： 11111 指导教师： 1111 设计周数：第18周 成绩： 提交日期：2015年7月3日
一．课程设计目的与要求 1.设计目的 通过小型生物质气化炉设计练习，掌握气化炉的选型、参数设计的原理和方法。 2.设计任务 设计一个小型家用生物质气化炉， 如右图。主要技术指标如下：(1) 点火 起动时间：<3min；(2) 气化炉运行稳 定，一次加料后持续稳定燃烧时间：≥ 3.5h；(3) 气化效率：≥75％；(4) 热 效率：≥90％；(5) 燃气热 值：>6000kJ/N ；(6) 产气量：≥1.5 /kg，可供农户一天的炊事使用；(7) 封火时间:≥12h。 3.设计要求 独立撰写设计报告，正文不少于5000字。
二. 设计内容 1 绪论 1. 1 秸秆气化炉的发展前景 随着我国经济水平的提高，中国农民的收入也大步增高。因次许多农民告别了烟熏火燎的日子，利用电饭煲、电饭锅等进行做饭烧水。这种能源利用方式的改变使他们过上了更加方便、文明和卫生的生活。然而，要完全依靠电力来保证8亿农民的生活需求，则是国力和环境的承重负担。我国生物质资源的大量浪费和农村商品能源的大量需求逐年增大的局面，引起政府和社会的关注。我国绝大多数农村和小城镇居民，能源消耗量的80%以上是直接燃烧生物质能而得到的。这种产能方式不仅利用率低下，而且对环境有很大的危害。所以迫切需要一种将生物质能转化为清洁能源的装置。秸秆气化炉就是这样一种装置。它以农作物秸秆、农林废弃物为主要气化原料。气化炉的生产成本不高，而是用成本更低。该技术在农村的应用前景极其广阔，在改变农村传统饮炊习惯，减少农民开支，提高农民生活质量等方面具有较大的推广价值。 1. 2 秸秆气化炉的工作原理 气化炉是根据有机物的热解原理，是炉内的生物质在一定温度和氧气条件下充分裂解为可燃性气体。只需要点燃炉内生物质即可产生高温，在缺氧的环境下，生物质裂解为甲烷、氢气、一氧化碳等可燃气体。燃气自动导入分离系统执行脱硫、脱尘、脱水蒸气等净化程序，产生优质燃气。燃气通过管道出送到燃气灶，点燃（亦可电子打火）即可使用。 2 各种炉型结构及特点 2.1 固定床气化炉的结构及特点 2.1.1 上吸式气化炉 气化炉内部是气化各层的反应区，外层是保温层，炉顶为进料口，炉底设有除灰口。保温层由珍珠岩加耐火水泥等保温材料填充，这样在保证反应区温度的同时，又可以降低气化炉外壁的温度，保证使用安全，减少热量的散失，并延长封火时间。 优点：
生物质气化技术概述 1. 背景 生物质气化以木头等为原料，在氧气不充足情况下，加热使木头等生物质裂解产生合成天然气，再用合成天然气加热却暖或发电。生物质气化与传统的烧木头等方式加热不同，传统烧木头、秸秆等是在氧气充足情况下燃烧，而生物质气化是在氧气不充分情况下加热。 气化的基本定义为：不完全氧化的热化学反应过程，把含碳物质转化成一氧化碳、氢气、二氧化碳及碳氢化合物如甲烷等。反应温度一般大于700?C，一般在700－1000?C 间。 生物质气化主要过程如下： 生物质预处理后→进入气化炉→加氧气或水蒸气→燃烧气化→产生的气体出来除 焦油→气体冷却→气体净化（除硫化氢、除二氧化碳）→甲烷化→合成天然气（合成气）。 合成气在此作为加热及其他燃料驱动蒸汽机及发电机发电。合成气进一步加工，比如经过费－托反应可以生成液体生物柴油。此过程在二战时，被德国比较大规模地采用，弥补石化柴油不足。 如今，生物质气化的研究与应用主要以奥地利、芬兰、英国和德国为主要国家。 2. 生物质气化主要工艺 2.1生物质气化过程发生了如下反应：
1）水－气反应：C＋H2O＝H2+CO 2）还原反应：CO2+C=2CO 3）甲烷化：C+2H2=CH4 4）水－气转换反应：CO+H2O=CO2+H2 CO热值：12.64MJ/Nm3 H2热值：12.74~18.79MJ/Nm3 CH4热值：35.88~39.82MJ/Nm3 空气、氧气和水蒸气可作为气化媒介。但不同媒介对过程与结果有不同的影响。空气便宜，但产出气的热值低；氧气贵，产出气热值高；用水蒸气做媒介产生热值与氧气相当，但也耗费比较高的热能。 2.2 生物质气化炉类型 生物质气化炉主要分三种类型，但还6~有其他个性化炉子： 1. 固定／移动床气化炉 －向上排气炉（气体与原料对流） －向下排气炉（气体与原料同方向流动） －错流移动床 2. 流化床气化炉 －循环流化床 －气泡流化床 －气流床（携带床，Entrained flow bed)
木柴气化柴火炉原理图： 木柴气化柴火炉原理图 双层罐体：找来一大一小二个常见的奶粉罐。大罐直径14cm、高17.5cm，小罐直径10cm、高13cm。 外罐顶部锯掉三个大方孔，留三个支撑处和顶部一圈当锅架以便放锅，下部挖一个小方孔用于鼓风机进风。 内罐底部打满孔。 两个罐之间用三条螺丝，每条螺丝上有三个螺母进行架高固定。
先说两个概念： 燃烧——燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的化学反应。放热、发光、生成新物质（如木料燃烧后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰）是燃烧现象的三个特征。 干馏——干馏是在隔绝空气的条件下，对木材、煤加强热使之分解的一种加工处理方法。干馏后，原料的成分和聚集状态都将发生变化，产物中固态、气态和液态物质都有。对木材干馏可得木炭、木焦油、木煤气。 柴火炉的分类： 基本上可以分作2类，第一类是直接燃烧木柴的柴火炉（wood stove）
工作原理就是木柴在燃烧室内通过加热点燃之后自行燃烧的过程。这种炉子结构比较简单，如下图所示（可以有不同的变形，但原理相同），点火是从燃料下方开始点火，只要加入的燃料（木柴）比较干燥，能够获得比较理想的火力输出。缺点是，通常燃烧不充分，燃烧过程会产生烟，而且想要获得比较好的燃烧效果，只能使用一定长度，枝条状的燃料能在燃烧室内保持竖直。这个就不细说了。 第二种是木煤气炉，或者叫木柴气化炉（woodgas stove） 工作原理跟前一类炉子略有不同，这类炉子点火是从燃料上方开始点火，最上方的燃料在燃烧之后会产生一层高温的碳，这些碳对在他下方燃料进行加热，这个过程其实就是类似干馏的一个过程，下方燃料受热之后主要会分解成为新的碳以及一些气态物质，这种气态物质是木煤气，也就是我们平常所说的烟（这种表达不是特别准确），木煤气在产生之后会向上流动（热空气上升），穿过上方的高温碳层，跟空气接触，燃烧产生火焰，这个过程一直持续到最底部燃料，最后在炉膛内所剩余的都是燃烧的木炭。 此类炉子的结构如图所示：
生物质气化制氢 Hydrogen Production from Biomass Gasification 院系: 环境科学与工程学院 专业: 环境工程 姓名: 陈健 学号: M201373228 导师: 胡智泉副教授
2013 年 12 月
摘要 在人类面临严重的能源危机与环境污染的背景下，世界各国都在致力于对洁净能源氢的开发和研究，并取得了一定的研究成果。生物质气化制氢是一项富有前景的制氢技术，已引起了世界各国研究者的普遍关注。 本文重点讨论生物质催化气化制氢的基本原理和基本过程，阐述了氢气的净化分离方法，指出目前我国生物质气化制氢存在的问题和将来的研究方向。 关键词：生物质；气化；制氢。
Abstract In the context of humans face with a series of serious energy crisis and environmental pollution，the world are committed to developing and researching clean energy, and it has made some achievements. The prospective future of hydrogen from biomass gasification makes it a major concern all over the world. This article focuses on the basic principles and fundamental processes of hydrogen from biomass gasification, describes the purification and separation method of hydrogen, pointed out that at present China's biomass gasification problems and future research directions. Key words: Biomass; gasification; Hydrogen production.
垃圾燃烧气化炉原理 一、引言 众所周知，焚烧处理城市生活垃圾比填埋、堆肥处理要好。但焚烧处理城市生活垃圾也存在诸多问题，如垃圾热值低时需要辅助燃料；炉温较低，对二恶英类等有毒有害成份不能彻底分解摧毁，会带来二次污染；资源化方面只能供热或余热发电；以及需要花费昂贵的污水处理系统、锅炉供水系统、发电配套系统等造成投资大、运行成本高。因此，人们力求用气化技术处理城市生活垃圾，以达到更佳的无害化、减量化、资源化效果。但由于城市生活垃圾成份复杂、水份多、热值低，用气化方式处理垃圾难度更大。对此，我公司数年来致力于垃圾的气化研发。经过上百次反复试验，两台示范性垃圾燃烧气化炉已在广东省河源市环卫局垃圾填埋场成功地试运行。结果表明，对于水份多、热值低的垃圾，略经粗选，即可入炉气化处理，炉温基本稳定在850℃～1100℃，平均900℃，其烟气经检测已达到国家排放标准，而且渗滤液全部入炉气化，无污水排放，同时获得燃气和燃油。较好地实现了“三化”处理垃圾，创造性地体现了“处理废物、补充能源、保护环境”的三重功效。 二、气化原理及气化过程 城市生活中含有大量的有机物，如塑料、橡胶、纸类、布类、草木、树枝等，这些有机物都是可燃的。换言之，垃圾也是一种燃料，只不过是含有机物的多寡，其热值有高低不同而已。有机物在无氧或缺氧条件下加热，其热能使有机化合物的化合键断裂，由大分子量转化成小分子量的燃气、油或油脂液状物及焦炭等。在垃圾燃烧气化炉的特殊结构条件下，点燃气化炉底周围的垃圾，当垃圾被点燃后，在抽风机、引风机的抽力作用下，垃圾坑中含臭气的空气经炉底炉渣坑预热后，进入一次进风管，再进入围栏中的通火道。并沿着通火道，以较高的速度参与燃烧，使水份多、热值高、成分复杂的垃圾，迅速上火，并沿通火道抽力方向流动，燃烧主要是通火道周围的垃圾。再由控制室自动控制着一次进风口的进风量，从而也控制了垃圾燃烧的速度和范围。使先期的燃烧围绕在数个通火道周围，然后再扩展开去，并使其尽量延长燃烧时间和缺氧还原环境，而不使围栏周围的垃圾在较短的时间内很快燃尽或扩大燃烧范围，而出现不利于部分氧化气化的烧穿、烧空、穿孔、塔桥等现象。 通火道周围的垃圾在燃烧时，不断向炉膛四周传递和辐射热量，使燃烧器、炉膛及其从中部到下部再到上部的垃圾的温度迅速升高。由于炉膛容装的垃圾多、厚度大、高度高，再加上炉体保温层的保温绝热，炉膛又被密封隔绝空气，所以垃圾有充分的时间在整个炉膛范围中蒸发、干燥、干馏、热解。随着燃烧热量源源不断地传递、辐射，使含水份多、有机质多的垃圾在高温缺氧的还原环境下，逐渐逸出水蒸气、挥发份，进而发生干馏热分解，产生大量的由可燃气体、水蒸气、焦油、烟气等组成的混合燃气。这种过程不断进行，直至垃圾最终被干馏成残炭并向下垮落到贮渣坑中后，新的垃圾又源源不断地补充进来。在垃圾的燃烧过程中，从二次进风口补充的必须的分布均匀的二次空气和水蒸气，作为气化剂与炽热的残炭反应，维持和稳定垃圾的燃烧气化过程。炉膛产生的大量混合燃气，在强制抽风、引风的抽力作用下，进入旋风引射喉管。由于旋风引射喉管的过流面积远小于燃烧器内混合腔的过流面积，混合燃气被旋风引射喉管中的旋风槽扭转引导成为旋转的混合燃气后，进入燃烧器的混合腔，与从三次进风口进入的三次空气混合，在混合腔顶端的火口旋转燃烧，成为旋风式火焰。同时，由于旋风引射喉管管径小，流量也小，混合燃气在炉膛内的停留时间较长，炉膛内的水蒸气、二氧化碳和从二次风口进来的限量空气等作为气化剂与燃烧的炽热碳，快燃尽的残碳、悬浮的焦油等充分发生还原作用。如水蒸气被还原成一氧化碳和氢气，二氧化碳被还原成一氧化碳，焦油被分解成碳氢化合物等。而混合燃气中的不燃烧物，如二氧化碳、氧化氮等能较长时间地停留在炉膛中，使随燃烧而带走的热量少。其次，混合燃气中的焦油和悬浮碳粒等也因还原反应而大大减少。再者，在旋风引射喉管中混合燃气因快速旋转而使残留在燃烧气中的悬浮碳粒、焦油、重金属蒸气、烟尘及二恶英类微粒等有害成份，被离心
农村生物质气化炉系统 课程设计精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
目录
一、设计的原始资料 设计原因 目前，部分农村地区仍存在秸秆焚烧、采用燃煤炊事取暖现象。秸秆的焚烧不但污染了大气环境，还使得储存在秸秆中的能量白白的浪费。随着一次能源的日益枯竭，生物质等新能源领域受到了人们的青睐。如何环保高效地发挥秸秆的潜能成了许多学者的研究方向，近年来，生物质气化炉的发展日益成熟，但仍存在着有待攻关的难题。本文主要设计了适合小型农户自产自销秸秆等生物质气化炉用于炊事采暖，设计方案操作简单、经济性能好，具有一定的可行性。 设计题目 某农村住宅生物质气化气应用的规划设计 设计条件 1.所在地区：辽宁省沈阳市 2.农村住宅平面图及尺寸，如下图1-1所示 3.一家4口人。 设计方案 根据该农村住宅所在地的气候条件和房屋维护结构保温情况采用面积概算热指数方法计算房间热负荷，并依此确定散热器类型和所需散热器片数，然后 书房 餐厅 卧室卧室1 储物 客厅 内走廊 洗浴
设计住宅供暖系统，确定供暖形式，绘制供暖管网平面图和系统图，再依据等温降法进行管网水力计算，依此选择各个管段的管径，并配置相应的管路附件（补偿器、除污器、排气阀等）；其次再统计计算该住宅生活日用气量，选择气化炉类型，初步估计气化炉气化强度，确定生物质日消耗量和气化炉热功率进而确定气化炉形状和各部位尺寸，计算生物质气化和气化气完全燃烧需空气量，依此选择相应的风机，并配置相应的附件设施。 二、供暖热负荷的计算 房间热负荷的计算 考虑到农村住宅户型占地面积较宽裕，且生物质气化炉会产生烟尘、噪音，具有一定的不安全因素。因此，将锅炉设备不放置在主体建筑中。设计中将气化锅炉与燃气炉都设置在主体建筑左边的新建的屋子中。故考虑整个主体建筑的热负荷，计算如下： 设计热负荷n Q ，按面积概算热指数计算，即： 1000/F q Q f n ?= （2-1） 式中：n Q —建筑物的供暖热负荷，KW; F —建筑面积2m ; f q —单位面积供暖热指标2/m W 。 以卧室1为例，228m F =,2/105m W q f =，根据公式（2-1）计算出卧室1的设计热负荷为：KW Q n 94.210528'=?= 依次计算个房间的采暖热负荷，详见表2-1。 散热器的选择及计算
组主要气化工艺及种典型气化炉图文详解 中国耐火材料网 一、气化简介 气化是指含碳固体或液体物质向主要成分为和的气体的转换。所产生的气体可用作燃料或作为生产诸如或甲醇类产品的化学原料。 气化的限定化学特性是使给料部分氧化；在燃烧中，给料完全氧化，而在热解中，给料在缺少的情况下经过热降解。 气化的氧化剂是或空气和，一般为蒸汽。蒸汽有助于作为一种温度调节剂作用；因为蒸汽与给料中的碳的反应是吸热反应（即吸收热）。空气或纯的选择依几个因素而定，如给料的反应性、所产生的气体用途和气化炉的类型。 气化最初的主要应用是将煤转化成燃料气，用于民用照明和供暖。虽然在中国（及东欧）气化仍有上述用途，但在大多数地区，由于可利用天然气，这种应用已逐渐消亡。最近几十年中，气化主要用于石化工业，将各种碳氢化合物流转换成"合成气"，如为制造甲醇，为生产提供或为石油流氢化脱硫或氢化裂解提供。另外，气化更为专门的用途还包括煤转换为合成汽车燃料（在南非应用）和生产代用天然气（）（至今未有商业化应用，但在年代末和年代初已受到重视）。 二、气化工艺的种类 有多种不同的气化工艺。这些工艺在某些方面差别很大，例如，技术设计、规模、参考经验和燃料处理。最实用的分类方法是按流动方式分，即按燃料和氧化剂经气化炉的流动方式分类。 正像传统固体燃料锅炉可以划分成三种基本类型（称为粉煤燃烧、流化床和层燃），气化炉分为三组：气流床、流化床和移动床（有时被误称为固动床）。流化床气化炉完全类似于流化床燃烧器；气流床气化炉的原理与粉煤燃烧类似，而移动床气化炉与层燃类似。每种类型的特性比较见表。
* 如果在气化炉容器内有淬冷段，则温度将较低。 .气流床气化炉 在一台气流床气化炉内，粉煤或雾化油流与氧化剂（典型的氧化剂是氧）一起汇流。气流床气化炉的主要特性是其温度非常高，且均匀（一般高于℃），气化炉内的燃料滞留时间非常短。由于这一原因，给进气化炉的固体必须被细分并均化，就是说气流床气化炉不适于用生物质或废物等类原料，这类原料不易粉化。气流床气化炉内的高温使煤中的灰溶解，并作为熔渣排出。气流床气化炉也适于气化液体，如今这种气化炉主要在炼油厂应用，气化石油原料。 现在，运营中的或在建的几乎所有煤气化发电厂和所有油气化发电厂都已选择气流床气化炉。气流床气化炉包括德士古气化炉、两种类型的谢尔气化炉（一种是以煤为原料，另一种以石油为原料）、气化炉和气化炉。其中，德士古气化炉和谢尔油气化炉在全世界已有部以上在运转。 .流化床气化炉 在一个流化床内，固体（如煤、灰）悬浮在一般向上流动的气流中。在流化床气化炉内，气体流包含氧化介质（一般是空气而非）。流化床气化炉的重要特点（像流化床燃烧器一样）是不能让燃料灰过热，以至熔化粘接在一起。假如燃料颗粒粘在一起，则流化床的流态化作用将停滞。空气作为氧化剂的作用是保持温度低于℃。这表示流化床气化炉最适合用比较易反应的燃料，如生物质燃料。 流化床气化炉的优点包括能接受宽范围的固体供料，包括家庭垃圾（经预先适当处理的）和生物质，如木柴，灰份非常高的煤也是受欢迎的供料，尤其是那些灰熔点高的煤，因为其他类型的气化炉（气流床和移动床）在熔化灰形成熔渣中损失大量能。 流化床气化炉包括高温温克勒（），该气化炉由英国煤炭公司开发，目前由能源有限公司（）销售，作为吹空气气化联合循环发电（）的一部分。在运转的大型流化床气化炉相对较少。流化床气化炉不适用液体供料。 .移动床气化炉 在移动动床气化炉里，氧化剂（蒸汽和）被吹入气化炉的底部。产生的粗燃料气通过固体燃料床向上移动，随着床底部的供料消耗，固体原料逐渐下移。因此移动床的限定特性是逆向流动。在粗燃料气流经床层时，被进来的给料冷却，而给料被干燥和脱去挥发分。因此在气化炉内上下温度显着不同，底部温度为℃或更高，顶部温度大约℃。燃料在气化过程中脱除挥发分意味着输出的燃料气含有大量煤焦油成分和甲烷。故粗燃料气在出口处用水洗来除去焦油。其结果是，燃料气不需要在合成气冷却器中来高温冷却，假如燃料气来自气流反应器，它就需冷却。移动床气化炉为气化煤而设计，但它也能接受其他固体燃料，比如废物。
课程设计报告 (2014-2015年度第二学期) 名称:新能源热利用与热发电原理与系统课程设计 题目:小型家用生物质气化炉设计 院系: 生化学院 班级: 新能源1121 学号: 111111111111 学生姓名: 11111 指导教师: 1111 设计周数: 第18周 成绩: 提交日期:2015年7月3日 一.课程设计目的与要求 1、设计目的 通过小型生物质气化炉设计练习,掌握气化炉的选型、参数设计的原理与方法。 2、设计任务 设计一个小型家用生物质气化炉, 如右图。主要技术指标如下:(1) 点火起
动时间:<3min;(2) 气化炉运行稳定,一次加料后持续稳定燃烧时间:≥3、5h;(3) 气化效率:≥75％;(4) 热效率:≥90％;(5) 燃气热值:>6000kJ/N ;(6) 产气量:≥1、5 /kg,可供农户一天的炊事使用;(7) 封火时间:≥12h。 3、设计要求 独立撰写设计报告,正文不少于5000字。 二、设计内容 1 绪论 1、1 秸秆气化炉的发展前景 随着我国经济水平的提高,中国农民的收入也大步增高。因次许多农民告别了烟熏火燎的日子,利用电饭煲、电饭锅等进行做饭烧水。这种能源利用方式的改变使她们过上了更加方便、文明与卫生的生活。然而,要完全依靠电力来保证8亿农民的生活需求,则就是国力与环境的承重负担。我国生物质资源的大量浪费与农村商品能源的大量需求逐年增大的局面,引起政府与社会的关注。我国绝大多数农村与小城镇居民,能源消耗量的80%以上就是直接燃烧生物质能而得到的。这种产能方式不仅利用率低下,而且对环境有很大的危害。所以迫切需要一种将生物质能转化为清洁能源的装置。秸秆气化炉就就是这样一种装置。它以农作物秸秆、农林废弃物为主要气化原料。气化炉的生产成本不高,而就是用成本更低。该技术在农村的应用前景极其广阔,在改变农村传统饮炊习惯,减少农民开支,提高农民生活质量等方面具有较大的推广价值。 1、2 秸秆气化炉的工作原理 气化炉就是根据有机物的热解原理,就是炉内的生物质在一定温度与氧气条件下充分裂解为可燃性气体。只需要点燃炉内生物质即可产生高温,在缺氧的环境下,生物质裂解为甲烷、氢气、一氧化碳等可燃气体。燃气自动导入分离系统执行脱硫、脱尘、脱水蒸气等净化程序,产生优质燃气。燃气通过管道出送到燃气灶,点燃(亦可电子打火)即可使用。
生物质气化技术简介 1、生物质能概述 生物质能源是绿色植物将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内的能量，通常包括: 木材及森林工业废弃物"农业废弃物"生活有机废弃物"水生植物"油料植物等。世界能源消费中仅次于三大化石能源位列第四，占比达14%。据统计资料介绍，2009年，欧盟生物质能源的消费量约占欧盟能源消费总量的6%，美国的生物质能源利用占全国能源消费总量的4%，瑞典为32%。我国是个农业大国，生物质资源丰富，生物质能占能源消耗总量的20%，农村总能耗的65%以上为生物质能，其中薪材消耗量约占总能耗的29%。 生物质能源是一种理想的可再生能源，具有以下特点：(1)可再生性；(2)低污染性(生物质硫含量、氮含量低，燃烧过程中产生的SO2、NO2较低，生物质作为燃料时，二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减少温室效应)；(3)广泛的分布性。缺乏煤炭的地域可充分利用生物质能。典型生物质的密度为400~900kg/m3，热值为17600~22600kJ/kg。表1分别是几种典型生物质燃料的元素分析和工业分析。 表1 几种典型生物质燃料元素分析和工业分析 生物质能的研究开发，主要有物理转换、化学转换和生物转换3大类。涉及到气化、液化、热解、固化和直接燃烧等技术。生物质能转换技术及产品如图1所示。
图1 生物质能转换技术及产品 2、生物质气化 生物质气化是一种热化学转换技术，利用空气、氧气或水蒸气作为气化剂，将生物质转化成可燃气体的的过程。生物质气化可将低品位的固态生物质转换成高品位的可燃气体，可应用于集中供气、供热、发电以及作为化成化工品和原料气等。 2.1气化原理（以上吸式固定床为例） 图2是上吸式固定床气化炉的原理图，生物质从上部加入，气化剂从底部吹入，生成的气体从上部离开气化炉。气化炉中参加反应的生物质自上而下分为干燥层、热分解层、还原层和氧化层。 从上面加入的湿物料在干燥层同下面反应层生成的热气体进行换热变成干物料落入热分解层，产生的水蒸气排出气化炉。干燥层温度为100~250℃。 生物质受到氧化层和还原层生成的热气体后发生裂解反应，大部分挥发分从固体中分离出去，由于裂解需要大量热量，热分解层温度已降低到400~600℃。裂解区产物为炭、氢气、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油以及其他烃类物质等，这些热气体继续上升，而炭则进入下面还原区。
新能源课程设计任务书 题目：户用型上吸式生物质气化炉的设计姓名： 班级： 08热能一班 学号： 日期： 2011.6.19
摘要： 能源问题是全球重大问题，生物质能是一种有效的替代能源，可以缓解能源的紧张问题。我国生物质能比较丰富，应加强生物质能的研究。 原理概述： 生物质气炉制造的秸秆燃气，属于绿色新能源，具有强大的生命力。由于植物燃气产生的原料为农作物秸秆、林木废弃物、食用菌渣、牛羊畜粪及一切可燃性物质，是一种取之不尽，用之不竭的再生资源。然而，在我国目前农村能源结构（秸秆燃气、天然气、液化气、沼气、太阳能、电、原煤、蜂窝煤，原植物燃料）当中，唯独有秸秆燃气最经济、最方便、最节能、最适用，不仅使用安全，而且清洁卫生。每个农户每天只需植物原料3-5公斤，方可解决全天生活用能（炊事、取暖、淋浴），并且像液化气一样燃烧，完全可以改变我国农村烟熏火燎的生活方式，完全可以取缔传统柴灶，替代液化气。 关键词：生物质、上吸式、气化、户用型。
第一章绪论 1. 1 发展背景 能源是人类生存和发展的物质基础。建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料的基础上的能源体系极大地推进了人类社会的进步和发展。然而现代经济过渡依赖化石能源。这种过渡依赖带来了环境问题、经济危机、现代战争、领土和领海争端等一系列问题。 从能源的发展前景来看，化石能源的前景不容乐观。《BP世界能源统计2009》现实，按照当前开采速度全球原油剩余量仅供人类开采42年。以同样的方式计算，天然气可供60年，煤可供122年。尽管地质学家对化石能源匮乏时间仍有争论，但无论如何，化石燃料终将耗尽确是无可争辩的事实。 寻找一种可再生的替代能源已成为社会普遍关注的焦点。可再生能源包括太阳能、风力、水力、潮汐和生物质能等。生物质能是仅次于煤、石油和天然气居于世界能源消费总量第四位的能源。作为唯一的可储存和输运的能源，具有广泛的发展前景。 21世纪中国的可持续发展面临着能源的严峻挑战:国内优质能源资源不足，环境问题于能源安全日益迫切，温室气体的排放的压力日益加大。改变我国传统的能源生产模式、消费模式，利用生物质能等清洁可再生能源，对建立可持续发展的能源系统，促进我国经济发展和环境保护具有十分重大的现实和战略意义。 1. 2 秸秆气化炉的发展前景 随着我国经济水平的提高，中国农民的收入也大步增高。因次许多农民告别了烟熏火燎的日子，利用电饭煲、电饭锅等进行做饭烧水。这种能源利用方式的改变使他们过上了更加方便、文明和卫生的生活。然而，要完全依靠电力来保证8亿农民的生活需求，则是国力和环境的承重负担。我国生物质资源的大量浪费和农村商品能源的大量需求逐年增大的局面，引起政府和社会的关注。我国绝大多数农村和小城镇居民，能源消耗量的80%以上是直接燃烧生物质能而得到的。这种产能方式不仅利用率低下，而且对环境有很大的危害。所以迫切需要一种将生物质能转化为清洁能源的装置。秸秆气化炉就是这样一种装置。它以农作物秸秆、农林废弃物为主要气化原料。气化炉的生产成本不高，而是用成本更低。该技术在农村的应用前景极其广阔，在改变农村传统饮炊习惯，减少农民开支，提高农民生活质量等方面具有较大的推广价值。 1. 3 秸秆气化炉的工作原理 气化炉是根据有机物的热解原理，是炉内的生物质在一定温度和氧气条件下充分裂解为可燃性气体。只需要点燃炉内生物质即可产生高温，在缺氧的环境下，生物质裂解为甲烷、氢气、一氧化碳等可燃气体。燃气自动导入分离系统执行脱硫、脱尘、脱水蒸气等净化程序，产生优质燃气。燃气通过管道出送到燃气灶，点燃（亦可电子打火）即可使用。 第二章户用型上吸式生物质气化炉的结构设计 2.1 气化炉总体方案的确定 2.1.1 研究设计原则 （1）气化效率高，燃气质量好 目前市场上许多气化炉的效率<70%，燃气低位发热量<4.6MJ/Nm3，燃气中一氧化碳含
生物质气化技术的现状及其发展 建环0902 U200916245丁天驰 摘要：介绍了生物质气化的基本原理及有关气化工艺，阐述了常见的生物质气化反应器（气化炉）工作原理及其优缺点，解释了气化剂、原料粒径、温度、压力等操作条件对生物质气化的影响，最后讨论了目前生物质气化技术存在的问题并进行展望。 亟待解决的问题. 关键词：生物质；气化；应用现状；发展趋势；流化床；双流化床 生物质是重要的可再生能源,它分布广泛,数量巨大。但由于它能量密度低，又分散，所以难以大规模集中处理，这正是大部分发展中国家生物质利用水平低下的原因。生物质气化发电技术（BGPG）可以在较小的规模下实现较高的利用率，并能提供高品位的能源形式，特别适合于农村、发展中国家和地区，所以是利用生物质的一种重要技术，是一个重要的发展方向。中国由于地域广阔，生物质资源丰富而电力供应相对紧张，生物质气化发电具有较好的生存条件和发展空间，所以在中国大力发民展生物质气化发电技术可以最大限度地体现该技术的优越性和经济性。 生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，以生物质为载体的能量。化石燃料的使用带来了一系列的环境、社会和政治问题，而生物质能具有清洁性、充足性、可再循环、易于储存和运输、便于转换等优点，因此被认为是21世纪最具发展前景的新能源之一。生物质气化是生物质能化学转化利用的重要方面。 1 生物质气化技术 1.1 生物质气化简介 生物质气化是指固态生物质原料在高温下部分氧化的转化过程。该过程直接向生物质通气化剂，生物质在缺氧的条件下转变为小分子可燃气体。所用气化剂不同，得到的气体燃料也不同。目前应用最广的是用空气作为气化剂，产生的气体主要作为燃料，用于锅炉、民用炉灶、发电等场合。通过生物质气化可以得到合成气，可进一步转变为甲醇或提炼得到氢气。 生物质热解气化技术最早出现于18世纪末期，首次商业化应用可以追溯到1833年，当时以木炭作为原料，经过气化器生产可燃气，驱动内燃机。第二次世界大战期间，生物质气化技术达到顶峰。20世纪70年代世界能源危机后，发达国家为减少环境污染，提高能源利用效率，解决矿物能源短缺提供新的替代技术，又重新开始重视开发生物质气化技术和相应的装置。人们发现，气化技术非常适用于生物质原料的转化。生物质气化反应温度低，可避免生物质燃料燃烧过程中发生灰的结渣、团聚等运行难题。在1992年召开的世界第15次能源大会上，确定生物质气化利用作为优先开发的新能源技术之一。 1.2 生物质气化过程 随着气化装置类型、工艺流程、反应条件、气化剂种类、原料性质等条件的不同，生物质气化反应过程也不相同，但是这些过程的基本反应包括固体燃料的干燥、热解反应、还原反应和氧化反应四个过程。生物质原料进入气化器后，首先被干燥。在被加热到100℃以上时，原料中的水分首先蒸发，产物为干原料和水蒸气。温度升高到300℃以上时开始发生热解反应。热解是高分子有机物在高温下吸热所发生的不可逆裂解反应。大分子碳氢化合物析出生物质中的挥发物，只剩下残余的木炭。热解反应析出挥发分主要包括水蒸气、H2、CO、CH4、焦油及其他碳氢化合物。热解的剩余物木炭与被引入的空气发生反应，同时释放大量的热以支持生物质干燥、热解及后续的还原反应进行，氧化反应速率较快，温度可达1000～1200℃，其他挥发分参与反应后进一步降解。没有氧气存在，氧化层中的燃烧产物及水蒸气与还原层中木炭发生还原反应，生成氢气和一氧化碳等。这些气体和挥发分组成了可燃气体，完成了固体生物质向气体燃料的转化过程。还原反应是吸热反应，温度将会降低到700～
在一般的煤气发生炉中，煤是由上而下、气化剂则是由下而上地进行逆流运动，它们之间发生化学反应和热量交换。这样在煤气发生炉中形成了几个区域，一般我们称为“层”。 按照煤气发生炉内气化过程进行的程序，可以将发生炉内部分为六层(见混合煤气发生炉结构示意图)：1)灰渣层；2)氧化层(又称火层)；3)还原层；4)干馏层；5)干燥层；6)空层； 其中氧化层和还原层又统称为反应层，干馏层和干燥层又统称为煤料准备层。 (1)灰渣层：煤燃烧后产生灰渣，形成灰渣层，它在发生炉的最下部，覆盖在炉篦之上。 其主要作用为： A、保护炉篦和风帽，使它们不被氧化层的高温烧坏； B、预热气化剂，气化剂从炉底进入后，首先经过灰渣层进行热交换，使灰渣层温度降低，气化剂温度升高，一般气化剂能预热达300-450℃左右。 C、灰渣层还起了布风作用，使进入的气化剂在炉膛内尽量均匀分布。 (2)氧化层：也称为燃烧层(火层)。从灰渣中升上来的气化剂中的氧与碳发生剧烈的燃烧而生成二氧化碳，并放出大量的热量。它是气化过程中的主要区域之一，其主要反应是： C+O2→CO2+97650大卡氧化层的高度一般为所有燃料块度的3-4倍，一般为100-200毫米。气化层的温度一般要小于煤的灰熔点，控制在1200℃左右。 (3)还原层：在氧化层的上面是还原层。赤热的碳具有很强的夺取氧化物中的氧而与之化合的本领，所以在还原层中，二氧化碳和水蒸气被碳还原成一氧化碳和氢气。这一层也因此而得名，称为还原层，其主要反应为：CO+C→2CO+38790大卡H2O+C→H2+CO+28380大卡 2H2O+C→CO2+2H2+17970大卡由于还原层位于氧化层之上，从上升的气体中得到大量热量，因此还原层有较高的温度约800-1100℃，这就为需要吸收热量的还原反应提供了条件。而严格地讲，还原层还有第一、第二之分，下部温度较高的地方称第一还原层，温度达950-1100℃，其厚度为300-400毫米左右；第二层为700-950℃之间，其厚度 为第一还原层1.5倍，约在450毫米左右。 (4)干馏层：干馏层位于还原层的上部，由还原层上升的气体随着热量的被消耗，其温度逐渐下降，故干馏层温度约在150-700℃之间，煤在这个温度下，历经低温干馏的过程，煤中挥发份发生裂解，产生甲烷、烯烃及焦油等物质，它们受热成为汽态，即生成煤气并通过上面干燥层而逸出，成为煤气的组成部分。干馏层的高度随燃料中挥发份含量及煤气炉操作情况而变化，一般＞100毫米。 (5)干燥层：干燥层位于干馏层上面，也即是燃料的面层，上升的热煤气与刚入炉的燃料在这层相遇，进行热交换，燃料中的水分受热蒸发。一般认为干燥温度在室温150℃之间，这一层的高度也随各种不同的操作情况而异，没有相对稳定之层高。 (6)空层：空层即燃料层上部，炉体内的自由区，其主要作用是汇集煤气。也有的同志认为：煤气在空层停留瞬间，在炉内温度较高时还有一些副反应发生，如：CO分解、放出一些炭黑： 2CO→CO2+C 以及2H2O+CO→CO2+H2从上面六层简单叙述，我们可以看出煤气发生炉内进行的气化过程是比较复杂的，既有气化反应，也有干馏和干燥过程。而且在实际生产的发生炉中，分层也不是很严格的，相邻两层往往是相互交错的，各层的温度也是逐步过渡的，很难具体划分，各层中气体成份的变化就更加复杂了，即使在专门的研究中，看法也是分歧的。煤气炉的结构: 对于固定床煤气炉有多种结构型式，按不同部位分述如下：1、加煤装置：间歇式加煤罩；双料钟；振动给煤机；拨齿加煤机。2、炉体结构：带压力全水套；半水套；无水套(耐火材料炉衬)；常压全水套。3、炉篦：宝塔型；型钢焊接型。4、灰盘传动结构：拨齿型；蜗轮蜗杆型。 煤气发生炉的事故处理 一、遇到下列情况应立即改热备用或停炉 1、供电停电时。 2、供气或供水停止4小时以上时。