生物质气化炉
中国可用的固体生物质数量巨大，主要以农业废弃物和木材废物为主。生物质分布分散，收集和运输困难，在中国目前的条件下，难以采用大规模燃烧技术，所以中小规模的生物质气化发电技术(200—5000kW)在中国有独特的优势。由于中国电力供应紧张，而生物质废弃物浪费严重，价格低廉，所以生物质气化发电的成本，约为0.2-0.3元/Kw.h,已接近或优于常规发电，其单位投资仅约3500—4000元/Kw，为煤电的60%-70%，所以具备进入市场竞争的条件。目前中国已具备建设MW级生物质气化发电项目的能力。但技术仍存在一些问题，最突出的是对水的二次污染和对各种类型生物质适用性不强，而且系统发电效率较低，热效率仅为15%左右。所以目前必须加强三方面的工作，一是研究完善焦油裂解技术，彻底减少对水的二次污染; 二是该进技术过成，提高整体热效率;三是在有条件的地方建设示范项目，针对不同废料特点进行商业示范，充分证明该技术的可靠性和经济性，为全面推广生物质气化技术创造条件。
一、产品开发概述
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。
二、产品性能特点
1、不要任何添加剂:取任何可燃性物质一种即可使用。
2、用途广:做饭炒菜、烧水取暖、乡镇企事业餐厅、城市排挡、煮牲畜食物以及淋浴、温床增温等。
3、环保节能:每公斤燃料可产生燃气2.1m3，使用过程中无烟尘排放，每次加2-3公斤燃料，可以持续使用燃气90-180分钟，途中不断气。
4、使用安全:秸秆燃气属于常压，无任何安全事故。
5、炉灶分离:炉灶安装均通过管道连接，距离在8米内可任意安装，完全能隔离秸秆粉尘污染，提高生活质量。
6、产品结构:全部采用铸铁件，组装型，组装件为全机械制作，产品精度高。
7、粘接材料:炉体连接处焊接率为5,，整个炉体采用耐火化工原料配方，粘接后高温不开裂，不老化，不脱落易拆除。
8、产品轻便:每台炉重46公斤左右，高94公分，直径38公分。
9、使用寿命:用户能在60分钟内拆装修复，使用寿命10-15年。
产品缺点:
1、使用料必需用粉碎的细料，粗料产气量很小或不产气。
2、异味大，有焦油，堵塞管道，清理困难。
3、必须得用风机，耗能。
4、点火时烟大呛人。
5、使用过程当中容易烧空架空，得捅料压实，烟气外泄呛人。
三、三大功能
1、炊事做饭、炒菜、烧水(包括煮牲畜食物)
2、取暖安全、卫生、环保(相当于3000W电炉)
3、淋浴水量大、温度高、成本低、四季可洗浴
与传统供暖相比极具优势:
1. 一炉多用, 在供暖同时可做饭,烧水,沐浴。
2. 超强转化系统,启动传热温度低,传热速度快。
3、安装成本低，供暖安全:设备通用，不改变原有的取暖设备，管道、暖气片通用，利用水循环来达到供暖效果;取暖速度快，供暖面积可达60—500平方米,系统不怕冻, 24小时供热 ,使用寿命长。
4、能耗少，成本低:原料来源广泛，永不枯竭，随处可取(如:谷壳、玉米秆、稻秆、麦秆、芝麻秆、花生壳、树枝、锯末、杂草等)一切生物质可燃性农、林废弃物。采用先进的填料技术和高效的气化技术，连续产气量大，时间长，加料一次可用7,10天;完全可以取代传统高耗能供暖。可用于传统锅炉的改造或者全新安装。
5、安全环保:工作压力小，没有废气排除，不会有爆炸的危险，不会因烧煤排除的废气对人身造成伤害，而且环保。
6、适用广泛:特别是适合广大农村居家做饭、炒菜、烧水、洗浴、取暖等，同时也适合烧锅炉、大棚加温、大面积供暖、中小饭店使用，不受季节限制，一年四季均可使用。
根据中国质量监督检验站对生物质燃气的检测得知:可燃气体中含氢15.27%、氧3.12%、氮56.22%、甲烷1.57%、一氧化碳9.76%、二氧化碳13.75%、乙烯
0.10%、乙烷0.13%、丙烷0.03%、丙烯0.05%，合计100%。气化炉每小时可产生2.8 m3燃烧气体，高效环保、节能，像液化气一样燃烧。每户每天只需植物资源3-5公斤，即可解决全天生活用能(炊事、取暖、沐浴);广泛用于取暖，沐浴，企业餐厅，路边排档等场所,在所有能源中，唯独生物质燃气最现实、最经济、最方便、最节能、最适用，它不仅使用安全，而且清洁卫生。
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。
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，%。
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)
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.
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
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～
户用型上吸式生物质气化 炉的结构设计 拟达到的主要技术指标 (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/N3m (6)产气量：≥1.53m/kg，可供农户一天的炊事使用； (7)封火时间: ≥12h 1上吸式气化炉的总体结构 （1）气化剂在气化炉的下部(氧化层附近)夹层中预热，通过数个开在炉芯上的小孔送入炉膛，在炉膛中供氧燃烧，进入炉膛参与气化反应，可以大大提高气化炉的反应温度和气化效率。 （2）炉底配风设计 经过气化炉气化出来的是燃气，直接送入灶头燃烧的话属于扩散火焰，部分可燃气成分可能会由于混入空气不足而逸出灶头后与周边的氧气再发生燃烧反应，火苗将会大而不稳，因此需要配入空气成为预混火焰后再燃烧，这样可以达到较好的燃烧效果。因此，我们在气
化炉氧化区域的外筒和筒之间设有风道，风道的一端是进风口，与换风扇相连，送入空气；另一端是配风口，用后面接有的阀门控制配风量；风道的周围均匀分布送风口。送入的空气在风道中流动，可以利用氧化区的热量预热自身的温度，空气一部分通过喷嘴进入气化炉进行气化反应，另一部分通过配风口与出口的燃气预混送入灶头燃烧。 （3）加料口密封装置设计 本文设计的燃烧室上方开有密封水槽，用于保证封火时炉子的密封性能良好。采用的水封炉盖有水槽和炉盖两部分组成，水槽缘高于外缘，以避免在加水时溅入炉，或者在使用过程中高温水沿缘流入炉，不能达到较好的密封效果。另外，这种水密封结构有利于保证气化炉工作的连续性，不用揭开炉盖即可往密封水槽加水。 （4）本文设计的气化炉所用的是生物质压缩成型原料，其密度、强度和低位热值能都有了本质的改善，大大提高了生物质的燃料品位。高密度节省了原料所占用的空间，使气化炉的结构尺寸得到很大程度的缩减，节省了空间，高热值提高了生物质原料的利用率。（5）气化炉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。
农村多户用型生物质下吸式固定床气化炉 设计 学生姓名：王聪 学号：13634002 指导教师：张春梅 所在学院：工程学院 专业：农业建筑环境与能源工程 2011年12月13日
目录 目录....................................................... I 1生物质气化炉简介 .. (1) 1.1 生物质气化炉工作原理 (1) 1.2生物质气化炉分类 (3) 2.设计任务 (6) 2.1设计题目 (6) 2.2设计目的 (6) 2.3设计要求 (6) 3.生物质气化炉的选择 (7) 3.1农村气化炉比较 (7) 3.2选择下吸式气化炉 (8) 4.下吸式气化炉的设计 (9) 4.1设计基础 (9) 4.1.1原始数据 (9) 4.2生物质物料 (9) 4.2.1物料的物理性质 (9) 4.2.2物料需要量的计算 (10) 4.3气化炉外形尺寸的计算 (11) 4.3.1气化炉内外径和高度计算 (11)
4.3.2 气化炉进气量计算 (12) 4.3.3 气化炉进气口尺寸计算 (13) 4.3.4 气化炉喉部尺寸计算 (14) 4.3.5 气化炉灰室尺寸计算 (14) 4.3.6 入料箱尺寸计算 (15) 4.3.7 其他尺寸设计 (15) 5. 气化炉设计改进 (16) 5.1 连续进料装置设计 (16) 5.2 旋风分离过滤装置设计 (17) 6. 设计总结 (18) 6.1 设计特点 (18) 6.2 设计缺陷 (18) 6.3 设计前景 (18) 参考文献 (20) 附录（设计总体效果图） (21)
目录 一、设计的原始资料 (2) 1.1设计原因 (2) 1.2设计题目 (2) 1.3设计条件 (2) 1.4设计方案 (2) 二、供暖热负荷的计算 (2) 2.1房间热负荷的计算 (2) 2.2散热器的选择及计算 (2) 2.3管道的布置 (2) 2.4管道的水力计算 (2) 三、生物质气化炉的设计 (2) 3.1气化炉类型的选择 (2) 3.2气化炉产气量的确定 (2) 3.3 气化炉尺寸的计算 (2) 四、附属设备的选择 (2) 4.1 燃气灶 (2) 4.2 膨胀水箱 (2) 4.3 排气阀 (2) 4.4 补偿器 (2) 4.5 除污器 (2) 五、设计总结 (2) 六、附录................................................................. 错误！未定义书签。 七、参考文献 (2)
一、设计的原始资料 1.1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。 1.2设计题目 某农村住宅生物质气化气应用的规划设计 1.3设计条件 1.所在地区：省市 2.农村住宅平面图及尺寸，如下图1-1所示 3.一家4口人。
1.4 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 2.1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 书房 餐厅 卧室2 卧室1 储物间 客厅 内走廊 洗浴室
生物质气化（BGF）介绍 一、生物能源 生物质能是一种可再生、可储存与替代、储量巨大、碳平衡的绿色能源，已经被各个国家所重视。 在21 世纪这个新世纪里，随着经济发展，能量的需求持续增长；传统的不可再生能源，如石油、煤和天然气等，面临日益枯竭的威胁；在化石能源使用过程中对生态环境产生的不可恢复性破坏，这都使得开发新型的环保能源成为了今天研究的热点。 （1）生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，最有可能成为21世纪主要的新能源之一。 据统计，植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗量的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的l%。目前，世界各国尤其是西方发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术（如燃料乙醇、生物柴油、纤维素乙醇等），以缓解化石和矿物能源资源紧缺状况，为实现国家经济的可持续发展提供能源保障。 （2）生物质能源是最安全、最环保的“绿色能源”。 生物质能源原料分布广、储量大、成本低、应用范围广，理论上说，取之不尽，用之不竭。它还是唯一可以转化为清洁燃料的可再生能源，其有害物质( 硫 零排放。和氮等) 含量仅为中质烟煤的1/10，同时其能源利用可实现温室气体CO 2 （3）生物质能源是我国仅次于煤与石油的第三大能源。 每年通过光合作用生成的生物质能约为50亿吨干物质。为缓解能源压力，我国政府未雨绸缪，有关生物能源和生物材料产业研究已有数十年历史，在生物质能加工转化及相关环保技术方面有了一定的积累。有专家认为，我国完全有条件进行生物能源和生物材料规模工业化和产业化，可以在2020年形成产值规模达万亿元。 我国的生物质资源丰富，目前可以作为能源利用的生物质主要包括秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾和有机废渣废水等。 目前我国秸秆资源量已超过7.2亿吨，折合约3.6亿吨标准煤，除约1.2亿吨作为饲料、造纸、纺织和建材等用途外，其余6亿吨均可作为能源用途。
■/ HUAIYIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 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
.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 3. 设计要求 气量：》1.5 /kg ,可供农户一天的炊事使用; (7)封火时间：》12h 。
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：