秸秆气化事业的意义(1)
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1 一、 秸秆气化事业的意义: 用煤炭做饭取暖是我们的生活传统.随着科学技术的发展,用再生能源代替一次性能源是党和国家制定的可持续发展战略。秸秆气化就是利用可再生的农作物秸秆做原料,通过高温处理转化成为清洁的燃气。使用秸秆燃气做饭、洗澡、取暖、就像城市居民使用天然气一样方便、清洁，从而大大地提高了农民的生活质量。在我们当地,每年的秸秆几乎都无法利用,堆在田间地头,待来年一火焚之。这既是对再生资源的浪费,也造成了环境的污染,甚至焚烧秸秆极易造成山林火灾,给森林防火埋下隐患。随着科技的发展,秸秆气化为这些秸秆找到了用武之地，可变废为宝。近年来，国家对一次性能源的控管日渐严紧,煤炭价格日渐昂贵,用秸秆气化代替传统的煤炭是一项功在当今,造福子孙后代的善举。 二、秸秆气化集中供气工程的主要设施：
（1） 土建工程：机组房、柴草储存库、气柜地基、输气管沟的开挖、回填及气站地面的硬化，道路的硬化及一切与集中供气工程配套的土建设施。 （2） 秸秆气化机组：它是整个系统工程的核心。主要包括气化炉、净化装置、燃气排输机等。净化装置又分干式净化、湿式净化、干湿结合净化。 (3) 储气柜：它是整个系统工程中最庞大的的单项工程，投资最大的装置。它分干式容器式、湿式水封式。它们的特点； a) 干式储气柜：无水，不怕结冰，适应于北方寒冷地带，它的原理就是靠气体压缩来储存气体，因而它会增加燃气输送机的背压。输送机的工 2
作负荷，随气柜压力增高而增大。 b) 湿式水封式储气柜：靠钟罩位移实现燃气的存储和释放，输气压力几乎是恒压，并且水槽中的水还可以参与循环降温，一般的化肥厂、化工厂、煤气公司等，大都采用这种方式，但在冬季，水槽结冰问题要解决。 (4)地下管网（高架金属管）： 这项工程是燃气通往各家各户的枢纽。一般情况下采用地下管网，一是经济，二是安全，三是使用寿命长。管网中设置有集水器，其作用是收集管网中的冷凝水，也是地下管网不可缺少的部分。
(5) 户用燃气装置。这是集中供气的终端。整个工程的技术含量高，施工水平，所配置所有设备都将在这里体现，集中供气工程的目的就是为了在家里能用上燃气。
三、气化炉的结构特点及秸秆的块度对所产燃气质量的影响 1、秸气化的工艺过程： 秸秆---粉碎---输送机---气化炉---水洗降温《干法降温》---输送泵---脱焦器---水封《止回阀》---储气柜。 如图 3
输送机气化炉旋风除尘器冷却器输送泵脱焦器脱水器网式除焦器水封器通向储气柜
秸秆气化工艺流程图
2、秸秆气化的原理： 秸秆是炭氢化合物，在一定的装置中，缺氧燃烧，生成CO和H2，其表达式是C+H2o—吸热→CO+H2，气化炉产生CO和H2，实际上与过去烧煤炉产生火焰的原理一样，在煤炉的掏灰口，泼进一瓢水，煤炉口立即窜出火焰。这一现象就是C+ H2O─吸热→CO+H2的.反应，利用的热量是C+O2—放热→CO2而氧气来源是空气。目前我国推行的秸秆化炉大都是固定床下吸式，都是利用空气作为催化剂的，而空气中含量第一的是氮气，所产可燃气体一半以上是N2和CO2。因而，我们使用的秸秆燃气实际上是一种低热值煤气。同时，也因为它造价低，生产方便，被越来越多推广到农村使用。 3、气化炉的结构对所产燃气的影响、、 尽管秸秆燃气是一种低热值煤气，但根据气化炉的结构形式不同，所产燃气的热值也会有较大差异，现介绍一种普通形式的气化炉。 如图、 4
在这种气化炉上设置有加水口，蒸气发生器，蒸气加热室。目的是把水以高温蒸气的形式供给气化炉中参与反应。由于气化反应是吸热反应，炉中就必须获得较高温度来满足气化反应的需要，而燃烧可燃气体，固然可以释放热量，使炉温提高，但生成CO2，废气中的氮气也乘虚而入，使所产燃气可燃气体含量下降。为改善气化炉的反应气氛，在炉上设置有空气预热器，并且，炉内用耐火材料烧铸一层保温层，使炉内热量不向外散发。炉内进入的蒸气与空气由于预热，体积澎涨，再加上所产燃气，炉内从原来刚点炉时的负压，逐步变成微负压，微正压，于是气化炉就有了抵外来空气侵入的能力，所产燃气中的可燃气体含量增加，CO2和N2等废气相应降低。 这样，气化炉在运行中就具有了自我完善功能。在刚点炉时，炉温很低，从炉温很低，从炉的观口进入大量冷空气，此时燃烧，给气化炉和炉中的燃料提供热量。10分钟后，炉温达到正常温度，进入炉内的空气变少。当炉温很高时，炉内气体和水蒸气压强增高，空气不能进来，而炉的反应继续吸热，炉温就会下降。当炉温降低时，炉内气体压强会降低，外来空气容易进入，燃烧可燃气体给气化炉提供热量。 还有一种不外加水的气化炉，它是依靠秸秆中所含水分及空气中所含水份来 作气化剂的，还有的专家认为此反应为3C+2O2→2CO+CO2，这种反应一边吸热一边放热，这个反应看不到H2的来源，事实上，H2在秸秆燃气中的含量占据近一半。 燃料的块度对燃气质量的影响 在气化炉中气化的燃料，既要有一定间隙，获得透气性，又不能间隙过大。 5
因为碳与氧反应是在一定距离条件下反映的。若超过了这个距离，碳不能与氧反应，那么氧不被消耗掉，混合与燃气当中，轻者造成燃气燃烧，形成废气，重者造成气化炉回火。 由于秸秆气化事业的发展，秸秆气化炉的技术含量也在不断提高，2001年国家规定秸秆燃气的热值不能低于4600KJ/NM3，有的实际上可以达到7000 KJ/NM3。
四、几种焦油净化的方式：
（1）湿式净化装置; 湿式净化也称水洗法净化。用水直接与燃气混合，使燃气温度下降，焦油遇到降温时，从气体状态转化成液体状态，转化成液态的焦油，因其自身密度较大，与气体分离或遇水滴碰撞被打下。工业煤气的主要净化方法就是利用竖塔洗涤器。 这种洗涤器结构结构简单，制造方便运行稳定，在保证充足的洗涤用水前提下，效果良好，再加上其它过滤措施。焦油净化可以达到国标。 如图所示 它的工作原理是：刚出炉的可燃气体，温度约400℃左右，从塔的底部
进水喷嘴燃气出口
木栅
燃气进口溢水口
竖式洗涤塔示意图 6
进入，碰到塔中设置木栅后被打散，而从上部喷头下来的冷却水也碰到木栅，至上而下与燃气遇合，从而把燃气所带的温度传递给水。刚从炉中出去燃气中的焦油是以气体状态存在并随燃气一块流动，若遇降温，焦油立即由气态转为液态。此时，转为液态的焦油，随冷却水一块流走。、 但是，因为燃气在出炉时温度较高，遇水突然冷却，焦油形成小颗粒状，使参与净化的水，迅速混浊，受到污染。带来了水处理的问题。净化焦油的水不能浇地，不能饮用，必须经过水处理后才能重新使用或直接排放。 （2）干法净化装置。干法净化是指燃气的冷却不与水直接混合，用热交换器，将燃气的热量传递给冷却水，土话说，水走水路，气走气道，隔皮冷却。焦油在冷却过程中从气态转化成液态。当气体温度降至35℃以下时，焦油完全转化液态。同样，转化成液态焦油密度增大，容易与燃气分离。 干法除焦油不污染水，是环保型脱焦庄置。 但是，这种装置技术含量较高，制造复杂，其中，早年其它厂家生产的干法脱焦器，使用时间不超过半年，就自己堵死了。成为秸秆气化史上一次败笔。分析其原因是其结构不合理。装置中采用的列管，管经很小，采用1寸半无缝管，随着焦油形成，粘附到管壁上，这些焦油又被源源不断的热燃气烘干，形成干巴，这层干巴一方面起隔热作用，降低降温效果，另一方面干巴不会
出气口进水管出水管
进气口
1吋半管
过水空间
列管式热交换器示意图 7
自动流下，逐步积多，从而堵死气道。 既然干法脱焦，好处多，不污染水，有没有不堵死气道的热交换器。下面介绍板式冷凝器。 这种热交换器（冷凝器）进气的气道是钢板拼制而成，其面积很大，且气道也很大，散热面积大，可增强降温效果。气道大，使燃气流速变慢，使热交换时间充分。气道是列管的上百倍，冷却壁上形成的焦油根本不会堵塞气道。 （3）文氏管脱焦器： 当焦油从气体状态转化成液体状态后一部分因自重落下来与燃气分离。而相当一部分仍随燃气流动而漂移。我们希望，燃气往前走进气柜，走到家户，而焦油留下来。文氏管就可以实现这一点。
单个焦油颗粒很人，人眼看不见，它能在气体中飞行，也同石头一样，石头不会飞，但石头粉会飞。这是因为一块石头的重量与其表面积之比很大。文氏管能将单个焦油颗粒在压力差的作用下相互聚拢，逐步凝结，形成抱团，当重量大到一定程度时就飞不动了，从而与气体分离。
进气方
形气道
进冷水
出气出热水落焦道
板式冷却器示意图
掏焦口出气口进气口颗粒状焦油文式管
压差式焦油分离器示意图 8
总之，通过降温，焦油从气态形成液态，通湿法，干法、过滤法，文氏管法等，都能将它除去，从而燃气得到净化。 五、秸秆气化集中供气系统安操作规程：
（一）机组的安全操作规程： 1、进气化炉的材料块度水份。棒关块度要求：1-30mm长度小于150mm 水份小于18%（自然状态下干柴） 2、机组运行前，必须检查认定无误的部位及装置。A、输送泵机以前各通气阀门掏焦口，排灰口，必须关闭严密。B放空阀必须处开放位置。C、通向气柜的阀门必须处关闭位置。D、运料机空试转；E输送泵机空盘车；F水封器的水位处规定高度。 3、对气化加料的要求（1）气化炉下部要装填的材料，一要均称，致密。上部加料要装填较易燃的材料。（2）装料高度距离炉上盖约300mm。（3）、点炉：将废纸或易燃物点燃投入气化炉中，开启燃气输送泵，约1至5分钟，试点观察灶。若，观察灶被点燃，先打开通向气柜的阀门，再关闭放散阀门，次顺序不准颠倒。（4）运行中的注意事项。A运行中各通气阀门掏灰口，掏焦口，不准打开。B炉中加料要勤，保持料位高度。C要勤拔火避免空洞发生。 6、停机时要做好的几项工作。 （1）准备停机前，先停止加料（2）炉中剩余燃料高度，既不能太高，也不能太低，高度控制在300-400mm之间。特别警告料层太低易烧坏炉篦也会导致回火危险。（3）停机时，先打一放空阀再关闭通向气柜的阀（此顺序不能颠倒）而后停止输送泵运转，依次停止冷却水泵等。（4）停机后要
