生物質(zhì)燃?xì)鈨艋夹g(shù)及其裝置研究

　　2．1焦油性質(zhì)的測試

　　測試所用的焦油取自河南省林州市五龍鎮(zhèn)生物質(zhì)秸稈氣化站，氣化原料為玉米芯。收集的試樣是進(jìn)入水封前管道中凝結(jié)而流出的焦油。

　　經(jīng)實驗分析，焦油試樣的主要特性如下：

　　(1)焦油為粘稠狀黑色液體，15℃時的密度為1560kg/m3。

　　(2)焦油在140℃以下的蒸發(fā)絕大部分為焦油中水的蒸發(fā)；焦油主要蒸發(fā)階段在140℃～150℃；焦油凝結(jié)下來的液體的顏色隨溫度的升高而加深。

　　(3)在相同測定條件下，實驗中所采用的幾種吸附劑(活性炭、玉米芯、硅膠)中活性炭對焦油的吸附率最高，而且吸附隨管程的增加而增加；吸附劑對焦油的吸附率隨吸附劑

　　顆粒的大小而變化，顆粒越小，吸附率越高。

　　(4)當(dāng)焦油冷卻到35℃時，焦油的凝結(jié)率為95%。

　　2．2生物質(zhì)燃?xì)饨M成

　　河南省林州市五龍鎮(zhèn)生物質(zhì)秸稈氣化站用玉米芯作氣化原料時的生物質(zhì)燃?xì)獬煞质抢脷庀嗌V儀進(jìn)行分析的，結(jié)果見表1。

　　2.3理化特性分析

　　一般從氣化爐出來的生物質(zhì)燃?xì)庵兴碾s質(zhì)量為10～200g/m3，而在國家規(guī)定的民用燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)中，焦油和灰塵含量小于10mg/m3，這是長期穩(wěn)定供氣的重要指標(biāo)。焦油、水和灰塵的存在，將會造成管道的堵塞、污染和腐蝕。尤其是焦油的存在對氣化有多方面的不利影響。首先，它降低了氣化效率，氣化中焦油產(chǎn)物的能量一般占總能量的5%～15%，這部分能量在低溫時難以與可燃?xì)怏w一道被利用，大部分被浪費(fèi)；其次，焦油的成分非常復(fù)雜，可以分析出的成分有100多種，還有很多成分難以確定，主要成分有：糠醛、乙酸、丙酮、呋喃、酚、苯的多種衍生物等。

　　焦油在低溫時凝結(jié)為液態(tài)，容易和水、灰塵等結(jié)合而堵塞輸氣管道；其中所含的有機(jī)酸對輸氣管道和灶具有很強(qiáng)的腐蝕作用。

　　從以上的實驗和分析可知，生物質(zhì)燃?xì)庵兴碾s質(zhì)顆粒細(xì)小，其中的固態(tài)顆粒粒徑大于0．5μm，焦油是一些較為穩(wěn)定的小分子有機(jī)物的混合物，在一般情況下很難用化學(xué)的方法去除，同時生物質(zhì)在氣化過程中要產(chǎn)生大量的水蒸汽，焦油和水蒸汽是呈霧狀進(jìn)入生物質(zhì)燃?xì)饬鞯模褂挽F的粒徑小于1μm，而粒徑小于0．1μm的粒子具有和氣體一樣的行為，和氣體混在一起的焦油和水蒸氣在凝結(jié)點(diǎn)以下也難凝結(jié)，這也是目前生物質(zhì)燃?xì)廨^難凈化的主要原因，因而生物質(zhì)燃?xì)獾膬艋P(guān)鍵是焦油和水蒸氣的凝結(jié)。

　　3生物質(zhì)燃?xì)鈨艋b置的設(shè)計

　　根據(jù)我國農(nóng)村的情況，所要設(shè)計的生物質(zhì)燃?xì)鈨艋b置要求具有操作簡單、凈化效率高、焦油塵易收集、成本低、投資少等特點(diǎn)。

　　為此，本文根據(jù)生物質(zhì)燃?xì)庵兴s質(zhì)的特點(diǎn)，設(shè)計出用快速冷凝懸浮凈化的方法去除焦油塵。快速冷凝懸浮凈化技術(shù)就是把生物質(zhì)燃?xì)饪焖倮淠揭欢囟?，在冷凝的過程中，利用生物質(zhì)燃?xì)庵兴鶖y帶的固體顆粒(灰塵)作為焦油和水蒸氣的凝結(jié)核，使焦油和水蒸汽凝結(jié)于灰塵顆粒上而加大顆粒直徑，再利用物理懸浮分離的方法沉降去除雜質(zhì)。其氣體流程如圖．中箭頭所示。該凈化裝置的主要結(jié)構(gòu)包括兩個部分：熱交換器和焦油塵懸浮分離器。為了便于安裝和連接，避免管道積灰，本文將熱交換器和焦油塵懸浮分離器設(shè)計為一個整體(國家發(fā)明專利號99116313．3)，并研制出YN01型生物質(zhì)燃?xì)鈨艋瘷C(jī)，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖．所示。

　　4運(yùn)行試驗結(jié)果

　　為了檢測該凈化技術(shù)及YN01型生物質(zhì)燃?xì)鈨艋瘷C(jī)在實際運(yùn)行中的凈化效果，筆者于1998年11月在林州市五龍鎮(zhèn)生物質(zhì)秸稈氣化站進(jìn)行了運(yùn)行試驗，試驗系統(tǒng)如圖2所示，主要檢測了生物質(zhì)燃?xì)饨?jīng)過凈化機(jī)前后所含雜質(zhì)(水、焦油、灰塵)的重量變化，結(jié)果平均凈化率超過85%。

　　本文研制的YN01型生物質(zhì)燃?xì)鈨艋瘷C(jī)為一個單體設(shè)備，既縮小了設(shè)備面積，又提高了焦油等雜質(zhì)的去除率，而且系統(tǒng)操作簡單。用動態(tài)分析法對YN01型生物質(zhì)燃?xì)鈨艋瘷C(jī)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)評價(以凈化機(jī)運(yùn)行十年計)，其評價結(jié)果為：凈現(xiàn)值(NPV)為1337，益本比(B/C)為1.0412V，說明本研究所設(shè)計的生物質(zhì)燃?xì)鈨艋到y(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上也是可行的。

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