秸稈汽化爐的化學反應和原理

【專家解說】：秸稈氣化爐原理---河南天盛氣化爐 秸桿氣化爐又叫秸桿氣化爐，秸桿制氣爐，環(huán)保節(jié)能氣化爐，秸桿制氣爐，秸桿汽化爐,家用秸桿氣化爐，環(huán)保節(jié)能汽化爐! 1、什么叫做秸稈燃氣？ 秸稈燃氣，是利用生物質通過密閉缺氧，采用于溜熱解法及熱化學氧化法后產生的一種可燃氣體，這種氣體是一種混合燃氣，含有一氧化碳、氫氣、甲烷、等，亦稱生物質氣。 2、秸稈燃氣中含有哪些燃氣組分？ 根據(jù)北京市燃氣及燃氣用具產品質量監(jiān)督檢驗站，2000年10月25日，秸稈燃氣檢驗報告得知：秸稈燃氣含量15.27%，氧3.12%、氮56.22%，甲烷1.57%，丙烷0.03%，丙烯0.05%,合計100%。 3、秸稈燃氣的開發(fā)前景怎樣？ 2003年，“太陽能”雜志第一期《我國植物生物質能源開發(fā)展望》一文中已做預測，摘錄如下： 植物生物質能源是一個巨大的太陽能倉庫，是重要的“綠色能源”之一，可以講開發(fā)利用植物生物質能源，就是開發(fā)利用太陽能。植物生物質能源可以再生，取之不盡，取之不竭。因此，根據(jù)我國國情和當今國際社會“新思維、新料學、新技術”的發(fā)展態(tài)勢，發(fā)展的植物生物質為原料的綠色能源轉化技術，符合本世紀發(fā)展的主題——社會可持續(xù)發(fā)展。 據(jù)報道，我國能源專家對本世紀上半葉我國植物生物質能源的發(fā)展進行了3個階段的科學預測：第一階段（2001-2010），植物生物質能源的生產能基本得到滿足，基本解決我國農村生活用能，生態(tài)環(huán)境的破壞能得到有效地控制，基本遏制因直接燃燒植物生物質和廢棄植物生物質而引起的生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢；第二階段：（2011-2030），我國農村植物生物質能源綜合建設達到社會化，農用植物生物質能方式多維、多元化，生產，生活用能得到滿足，植物生物質綠色能源轉化技術得到普遍推廣和應用，我用生態(tài)環(huán)境建設開始走上良性循環(huán)的軌道；第三階段：（2031-2050），建立起我國多能互補，結構合理，安全可靠的植物生物質能源生產供應體系，并形成規(guī)模，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)因能源高效化，農民因能源優(yōu)質化?；窘⑵疬m應可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)工程，增強我國植物生物質能源綜合建設的可持續(xù)發(fā)展能力。 我國著名科學家，中科院院士朱清時教授講，目前我國能源戰(zhàn)略迫切需要研究用非糧食類生物質作原料生產液體類，氣體類燃料。開發(fā)出擁有自主知織產權和具有推廣價值的實用技術，保障我國植物生物質能源的安全開發(fā)利用和經(jīng)濟昌盛繁榮。 4、秸稈燃氣從那里來？ 農民使用秸稈燃氣可以從以下兩個方面，第一，靠秸稈氣化工程集中供氣獲得。第二，可以利用生物質自己生產。 秸稈氣化工程，一般為國家，集體個人三方投資共建，一個村（指農戶居住集中的村）的氣化工程大約需50-80萬，在我國目前大約有200多個村級秸稈氣化工程。 農民自產自用的秸稈燃氣，主要靠家用制氣爐進行生物質轉化，投資不大，小則300余元，多則700余元。 5、秸稈燃氣生產技術原理？ 植物生物質（包括據(jù)木、木柴，野草，松針樹葉，作物秸稈，牛羊畜糞，食用菌渣）中的碳元素質量分數(shù)約為40%，其次為氫、氮、氧、鎂、硅、磷、鉀、鈣等元素。植物秸稈的有機成分以纖維素，半纖維素為主，質量分數(shù)為50%。這些生物質原料，在缺氧條件下加熱，使之發(fā)生復雜的熱化學反應的能量轉化過程。此過程實質是植質中的碳、氫、氧等元素的原子，在反應條件下按照化學鍵的成鍵原理，變成一氧化碳、甲烷、氫氣等，可燃性氣體的分子。這樣植物生物質中的大部分能量就轉移到這些氣體中?；痉磻ǎ?C+O2=CO22C+O2=2CO 2H2O+C=CO2+2H22CO+O2=2CO2 H2O+CO=CO2+H2CO2+C=2CO CH4+CO2=2CO+2H2C+2H2=CH4 CO+3H2=CH4+H2O2H2+O2=2H2O 上述生物質的氣化過程的實現(xiàn)是通過氣化反應裝置（即制氣爐）完成的。 6、秸稈燃氣生產的工作原理？ 制氣爐具有生物質原料造氣，燃氣凈化，自動分離的功能。當燃料投入爐膛內燃燒產生大量CO和H2時，燃氣自動導入分離系統(tǒng)執(zhí)行脫焦油、脫煙塵，脫水蒸氣的凈化程序，從而產生優(yōu)質燃氣，燃氣通過管道輸送到燃氣灶、點燃（亦可電子打火）使用。 7、氣化爐的分類有哪些？ 秸稈氣化爐，亦稱生物質氣化爐，制氣爐，燃氣發(fā)生裝置等，在氣化爐當中，分直燃（半氣化）式和導氣（制氣）式氣化爐。其中導氣式氣化爐中又分上吸式、下吸式、流化床氣化爐。直燃式與導氣式氣化爐在廣告詞中，不少讀者極易被誤導。直燃式氣化爐是適用二次進風產生二氣化燃燒，而導氣式氣化爐是運用熱化學反應原理產生可燃氣體燃燒。 8、秸稈燃氣生產技術發(fā)展方向？ 用生物質替代煤，天然氣和重油等化石燃燒來制備合成為甲醇，汽油，或柴油等液體燃料而用于交通工具，這樣即可以滿足人類對液體燃料日益增長的需求，同時又可有效減輕由于大量使用化石燃料給環(huán)境帶來的污染。 采用熱化學氧化方法有兩個技術途徑可以將生物質制備成合成氣： ①直接將生物質氣化后制成合成氣。工藝統(tǒng)程如圖所示： 生物質 熱解氣化 合成液化 此方法的難度是合成氣工廠的生物質原料運輸供應困難。 ②先將生物質熱解液化成生物油，然后再將生物油氣化制成合成氣。工藝統(tǒng)程如圖所示： 生物質 熱解氣化 熱解成生物油 合成液化 這種方法是在合成工廠周邊建立若干個生物質液化工廠，然后再將液化所得的生物油運輸?shù)胶铣蓺夤S集中氣化，這種方法將是今后秸稈燃氣發(fā)展的方向。 9、制氣化的技術參數(shù)與環(huán)保指標。 （1）、技術指標參數(shù) 爐體園筒式（箱）風機30-60W 氣化效率57.6%-76.2%爐膛裝料量4-5kg 燃燒耗料1.84kg/時產氣速度3-5分鐘 產氣量單位時間產氣量2.74m3/時 產氣量單位物料產氣量1.48-2.2m3/kg 熱值物料低位熱值1804KJ/kg 熱值燃氣低位熱值7013KJ/kg （2）環(huán)保參數(shù) 項目檢測值國家標準值 煙塵排放濃度28-39mg/Nm3120mg/Nm3 煙塵平均排放速度0.009kg/N0.096kg/N SO2排放濃度10-14m/N3/m3550mg/Nm3 SO2排放速度0.003kg/N0.739kg/N 氮氧化物排放濃度30-38mg/Nm3240mg/Nm3 氮氧化物平均熱排放速度0.008kg/N0.219kg/N 林格曼濃度0.5級1級 二、生產設備 11、集中供氣（秸稈燃氣）采用的什么設備？ 集中供氣一般采用的氣化機組。如中國林業(yè)科學研究院，林產化學工業(yè)研究所生產的“生物質氣化裝置”為FB300-FB1500型內循環(huán)錐型流化床氣化爐。還有遼寧省能源研究所可提供不同系列，型號的氣化工程設備。集中供氣系統(tǒng)供氣戶數(shù)為50-1000戶。 12、家庭造氣需要什么設備？ 家庭造氣一般采用制氣爐，制氣爐一般有上吸式、下吸式兩種，還有土法建造的。 13、小作坊手工生產制氣爐需要什么設備？ 手工生產制氣爐，只需要一臺8-10千W單相電焊機、切割機、手砂輪（即磨光機），手電鉆各一把，手工生產的制氣爐，最大缺限是不易維修。其次是產品粗糙，使用壽命短。 14、制氣爐規(guī)摸生產采用的什么設備？ 規(guī)摸生產制氣爐設備需切板機、卷管機、車床、電焊機、氧割器、鉆床、砂輪機、噴漆機、切割機。 15、組裝型制氣爐需要那些設備？ 組裝型制氣爐配件，主要由鑄造式部壓來完成，因此，它的設備投資： ①一個鑄造廠（或車間） ②沖床、切板機、卷管機、車床、鉆床、焊機、氧割器，砂輪機、磨光機、噴漆機、切割機。 16、產品組裝需要什么設備？ 制氣爐配件組裝，只需一把手電鉆和手砂輪即可。產品噴漆出廠如不手工刷漆則需一臺噴氣機。 17、生物質原料粗加工需要什么設備？ 生物中的秸稈料切碎，可用手工切刀，樹枝及木塊（棒）需用木材切片機。目前，食用前生產中的專用切片機是比較理想的。 18、燃料粉碎需要什么設備？ 用于制氣爐的燃料，如不是制做氣化專用燃料及顆粒燃料，均不需粉碎過細。 粉碎機有秸稈粉碎機，木材（片）粉碎機。 19、生物質顆粒燃料需要什么設備？ 將木材、秸稈類原料粉碎后，在一定的溫度范圍內通過高壓條件制作而成，因此，這種機械叫做顆粒成型機，江蘇南京“中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所”有售。 20、氣化燃料需要那些設備？ 氣化燃料是通過振蕩或擠壓成型的，故設備需要原料粉碎機、攪拌機、振蕩或擠壓成型機。 三、生產技術 21、第一代上吸式秸稈氣化爐生產技術怎樣？ 第一代氣化爐 這種爐，當初在北京多家能源公司進行技術轉讓，轉讓費達0.98-2.2萬元，盡管接產者無一人產品走向市場，但它推動了制氣爐科研進程。 該爐是根據(jù)熱化學氧化反應及高溫裂裂轉化原理而設計為上吸式氣化爐。結構復雜，不規(guī)則部件多，制做相當困難，全電焊工制做，每臺成本300元以上。 其制做技術，由于產品陶態(tài)，故損去介紹，但通過割面圖完全可以看清。 22、第一代產品主要缺陷在那里？(如我廠的A型-1產品) 該產品，具有演亦性，沒有實用性。使用該爐，必須具備燃料干度和粒度，如果是車木廠的下腳料——碎木屑，并且比較干燥，那么，基本上可以使用，但時間并不長，一般30-60分，操作不當，極易出現(xiàn)時燃時斷現(xiàn)象。若改為據(jù)木廠的木屑，可就不行了。因此，技術轉讓時，轉讓方會以種種借口轉移視線，不會讓你本人親自操作和燃燒時間的檢測。這就是產品具有演示性，沒有實用性的道理，也是產品沒有走向市場的緣故。 該爐沒有實用性的主要原因，是造氣關健技術未解決，而氣化爐的關健技術在于科學供氧，穩(wěn)壓，而爐體下半部的科學結構直接關系到合理供氧與穩(wěn)壓的關系，除此以外，復雜的結構是多余的，為接產人員制做增加了難度，提高了成本。 這種結構，即解決了關健技術部分，它仍然有兩個致命因素，第一，不適合機械化批量生產，第二，不易維修，一旦出現(xiàn)氣道堵塞或爐膛內膽損壞，沒有氧割設備及專業(yè)工人不能維修。 23、第二代制氣爐產品生產技術。(如我廠的A型-2產品) 第二代氣化爐生產技術，實際上只在原一代產品基礎上去掉了復雜的結構部分（故稱為第二代），而沒有真正解決科學供氧與穩(wěn)壓的關系，所以產品使用效果幾乎區(qū)別不大。（如爐內燃燒后的灰分幾呼是碳）。這種制做技術，除少部分利用鐵扳試制樣品外，且大多以舊油捅土法制做方式推廣此技術。成本造價約300余元（其中100多元為材料費）。 這種爐即使能達到使用標準，它也不適應市場需要，因為沒有商品價值，何況技術改造未有創(chuàng)新，使用效果未改變， 24、第三代制氣爐生產技術：(如我廠的B型-1產品) 第三代制氣爐是根據(jù)熱化學氧化反應及高溫裂解反應原理設計而成，產品具有雙重功能。即使用粉碎料及顆粒料，通過高溫裂解可制造出優(yōu)質燃氣（藍色火焰），使用純木柴小塊（長10公分左右），經(jīng)熱化學氧化反映制造出優(yōu)質燃氣（紫紅色火焰）。 25、第三代制氣爐具有完全不同于原代產品的那些特點？ ①產品結構：組裝型，為批量機械化生產，產品精度高。 ②使用效果：每加料1.5-2公斤，可以持續(xù)使用燃氣90-180分鐘，途中不斷氣。 ③雙重功能：使用粉碎料、顆粒料，氣化燃料，能高溫裂解制造出高能燃氣（火焰為藍色）。使用純木柴、秸稈（切成10分左右），經(jīng)熱化學氧化后制造出燃氣（紫紅色火焰）。 ④粘接材料：爐體連接處焊接率下降100%，整個爐體無焊接，采用化工原料配方，粘接后高溫不開裂、不老化、不脫落、易拆除。 ⑤產品輕便：每臺爐重46公斤左右，高90公分，直徑45公分。 ⑥使用壽命：使用壽命10年以上。 26、第三代制氣爐技術創(chuàng)新優(yōu)勢在那里？ 1爐體結構：產品組裝型（組裝件是由鑄造澆制或鐵板沖壓一次成型），產品連接處采用特殊的粘接材料粘接。其優(yōu)點： a、可以實行機械化批量生產，提高生產效率和產品檔次。 b、有利于清除氣道煙塵和焦油，同時便于用戶自己保養(yǎng)與維修。 2關鍵技術：制氣爐的主要功能是造氣，如果造氣達不到使用要求，則為技術不過關，也就是說關鍵技術未突破，原代產品產氣不長，不穩(wěn)，主要是燃料得不到充分氧化，CO2不能很好的被還原而出現(xiàn)冒煙，燃燒時間短并出現(xiàn)時燃時斷的現(xiàn)象。 第三代制氣爐具有熱化學氧化反應，高溫裂解轉化雙重功能，粗料、粉碎料均可使用純木柴同樣可以造氣，每次加料1.5-2公斤，能持續(xù)使用燃氣90-180分鐘。 3密封蓋（即爐蓋）：原代產品密封蓋極易漏煙和漏氣，漏氣時焦油隨氣體流入爐體外表，造成二次污染。而第三代制氣爐，封蓋只要1秒鐘，長期使用均能達到絕對密封。 27、怎樣識別，挑選第三代制氣爐？ 前段時期，有用戶反映，說我們的產品不是組裝型，有的反映連接處部位漏氣，。為方便用戶識別，提出以下幾點供參考： ①推測使用效果，連續(xù)使用，能否達到90-180分鐘。 ②看是不是組裝型，鑄造件。 ③連接處粘接材料有無開裂和漏氣現(xiàn)象。 ④其它部分可根據(jù)第三代制氣戶特點去檢驗。 28、怎樣確認制氣爐產品（廣告）真實性、實用性？ 在經(jīng)濟信息時代，廣告信息不可不信，但也不可全信。這就看你如何去分辨信息的真?zhèn)?。我們收到很多來信來電的顧客說，現(xiàn)在，制氣爐廣告很多，不知那一家的真實，就此問題：我們向咨詢者提供以下識別偽真方法供參考： ①購買制氣爐的目的，就是要制造燃氣和使用燃氣，如果這個爐能夠滿足你使用燃氣要求，那么，這個制氣爐就是具有實用性。檢測方法很簡單，就是你親自去加料操作，使用按照其資料宣傳效果去測試，（如第三代制氣爐介紹可持續(xù)使用90-180分鐘）能達到介紹的時間，方可確認。 ②如果廠方拒絕測試或以某種借口轉移話題，說明產品有缺陷。 ③有很多廣告稱，“如有虛假”，“技術失真”，“與宣傳條款不符”等補償損失的承諾，以制氣爐廣告為例，剖折這些承諾：“如有虛假技術失真”第一、二代制氣爐的技術和產品，及演示效果，難道有虛假嗎了，肯定沒有，當你接產后，覺到受騙上當了的時候，你認為廣告是假的，其實不然。因為，他的承諾，沒有承諾實質性問題即“實用性，可操作性”。每加料1.5-2公斤可持續(xù)使用燃氣90-180分鐘，如來人親自操作，檢測達不到宣傳效果，負責來人往返旅車費或索賠萬元損失費”，產品如真的達不到這種效果，可以說沒有人這樣承諾。 “如與宣傳條款不符”，——在他廣告條款里不可能有產品質量、保證連續(xù)產氣時間等方面的承諾。 四、造氣燃料 29、木屑、竹屑、刨花 木屑——為據(jù)木加工廠的下腳料，成粉狀，車木加工廠的下腳料為碎屑，成塊、粒狀。 竹屑——為竹制品下腳料，為塊、片、粒、粉狀。 刨花——為家具廠，木地板磚廠的下腳料，為卷葉狀。 使用提示，帶據(jù)機據(jù)下的木屑為粉狀，密度大，單獨使用，風機要來用80W，否則，產氣受阻，若加入20%刨花或稻殼是比較理想的造氣燃料，車木廠的碎屑和竹制品廠的竹屑，單獨使用也是優(yōu)質的。而刨花則需與粉、塊料混用。單獨使用，要減少進風量（40W風機）。 30、菌渣廢棄物。 菌渣廢棄物——包括生產食用菌過程中菌袋被感染雜菌，霉爛而棄出的原料，其次是食用菌出菇結束后的基料，這些料只要自然涼干或曬干就可用于制造燃氣。 31、玉米芯、秸稈 玉米芯，玉米秸稈是一種優(yōu)質造氣原料，使用方法：直接使用玉米芯或切碎的玉米稈，產氣呈紫紅色火焰。如粉碎成粒狀或與粉碎料混用，產氣呈藍色火焰。 32、稻草、稻殼 稻草，為稻谷收割時副主物，含灰分14%，是秸稈中含灰分量最高的一個品種，單獨使用，可造氣，但燃氣質量差，建議一般不單獨使用，混合使用比例不宜太大。這種料最好作為氣化燃料的配料。 稻殼，是稻谷加工大米后的產物，呈顆粒狀，是一種很好的造氣燃料，但進風量要控制。 33、豆秸 豆秸一般有大豆、綠豆、花生苗等，這類秸稈通過切碎或粉碎后是一種優(yōu)質造氣燃料，含灰分少，約2-4%。 34、野草 比較柔軟的野草可與木柴混用，亦可與粉碎料混用，單獨使用達不到造氣所需要的密度。 35、木柴 木柴切成5-10公分單獨使用，呈紫紅色火焰，如加入粉粒料后則為藍火焰。木柴含灰分量最低，只有2%，因此，十天半月才需要出灰