家用生物質(zhì)氣化設備技術(shù)的研究

林業(yè)機械與木工設備研究設計家用生物質(zhì)氣化設備技術(shù)的研究孫仁山,王述洋,董志國(東北林業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱150040摘要:在介紹國內外生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展的基礎上,闡述了生物質(zhì)氣化技術(shù)的原理及工藝流程,并介紹了一種新型家用生物質(zhì)氣化爐的結構及工作原理,重點(diǎn)討論了其各個(gè)反應區的具體工作過(guò)程關(guān)鍵詞:生物質(zhì);氣化;氣化爐;反應層;溫度中圖分類(lèi)號:TE5文獻標識碼:A文章編號:1001-4462003)04-0007-031引言統計,未來(lái)20年內,在全球能源方面,消費將增長(cháng)隨著(zhù)全球經(jīng)濟的發(fā)展,世界各國已經(jīng)充分認識60%目前,這種能源需求主要通過(guò)增加石油、煤炭到能源的重要性與短缺性,因此,開(kāi)發(fā)新能源將是促的消耗量來(lái)滿(mǎn)足,這不僅涉及到有限的石油、煤炭資進(jìn)經(jīng)濟增長(cháng)和解決環(huán)境保護的重要戰略舉措據美源的維持問(wèn)題,而且會(huì )使危及人類(lèi)的環(huán)境污染問(wèn)題國能源情報局近日公布的《國際能源前景》年度報告變得日趨嚴重。因此,發(fā)展新能源,提高能源利用效收稿日期:2003-01-21率,盡可能多地利用可再生能源,已經(jīng)成為世界各國度、澆注速度等方面,以防止出現鑄造缺陷。成型盤(pán)的壽命與國外生產(chǎn)的磨片使用壽命不相上下,且后,冷卻4~5h,打箱清砂,然后再進(jìn)行2h260℃其價(jià)格卻只有進(jìn)口的三分之一同時(shí),使用該磨片生的去應力回火。產(chǎn)的紙質(zhì)量及生產(chǎn)效率比以往都有顯著(zhù)提高。4.3高鉻鑄鐵的性能及金相5結論高鉻鑄鐵的性能見(jiàn)表2.其與進(jìn)口產(chǎn)品相比,在①選用該高鉻鑄鐵生產(chǎn)磨盤(pán)磨片是可行的,其硬度及韌性方面都略有優(yōu)勢,能滿(mǎn)足產(chǎn)品的性能要求使用壽命已經(jīng)達到進(jìn)口產(chǎn)品的使用壽命,價(jià)格卻只表2高鉻鑄鐵的性能有進(jìn)口產(chǎn)品的三分之一沖擊性能硬度②采用該高鉻鑄鐵生產(chǎn)磨片,制造工藝簡(jiǎn)單,不 (Jam')(HRC)金相組織熱處理方式需要復雜的熱處理,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的去應力回火和打磨5.8852奧氏體+少量馬氏體+M260℃回火2安裝面及齒面就能應用降低了廢品率,縮短了生產(chǎn)時(shí)間,節約了生產(chǎn)成本從高鉻鑄鐵的組織來(lái)看,其基體為奧氏體,還有③采用覆膜砂脫箱式生產(chǎn)的磨片,可提高表面細微狀的馬氏體,這有利于提高韌性其碳化物為質(zhì)量和尺寸精度,降低了勞動(dòng)強度MC3型,呈片狀和塊狀,使基體保持連續狀態(tài),有利于韌性和耐磨性的提高。參考文獻:]周維平,李志章等磨漿機磨盤(pán)失效分析及新磨盤(pán)鋼的研制4.4高鉻鑄鐵磨片的應用浙江大學(xué)學(xué)報1994(1:18-25.采用研制的高鉻鑄鐵磨盤(pán)磨片在某大型造紙廠(chǎng)【2】孫來(lái)費熱磨機特種鋼磨片及其應用口木材加工機198.3進(jìn)行了生產(chǎn)試驗,試驗結果表明,用該種材質(zhì)做成的3張士林高鉻低鉬白口鑄鐵研究機械工程材料1982(2磨盤(pán),具有良好的使用壽命,遠超過(guò)國內某高碳鋼磨主要作者簡(jiǎn)介:向紅亮,男,1972年生,漢族,博士研究生第31卷2003年第4期研究設計林業(yè)機械與木工設備優(yōu)先發(fā)展的戰略目標。的則用焚燒的辦法進(jìn)行處理,既污染了環(huán)境,又浪費為了改善我國的生態(tài)環(huán)境、制止水土流失,貫徹了大量的資源因此,開(kāi)發(fā)一種新興技術(shù)來(lái)解決生物執行可持續發(fā)展的基本國策,我國于1998年實(shí)施了質(zhì)能的利用問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫天然林保護工程。在禁止砍伐天然林,進(jìn)行封山育林之后,農村能源的供求矛盾日益突出,但一些可再生21.05%的生物質(zhì)能源卻面臨著(zhù)大量的閑置與浪費,因此,開(kāi)④①農作物秸稈發(fā)適用于農村的低成本能源已經(jīng)成為政府和社會(huì )亟20.14%②薪柴待解決的一個(gè)重要課題③禽畜糞4691%11.90%2高新技術(shù)轉化秸稈類(lèi)生物質(zhì)能的意義我國是最大的發(fā)展中國家,又是一個(gè)人口大國,能源短缺及利用水平低是阻礙國家經(jīng)濟和社會(huì )圖1我國可開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能資源比例圖發(fā)展的重要瓶頸之一。而我國石油資源相對不足,如果繼續增加煤炭用量將加劇環(huán)境污染,21世紀將面3國內外發(fā)展現狀臨經(jīng)濟增長(cháng)和環(huán)境保護的雙重壓力從能源長(cháng)遠發(fā)目前,我國國內主要對生物質(zhì)進(jìn)行氣化處理,并展戰略高度來(lái)審視,尋求一條可持續發(fā)展的能源道取得了可喜的進(jìn)展。在我國,將農林固體廢棄物轉化路、大力利用新能源和可再生(新)能源以減少對環(huán)為可燃氣的技術(shù)已初見(jiàn)成效,其主要應用于集中供境污染,加快新能源對傳統能源的新舊更替已經(jīng)成氣供熱、發(fā)電方面從“六五”以來(lái),我國先后對農作為我國近期急需解決的重大問(wèn)題因此改變能源生物秸稈熱解氣化技術(shù)進(jìn)行了一系列研究與開(kāi)發(fā),并產(chǎn)和消費方式,開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔取得了一定成績(jì)從“七五”開(kāi)始,即投入大量科研經(jīng)能源資源,對建立可持續的能源系統,促進(jìn)國民經(jīng)濟費,組織眾多的科研機構和專(zhuān)業(yè)人員,對生物質(zhì)氣化發(fā)展和環(huán)境保護都具有重大意義技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān),并先后有多項成果問(wèn)世在熱解生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于氣化方面,一些秸稈氣化裝置如低熱值的ND-400世界能源消費總量第四位的能源,在全球能源結構600、900型,已相繼研制成功并投放市場(chǎng),并建立了100中占有十分重要的地位據有關(guān)專(zhuān)家估計生物質(zhì)能多個(gè)氣化集中供氣村另外,以生物質(zhì)能利用技術(shù)為極有可能成為未來(lái)可持續能源系統的組成部分,到核心的綜合利用技術(shù)模式由于其明顯的經(jīng)濟和社會(huì )本世紀中葉,采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃效益而得到快速發(fā)展,這也成為中國生物質(zhì)能利用料將占全球總能耗的40%以上作為綠色能源,在的特色.1981年江蘇省研制出第一臺稻殼氣化發(fā)電環(huán)境效益上,生物質(zhì)生產(chǎn)工程中會(huì )吸收大氣中的CO2,裝置,裝機容量為160kW;中國林科院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)這就意味著(zhù)使用生物質(zhì)燃料還能減少CO2的凈排研究所從20世紀80年代開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)了集中供放,有助于減輕地球室溫效應在現實(shí)生產(chǎn)生活中,熱、供氣的上吸式氣化爐,并先后在黑龍江、福建得特別是在農村地區,生物質(zhì)能現在仍然占有重要的到工業(yè)化應用,氣化爐的最大生產(chǎn)能力達6.3×10kh地位。我國生物質(zhì)資源十分豐富,其儲量比例見(jiàn)圖中科院廣州能源研究所于1986年在黑龍江海倫縣建1.據統計,林業(yè)生物質(zhì)能源中薪材年資源量達000成了直徑為850mm、加料量為100kg/h、出力為100×多萬(wàn)t農業(yè)生物質(zhì)能源中秸稈和稻殼,分別達億t10kJ/h的上吸式氣化爐,不久又研制成直徑為和0.15億另外,還有城鎮有機廢物能源全國生物1.1m、出力為300×10kJ/h、處理量為250kyb的上吸質(zhì)的可再生能量按熱量折合約為2.3億t煤,相當于式氣化爐;山東省能源研究所研究開(kāi)發(fā)了下吸式氣中國農村能耗的53%特別是秸稈作為一種十分重化爐,主要用于秸稈等農業(yè)廢棄物的氣化,在農村居要的可再生能源,其開(kāi)發(fā)及利用價(jià)值極高然而,雖民集中居住地區得到較好的推廣應用,并已形成產(chǎn)然我國每年生產(chǎn)大量的農作物秸稈,但除了少數用業(yè)化規模。到1998年底,已建成秸稈氣化集中供氣作家畜飼料外,其中的大部分都丟棄在田埂地角,有站164處,供氣4572萬(wàn)m3,用戶(hù)7700戶(hù)改革開(kāi)放2082003年第4期第31卷林業(yè)機械與木工設備研究設計年來(lái),我國的生物質(zhì)氣化技術(shù)取得了長(cháng)足的進(jìn)步,并燃氣的二次燃燒也在這里完成。在實(shí)際生產(chǎn)生活中發(fā)揮了重大的作用。②氧化還原反應區。一方面氧化區產(chǎn)生的CO2生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)現已成為世界重大被還原成CO;另一方面主要發(fā)生水煤氣反應,產(chǎn)生CO熱門(mén)課題之一,受到世界各國政府與科學(xué)家的關(guān)和H2注國外生物質(zhì)能技術(shù)開(kāi)發(fā)是從20世紀70年代末期閥門(mén)1開(kāi)始的,現在已有了很大進(jìn)展許多國家都制定了相應的開(kāi)發(fā)研究計劃,如日本的陽(yáng)光計劃、印度的綠色爐體能源工程、美國的能源農場(chǎng)和巴西的酒精能源計劃閥門(mén)2等,其中生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)利用占有相當的比重.目前,直接燃燒秸稈的先進(jìn)設備已投放市場(chǎng),生物質(zhì)供爐休熱、發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)已成為現實(shí)。在熱解氣化技術(shù)方面,國外的生物質(zhì)能技術(shù)和裝置多數已達到閥門(mén)3商業(yè)化應用程度,實(shí)現了規?；a(chǎn)業(yè)經(jīng)營(yíng)。如荷蘭BTG開(kāi)發(fā)成功的生物質(zhì)高溫熱解裝置產(chǎn)氣率大于66%,閥風(fēng)機進(jìn)氣孔德國、美國等開(kāi)發(fā)出自動(dòng)化程度相當高的家用生物質(zhì)氣化爐用于用戶(hù)熱水和供暖,產(chǎn)熱量達150~500圖2新型家用生物質(zhì)氣化爐結構示意圖萬(wàn)kcal/h的大型生物質(zhì)氣化裝置也已開(kāi)發(fā)成功。以③干燥區原料中會(huì )有水蒸汽揮發(fā)出來(lái),并且化美國、瑞典和奧地利三國為例,生物質(zhì)轉化為高品位學(xué)反應中會(huì )有少量水產(chǎn)生,由于溫度高,水都以水蒸能源利用已具有相當可觀(guān)的規模,分別占該國一次汽形式存在隨著(zhù)原料的不斷燃燒,體積縮小,在自能源消耗量的4%、16%和10%身的重力作用下料層逐漸下降,爐灰由器算掉入灰坑,由出灰口掏出原料反應完畢應打開(kāi)加料口加入4設備結構及工作原理新料該反應器的特點(diǎn)為空氣由下面鼓入,可燃氣由秸稈生物質(zhì)氣化技術(shù)是在秸稈直燃方式的基礎上部導出,并經(jīng)過(guò)二次燃燒,減少燃氣中混有的炭上,通過(guò)先進(jìn)的生物質(zhì)燃氣制造技術(shù)和科學(xué)的快速灰可燃氣導出方向和原料落料方向呈逆流式,與熱熱解方法,將各類(lèi)植物秸稈在缺氧狀態(tài)下進(jìn)行復雜氣上升方向一致,故不必消耗很大的能量,啟動(dòng)容易的物化反應而進(jìn)行能量轉換的技術(shù)。迅速可燃氣逐層上流時(shí),被上面的料層過(guò)濾,因4.1設備結構此,出口燃氣灰分少,溫度低該氣化爐的特點(diǎn)是:體積小、設計合理、布局緊生物質(zhì)氣化爐結構見(jiàn)圖2.富含碳氫元素的植物湊、占地面積少成本低、使用方便,煤、柴通用,極適秸稈經(jīng)秸稈生物質(zhì)燃氣發(fā)生爐作用產(chǎn)生燃氣,整個(gè)合城鄉廣大居民燒菜煮飯、取暖的需求此爐無(wú)污過(guò)程應在隔絕空氣或缺氧的條件下進(jìn)行,發(fā)生器下染,具有節能低耗、使用成本低、可取代液化氣的極設有出灰口,空氣由風(fēng)道鼓入,加好原料并點(diǎn)燃,同大優(yōu)勢,是今后民用爐具理想的選擇時(shí)鼓入空氣,關(guān)閉進(jìn)料口,控制空氣,使之在缺氧的情況下燃燒變成一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃氣體,5結束語(yǔ)使秸稈中的能量全部轉變成氣體,再將可燃氣體經(jīng)秸稈氣化技術(shù)的成功發(fā)展,最終將為解決我國.管道與燃氣灶連接,來(lái)實(shí)現蒸煮食物及滿(mǎn)足各類(lèi)加秸稈的科學(xué)轉化、高效利用做出巨大貢獻,為秸稈的熱需要大幅度增值和潔凈燃燒開(kāi)辟一條可持續發(fā)展的道4.2工作原理路新的生物質(zhì)能利用技術(shù)必將廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域,極大地滿(mǎn)足人們對能源的需要,特別是在農村市①氧化區在氧化區燃燒產(chǎn)生的熱量供給上層場(chǎng)易于大規模普及推廣市場(chǎng)前景不可估量原料完成化學(xué)反應。這個(gè)區域最高溫度可達1000℃。9第31卷2003年第4期