家用生物質(zhì)氣化爐市場(chǎng)現狀與技術(shù)發(fā)展

第36卷第3期.拳術(shù)湖南農機2009年5月_ Vol.36 No.3HUNAN AGRICULTURAL MACHINERYMay.2009家用生物質(zhì)氣化爐市場(chǎng)現狀與技術(shù)發(fā)展.楊揚(湖南省農業(yè)機械鑒定站,湖南長(cháng)沙410004)摘要:生物質(zhì)能是很好的替代能源，因而生物質(zhì)氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用及相關(guān)設備的研制得到許多國家和企業(yè)的重視。近幾年,我國生物質(zhì)氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)利用與推廣力度較大,特別是家用生物質(zhì)氣化爐涌向農村市場(chǎng)。但現用戶(hù)對家用生物質(zhì)氣化爐產(chǎn)品褒貶不一,技術(shù)推廣的難點(diǎn)是燃氣熱值低、焦油含量高以及使用操作繁雜。因此,發(fā)展家用生物質(zhì)氣化爐要正確宣傳引導、加強技術(shù)培訓，特別是要開(kāi)發(fā)產(chǎn)氣穩定、燃料利用率高、結構簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格低廉且使用安全可靠的產(chǎn)品。關(guān)鍵詞:固定床氣化爐;下吸式氣化爐;生物質(zhì)能;焦油聚集中圖分類(lèi)號:TK01文獻標識碼:A文章編號:1007-8320(2009 )03- 0037-03Technology development and market situation of household biomass gasifierYANG Yang(Hunan Agricutural Machinery Idnifcation Sation,Changsha, Hunan 410004,China)Abstract: Biomass is a very good alternative sources of energy , the development and utilization of biom8ssgasification technology and related equipment have been developed in many countries and corporate. In recentyears ,China's biomass gasification technology development and promotion is a larger effort ,in particular house-hold biomass gasifier into the rural market. However, home users are biomass gasifier products vary, technologicalpromotion difculies is that gas caloific value is low, the high tar content and t complex operations. Therefore,the development of biomass gasifer to correct propaganda guidance ,to strengthen the technical training, in particu-lar to develop stable ,high fuel eficiency ,simple structure ,easy to operate ,inexpensive and safe reliable products.Key words :fixed-bed gasifier ;downdraft gasifier; biomass ;tar accumulation生物質(zhì)能是一種有效的替代能源，可緩解石油、廣闊,但家用氣化爐市場(chǎng)成熟還需一個(gè)過(guò)程。煤炭等能源的緊張。生物質(zhì)能的優(yōu)點(diǎn)是燃燒容易、污1家用氣化爐工作原理 、類(lèi)型及特點(diǎn)染少、灰份較低,具有很強的再生能力;缺點(diǎn)是熱值及熱效率低,體積大且不易運輸,直接燃燒生物質(zhì)的熱生物質(zhì)氣化爐俗稱(chēng)氣化爐。通常所說(shuō)的氣化,就效率僅為10%~30%。生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)在我國的是秸桿、柴草等生物質(zhì)在氣化爐中燃燒,固體物質(zhì)在應用已有半個(gè)多世紀,上世紀50~-60年代我國一些地高溫條件下與氣化劑反應得到小分子可燃氣體的過(guò)區用木質(zhì)燃料氣化驅動(dòng)內燃機，以取代柴油和汽油;程。所用氣化劑(如空氣煤氣、水煤氣、混合煤氣以及90年代始,民用小型氣化爐大量出現。進(jìn)入21世紀，水蒸汽等)不同,得到的氣體燃料組成成份也不同,產(chǎn)國家高度重視環(huán)境保護和資源節約，生物質(zhì)能資源的出的氣體主要有Co、CO2、H2、N2.CH以及C和Hm等開(kāi)發(fā)利用進(jìn)-步得到社會(huì )的廣泛關(guān)注。特別是近幾烷烴類(lèi)碳氫化合物。煤礦、垃圾處理等工業(yè)行業(yè)的氣年,各類(lèi)型的家用氣化爐涌向市場(chǎng),產(chǎn)品良莠不齊用化爐基本為流化床氣化爐,而家用氣化爐為固定床氣戶(hù)褒貶不一。為此,筆者對市場(chǎng)上常見(jiàn)的幾種家用氣化爐中國煤化工化爐進(jìn)行了調查與實(shí)驗,認為生物質(zhì)能技術(shù)發(fā)展前景三毀發(fā)生在相對靜止的床MH，CNMH G解、氧化和還原反收稿日期:2009 -03-15作者簡(jiǎn)介:楊揚(1981-),男,助理工程師,主要從事農機產(chǎn)品技應。根據氣體流動(dòng)的方向又可以為分下吸式、上吸式術(shù)檢測及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。和平吸式。目前市場(chǎng)的產(chǎn)品,以上吸式氣化爐為多,結38湖南農機2009年5月構比較簡(jiǎn)單,制造成本低,老百姓容易接受。(1)產(chǎn)生焦油問(wèn)題。一是使用中爐內或管道內的(1)-上吸式氣化爐。生物質(zhì)原料由爐項加入爐中,焦油盡管沒(méi)有外泄,但揮發(fā)性氣體較大,某些時(shí)段的依靠重力向下移動(dòng);下面用鼓風(fēng)機吹,氣化劑從下部低溫燃燒也達不到焦油芬芳度轉變要求，而產(chǎn)生大量進(jìn)入,向上經(jīng)過(guò)各反應層,燃氣從上部排出。在上吸式煙臭味，用戶(hù)家庭成員有不適反映。二是焦油在300氣化爐中,原料移動(dòng)方向與氣流方向相反,所以也叫度以下會(huì )凝結析出,隨著(zhù)溫度的逐漸降低,大量焦油逆流式氣化爐。剛進(jìn)入氣化爐的原料遇到下方上升的和水蒸汽混合.凝結,最終堵塞管道、卡住閥門(mén),腐蝕熱氣流,首先脫除水分,當溫度提高到250C以上時(shí),金屬,并影響排風(fēng)機、抽煙機等設備的正常工作。三是發(fā)生熱解反應,析出揮發(fā)分(注:揮發(fā)物占煤樣質(zhì)量的爐頭燃燒尾氣中的焦油聚集,通過(guò)鍋體(個(gè)別廠(chǎng)家設分數成為揮發(fā)分產(chǎn)率或簡(jiǎn)稱(chēng)為揮發(fā)分);留下的木炭.計缺陷)滲入食物中,出現食物變質(zhì)變味現象。再與空氣發(fā)生氧化和還原反應，溫度迅速升高到(2)燃氣質(zhì)量問(wèn)題。氣體中可燃氣成分質(zhì)量不穩1000C以上,然后通過(guò)還原層轉變成含-氧化碳和氫定或燃氣中含有不同量的水分,影響燃用。目前,生物等可燃氣體后,進(jìn)入熱解層,與熱解層析出的揮發(fā)分質(zhì)氣化氣體的熱值僅相當于城市管道煤氣的1/3。各混合成為燃氣。燃氣經(jīng)過(guò)最上面的原料層將原料預熱種生物質(zhì)熱值不等，所以反應時(shí)間及產(chǎn)氣量也不等，并干燥后,進(jìn)入發(fā)生爐上部空間,溫度下降,由氣化爐如秸稈的燃燒值是3000- 3300 Kealkg, 是低質(zhì)量生物的煤氣出口引出。它的缺點(diǎn):添料不方便;可燃氣中含質(zhì)原料,具有松散堆積密度低、灰份高、固定碳含量低揮發(fā)性物質(zhì)(如焦油蒸氣)較多。等特點(diǎn),其氣化和燃氣凈化比較困難。同時(shí)燃料的含(2)下吸式氣化爐。爐內的氣體流向是自上而下，水率也和產(chǎn)氣量、燃燒性能密接相關(guān)。氣化爐燃料的而熱流的方向是自下而上的,其熱解產(chǎn)物通過(guò)熾熱的含水率需在12%左右,才可以點(diǎn)火、產(chǎn)氣迅速,不至于氧化層而得到充分的裂解,因此加料端不需要嚴格密濃煙滾滾。但高溫燃燒時(shí)水分過(guò)少,又不能促進(jìn)催化封,使得自然堆積角過(guò)大的秸稈在運行中可以連續進(jìn)到達制氫制氧,而需要二次補水(少數氣化爐配有補料,保證運行中反應層的穩定。它的缺點(diǎn):引風(fēng)機從爐水裝置，但自動(dòng)控制化程度不高，用戶(hù)實(shí)際很少使柵下抽出可燃氣要耗費較大的功率;出爐的可燃氣中用。)再者就是燃料要粗細搭配,以確?？諝庠跔t內通含有較多的灰份;出爐的可燃氣溫度較高,須用水對過(guò),而得到較好的反應時(shí)間。其進(jìn)行冷卻。再加上入工拔火往往破壞了各反應層的(3)操作使用問(wèn)題。一是操作較繁瑣,現有的一般穩定性,氣化反應會(huì )受到很大影響。試驗證明,大約氣化爐風(fēng)量、氣量調節開(kāi)關(guān)在5個(gè)左右,在氣化爐使75%的碳是在裂解層中分解成揮發(fā)性物質(zhì),大約15%用過(guò)程中需要調節,用戶(hù)難以掌握操作技巧。二是操的碳在氧化層燃燒用于供熱,約10%的碳是用于還原作環(huán)境差,在加料時(shí)有煙氣。三是操作時(shí)間長(cháng),從點(diǎn)火反應成為一氧化碳。至產(chǎn)氣需要有一定的啟動(dòng)時(shí)間,增加了勞動(dòng)量。有些(3)平吸式氣化爐。平吸式氣化爐由于物料在爐農民用戶(hù)認為,“我原來(lái)砍了柴,劈好、堆好,干個(gè)幾內停留時(shí)間短,燃氣質(zhì)量不理想。一是爐體中心溫度天,要用的時(shí)候往灶里一丟,幾斤柴就把一餐飯做好高，容易造成結塊;二是爐子的還原層容積很小，使了?！碧貏e是一旦爐內燃料架空, 便會(huì )出現斷氣現象，CO2還原成CO的機會(huì )減少,從而使燃氣質(zhì)量降低,所此時(shí)需要開(kāi)蓋、重行壓料、搗實(shí)。在不熟練和不了解情以暫時(shí)未發(fā)現有此類(lèi)產(chǎn)品投入使用。況下,解決這些問(wèn)題會(huì )花費不少時(shí)間,甚至打亂原有的炊事安排。2家用氣化爐實(shí)際使用問(wèn)題及分析家用氣化爐就是小型固定床氣化爐。近幾年通過(guò)3解決氣化爐焦油技術(shù)措施媒體的宜傳,得到各級政府和民眾的重視,氣化爐產(chǎn)氣化爐一般由三個(gè)部分組成:氣化發(fā)生部分、凈品開(kāi)始熱銷(xiāo),產(chǎn)品研發(fā)企業(yè)由當時(shí)河北、湖南的幾家化部分燃燒部分。凈化部分是氣化爐很重要的組織發(fā)展到現在的全國數百家。用戶(hù)的使用效果如何?據部分,因固定床氣化爐在產(chǎn)氣過(guò)程中的必然產(chǎn)物是水對某氣化爐廠(chǎng)家的產(chǎn)品用戶(hù)調查,持續使用家用氣化蒸氣中國煤化工-質(zhì)而直接接到灶具爐用戶(hù)是總用戶(hù)的5% ,換句話(huà)說(shuō),就是95%的用戶(hù)在上燃]堵塞,，還可能使房購回氣化爐后只使用過(guò)一段時(shí)間就棄之一 -邊了。 造成間內l.CNM H.所以，須采取有效措設備使用率過(guò)低的原因很多,但最突出的兩大難點(diǎn)是施去除水蒸氣和焦油,以提高可燃氣體的純度。燃氣熱值低焦油含量高。(1)濕式凈化。濕式凈化系統是采用水洗的方法第36卷第3期楊揚:家用生物質(zhì)氣化爐市場(chǎng)現狀與技術(shù)發(fā)展3S脫除焦油和灰塵。濕式凈化系統具有結構簡(jiǎn)單、操作.形式較好,進(jìn)風(fēng)管及產(chǎn)氣管管徑、風(fēng)速應通過(guò)試驗取方便、成本較低等優(yōu)點(diǎn),但由于直接用水凈化燃氣,洗得科學(xué)數值;控制氧化層和還原層的大小和形狀,保滌污水排入農田或河流會(huì )帶來(lái)嚴重的二次污染。此證還原層溫度在1000C左右。二是應有相適宜的自動(dòng)外,氣化中的焦油產(chǎn)物所含能量- -般占總能量的5%~補水裝置。三是引進(jìn)煤電和石化行業(yè)的新成果,提高15%,大量焦油隨水流失也會(huì )造成能量消耗。產(chǎn)品的技術(shù)含量。四是產(chǎn)氣穩定可靠、燃料利用率高,(2)干式凈化。千式凈化系統是根據生物質(zhì)燃氣結構要簡(jiǎn)單、操作要方便,價(jià)格應低廉,使用安全可中所含雜質(zhì)的特點(diǎn),采用間接降溫和多級凈化的方法靠。除去焦油和灰份。此種凈化系統具有能量利用率高，(2)正確選購產(chǎn)品。其一,用戶(hù)在購買(mǎi)氣化爐前應無(wú)二次污染特點(diǎn),有效地解決了濕式凈化系統存在的先對產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)家的制造水平和能力有所了解。其弊病。在煤礦行業(yè)中,還有電捕焦油器清除煤氣中的二,選用本地常用、量多的燃料裝爐試用,試驗氣化爐焦油霧。的點(diǎn)火性能和產(chǎn)氣能力,出現問(wèn)題時(shí)現場(chǎng)咨詢(xún)解決方(3)裂解凈化。焦油熱裂解是把把焦油分解為永法。其三,測試火力大小,方法是取- - 片1mm厚的鋼久性氣體,與可燃氣一起被利用，既減少了焦油含量片放在灶火上燒,如能在3秒內發(fā)紅,則爐具的性能又利用了焦油中的能量。熱裂解需要高達1000~較好,否則火力不夠。其四,除試驗燃燒性能外,還應1200C的溫度,所以實(shí)現較困難。催化裂解利用催化檢查外觀(guān)質(zhì)量、焊接質(zhì)量及聯(lián)接件是否緊固牢靠。劑的作用，把焦油裂解的溫度大大降低(約750~(3)安全使用操作。氣化爐使用方法和柴火土灶9009C),并提高裂解的效率,使焦油在很短時(shí)間內裂.有根本區別,必須科學(xué)安全使用。- -是安全操作,要解率達99%以上。瑞典皇家工學(xué)院是焦油裂解開(kāi)展較注意防止管道泄漏,要防火，防燙傷。二是注意積累使早的單位,它采用鍛燒過(guò)的白云石(主要成份為MgO、用經(jīng)驗、總結使用小竅門(mén),如中途加料會(huì )有濃煙產(chǎn)生,CaO進(jìn)行催化裂解。由于爐體本身的缺氧燃燒,原燃這時(shí)可點(diǎn)燃氣體促使其燃燒,以減少室內煙塵;燒空料會(huì )成為木炭或炭粉,也起到促進(jìn)裂解作用。油礦行后壓料時(shí),把料往進(jìn)氣口處推擠之后壓實(shí)即可;特別業(yè)已經(jīng)研制并使用鎳基催化劑,其效果較好,在750C要掌握風(fēng)機的風(fēng)力大小，過(guò)大會(huì )使氣體燃燒不穩定、時(shí)即有很高的裂解率，而其他材料在750吣裂解的效燃料耗費也大,過(guò)小又會(huì )使火力不夠。三是自己摸索果還不理想,但由于鎳基催化劑較昂貴、成本較高,一配匹燃料種類(lèi)和千濕度,以求焦油少量化及提高燃氣般秸稈氣化技術(shù)難以應用,所以只能在氣體需要精制.純度。四是罐式凈化器采集的焦油可倒回爐中與燃料或合成汽油的工藝中使用。一起再次燃燒,不可隨地拋棄以造成環(huán)境污染。(4)罐體凈化?，F行氣化爐基本采用罐體凈化方參考文獻式，其原理是依靠旋轉燃氣氣流,使得燃氣中焦油和[1]昊創(chuàng )之，馬隆龍.生物質(zhì)能現代化利用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工灰分沉積后留掛于罐中,當罐中的焦油積累到一定數業(yè)出版社,2002.量時(shí),用戶(hù)必須消除處理。若用戶(hù)隨意傾倒,便會(huì )出現[2]馬隆龍,吳創(chuàng )之,孫立.生物質(zhì)氣化技術(shù)及其應用[M].北京:化二次污染。有的廠(chǎng)家產(chǎn)品是通過(guò)--套焦油回路將采集學(xué)工業(yè)出版社,2003.的焦油送回爐膛,促使其二次燃燒、裂解,但其作用也[3]張無(wú)敵,周長(cháng)平,字尚斌生物質(zhì)能一-未來(lái)能源的希 望[].能源研究與利用, 1995,(4).很有限。[4昊相淦.農村能源[M].北京:農業(yè)出版社, 1988.[5]高先聲.生物質(zhì)的熱化學(xué)反應特性和秸稈氣化問(wèn)題[J]可再生4氣化爐技術(shù)要 求及正確選購與使用能源,2004,(2).(1)結構設計要求。一是結構宜采用下吸式負壓中國煤化工MYHCNMHG