生物质气化炉原理

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生物质气化炉原理范文第1篇

关键词：生物质气化；固定床气化炉；出渣系统，干式出渣；出渣方式

【分类号】TK6

生物能源属于新能源和可再生能源，也是一种清洁能源，生物能源的发展可降低对石油、天然气和煤炭等传统能源的依赖，对改善环境及实现可持续发展战略目标具有重大意义，是国家大力扶持的行业。生物质气化是获取生物质能源的利用方式之一，固定床气化炉是生物质气化最常用的炉型之一，出渣系统作为生物质气化主要系统之一，出渣系统是否有效可靠直接制约着生物质气化的规模化和产业化。所以，一种经济可靠的出渣系统显得尤为重要。

1 固定床气化炉排渣的基本要求

固定床气化是在完全或部分缺氧条件下，借助于部分空气（或氧气）、水蒸气的作用，使生物质挥发分中的高聚物发生热解、氧化、还原、重整反应，热裂化或催化裂化为小分子化合物，获得含CO、H2和CH4等可燃气体的过程。生物质气化后产生的灰渣主要有大量木炭和少量炉渣，出渣温度在200℃-300℃间，高温灰渣遇到空气即会马上剧烈燃烧，多余的氧气跟燃气接触会产生爆炸，所以固定床气化炉出渣在隔绝空气的情况下进行的，在排渣过程中不允许有大量空气进入固定床气化炉。

2 传统排渣方式原理及特点

在煤气化中常采用链条刮渣机出渣方式，固定床气化炉出渣斗直接伸到链条刮渣机箱体，箱体内充满水，通过水来冷却灰渣和密封。链条刮渣机由电机带动，通过底下链条上刮板将灰渣刮出后在通过输渣皮带输送到料坑储存。链条式刮渣机驱动采用标准金属滚子链，其抗拉强度和耐磨性强，在链节上焊接刮板支架，不必用刮板专用链节，增减刮板自如，灰渣密度必须是比水重，刮板能有效的与灰渣接触。

3 传统排渣方式存在的问题

链条式刮渣机在生物质固定床气化炉中应用时出现很多问题，刮渣机在运行过程中因设计、制造等原因，经常出现传动链卡链、跳链、绷断，两套圆环链因受力不均而出现不等长，刮板和壳体的刮、卡、碰等现象。主要表现在如下方面：

1）生物质气化后的灰渣主要是木炭，密度比水小，在采用水封式密封时，下渣斗水面往上段长期有大量木炭漂浮，导致水面上大量碳渣堆积，使下渣斗变形。

2）在刮渣机运行时，在上部的刮板往后运动时会把漂浮的木炭刮后部，在刮板挤压的作用下，后部木炭堆积密实，引起刮渣机卡死，在刮渣机运行过程中，由于链条的跑偏又会引起单位时间内捞出的渣偏少，导致两次排出的渣在时间间隔内不能全部捞出。随着碳渣的逐渐积累，导致刮渣机的负荷越来越大，特别是在刚排渣结束时，随着捞渣机内的渣沉积在底部，对刮板的阻力逐渐增大，导致驱动电机超电流而跳车。此外，每次排的渣都或多或少地含有一些细渣，这些细渣很容易粘在刮板上，并且在捞渣机上部脱落积累，会增加捞渣机的负荷，使捞渣机在运行过程中电流增大和链条受的力增大，导致捞渣机跳车和链条出现断裂现象。

3）随着刮渣机运行时间的延长，主链轮在和链条咬合的部位会逐渐出现磨损，在链条的强度不够时，链条也会变长。当磨损增加到一定程度时，主链轮和链条咬合后会脱不开，造成捞渣机跳车，甚至带来刮板脱落和变形，给检修工作带来很大的被动，甚至会影响生产。

4）固定床气化炉排渣过程中为保证水封效果，需不停补水和排水，产生的废水PH值在8-10之间，一来对链条式刮渣机连接处腐蚀严重，容易造成漏水，二来废水不能直接排放，需处理排放或者处理回用，这无疑增加了生产成本。

5）输渣皮带存在着回程渣量大、托辊磨损严重、皮带易跑偏、检修任务重和需要专人清渣维护等问题。存在上面问题的主要原因是因为碳渣中含有细渣，这些较细的固体会在皮带表面粘上一层，不易清除，导致回程的渣量较大，这些细渣夹杂在皮带和托辊之间，由于细渣较硬加剧了托辊的磨损和皮带跑偏。

4 改进措施

针对排渣系统存在的问题和原因，结合项目工艺特点和生产条件，考虑到固定床气化炉出渣大量木炭可以回收利用或者销售，最终提出如下改进方案：

4.1.1干式排渣系统排渣原理

固定床气化炉下安装一个高温锁气器，当排渣时，将锁气器打开，让碳渣落到灰渣仓，排完渣后，将锁气器关闭，然后启动排渣螺旋，排渣螺旋工作时，打开排渣螺旋上方的喷头，水雾和碳渣接触降温，排渣螺旋出来的碳渣通过链条刮板机输送到灰渣池。

4.1.2 干式排渣系统排渣优点

1）干式出渣系统的水消耗量为零，10台3000Nm?固定床气化炉每年节约水量为2600吨，节约水资源，无污水的排放 。

2）干式出渣系统的碳渣含水量能满足用户的要求，不需要再进行后处理即可直接销售，大大节约后续处理的费用，降低生产成本，也避免了后续处理带来的环境污染问题。

3）系统自动运行时，与水力出渣系统和传统机械出渣系统相比，系统的操作费用是可以忽略的。自动控制只需要操作人员的监督和少量维护。系统可实现连续或非连续操作，灰渣仓的存储空间足够存储固定床气化炉8小时的出渣。

4.1.3 改造费用和效益计算

根据安装公司给出的材料清单及报价，以及我们所需要配备的材料与设备，每台固定床气化炉技改的花费大约在2万元左右，十台造气炉总共的花费在20万元左右，投运后一年年可收回成本，具体效益如下：

4.1.3.1 效益计算

相对于链条式刮渣机出渣系统：每台刮渣机每天产生的废水大概是1吨，每吨废水处理费用需要3元，一年废水处理费用为7920元。因气化炉的碳渣中木炭占80%以上，故刮渣机出渣时容易堵渣，链条和刮板容易变形卡死，需经常更换维修，按运行一个月统计，平均每天需要通渣检修3次，算上人工费和维修费每年每台超1万元，十台共10万元，10台固定床气化炉整体改造完成，每年可以节省至少10万元，另外需增加一套碳渣干燥设备，花费大概在15万元。

相对于链条式刮渣机出渣系统：水力输渣系统中碳渣每年需带走约2600吨循环水，约5200元，碳渣干燥设备每年的运行费用约20万。

5 结论和建议

目前国内的水资源比较紧张，尤其是在我国的西北部地区，固定床气化炉传统链条刮渣机排渣系统和水力排渣系统的高耗水量已经严重限制了生物质气化的经济性。

与传统链条刮渣机排渣系统和水力排渣系统相比，干式出渣系统具有系统更简单、占地面积小、节约用水、无废水排放、对环境污染小、自动化程度高、运行维护费用低、碳渣综合利用范围广等特点，特别是手动炉排的固定床气化炉，因其碳渣含碳量高达80%，具有很高的经济利用价值，市场需求量大。所以，不管从改造成本还是运行成本上，干式出渣系统在固定床气化系统中更具优势，选择干式出渣系统也将成为一种趋势。

参考文献：

[1] 刘振峰 李 磊. 壳牌煤气化装置排渣系统改造[J]. 中国高新技术企业， 2013，4（247）：103-105

[2] 石文秀. 壳牌和德士古煤气化排渣系统[J]. 当代化工，2009，38（4）：426-428，438

生物质气化炉原理范文第2篇

秸秆气化技术和农村集中供气系统是近几年发展起来的新的技术工艺。该技术工艺是秸秆类生物质在缺氧条件下，经过外部加热，使生物质中的C、H、O等元素转变成CO、H2、CH4等可燃气体，通过管道网络供给农民。这种技术既改变了农民直接燃烧生物质以获取能源的传统方式，又适应了部分农民由于生活水平提高而对高品位燃料的需求。

一、秸秆气化的基本原理

气化是指将固体或液体燃料转化为气体燃料的热化学过程。当秸秆类物料燃烧时，需要一定量的O2，如果提供的O2等于或多于这个值，秸秆便可以充分地燃烧，最后的残余物为灰分。如果提供的O2量很少，秸秆在燃烧过程中便不能全部烧掉，提供的O2越少，没能烧掉的可燃成分就越多，这些可燃成分包括炭、CO、H2和CH4等。4个反应区的气化过程如下。

1　秸秆的氧化反应

气化剂(空气)由气化炉的底部进入，在经过灰渣层时被加热。加热后的气体进入气化炉底部的氧化区，同炽热的炭发生燃烧反应，生成CO2并同时放出热量。由于是限氧燃烧，O2，的供给不充分，因而不完全燃烧反应同时发生，生成CO，同时也放出热量。在氧化区，温度可达1000～1200℃。反应为：

C+O2=CO2+AH　H=408.8kJ

2C+O2=2CO+H　H=246.44kJ

在氧化区进行的均为燃烧反应，并放出热量，也正是这部分反应热为还原区的还原反应、物料的裂解和干燥提供了热源。在氧化区中生成的热气体CO和CO2进入气化炉的还原区，灰则进入下部的灰室中。

2　还原反应

在还原区已没有O2存在，在氧化反应中生成的CO2在这里同炭及水蒸气发生还原反应，生成CO和h2。由于还原反应是吸热反应，还原区的温度也相应降低，为700～900％。

还原区的主要产物为CO、CO2和h2，这些热气体同氧化层生成的部分热气体进入上部的裂解区，而没有反应完的炭则落入氧化区。

3　裂解反应

在氧化区和还原区生成的热气体，在上行过程中经过裂解层，同时将秸秆加热，秸秆受热后发生裂解反应。在反应中，秸秆中大部分的挥发分从固体中分离出去。由于秸秆的裂解需要大量的热量，在裂解区温度降到400～600％。

裂解区的主要产物为炭、h2、水蒸气、CO、CO2、Ch2、焦油及其它烃类物质(CmHn)等，这些热气体继续上升，进入到干燥区，而炭则进入下面的还原区。

4　秸秆的干燥

气化炉最上层为干燥区，从上面加入的物料直接进入到干燥区，湿物料在这里同下面3个反应区生成的热气体产物进行换热，使原料中的水分蒸发，该层温度为100～300℃。干燥层的产物为干物料和水蒸气，水蒸气随着下面的3个反应区的产热排出气化炉，而干物料则进入裂解区。

通常把氧化区及还原区合起来称作气化区，气化反应主要在这里进行。裂解区及干燥区则统称为燃料准备区或燃料预处理区，在这里反应是按照干馏的原理进行的，其载热体是来自气化区的热气体。

在气化炉出口，产出气体成分主要为CO、CO2、h2、Ch2、焦油及少量其它烃类，还有水蒸气及少量灰分。气体经过净化后，便可送入储气柜储存，供居民使用。

二、秸秆气化的主体组成

气化炉是秸秆气化集中供气系统的核心设备。在秸秆气化集中供气系统中大部分采用下吸式固定床气化炉，主要由内胆、外腔及灰室组成。

进入到气化炉内的秸秆最初在物料的最上层，即处在干燥区内。由于受外腔里的热气体及内胆里热气体的热辐射，水分蒸发了，秸杆变成干物料。随着物料的消耗，秸杆向下移动进入裂解区。由于裂解区的温度高，达到了挥发分溢出温度，因而秸秆开始裂解，挥发分气体开始产生，干秸秆逐渐分解为炭、挥发分及焦油等。而生成的炭随着物料的消耗而继续下移进入氧化区。在氧化区，由裂解区生成的炭与气化剂中的O2进行燃烧反应生成CO2、CO。没有在反应中消耗掉的炭继续下移进入还原区，与裂解区及氧化区生成的CO2，发生还原反应生成CO，炭还与水蒸气反应生成h2和CO。

气化过程中空气的供给是靠系统后端的容积式风机的抽力实现的。大多数的秸秆气化炉都是在微负压的条件下运行，进风量可以调节。

从秸秆气化炉中生成的可燃气体含有杂质，且温度太高，并不适合直接送给用户使用，必须进行净化。净化秸秆气的主要目的是除去灰分、炭颗粒、水分、焦油及冷却。净化系统中常用设备为旋风分离除尘器、喷淋塔、液滴分离器和生物质过滤器。

1　旋风分离器

旋风分离除尘器是应用最广。也是最有效的除尘设备。在秸秆气化集中供气系统中采用的是切流式旋风分离除尘器。需净化的秸秆气通过连接管沿切线方向进入旋风分离的圆筒部分，悬浮在秸秆气中的灰分、炭颗粒等粒子靠离心力的作用被抛向器壁。粒子由于与器壁的摩擦而失去其活动力，受重力的作用而落至旋风分离器底部的圆锥部分，从旋风分离器底部的排放孔定期排出。已除尘的秸秆气通过位于旋风分离器中心线上的排气管道排出。

气体的除尘效果与气体进入旋风分离器内的速度大小有关。秸秆气的进气速度太小，除尘效果不明显：进气速度太大，会将已沉降的尘粒重新吹起来。适宜的进气速度是15～20m／s。旋风分离器的直径越小，气体的除尘就越完善。在保持气体最适宜的速度条件下，直径减小可使气体的旋转次数增加。

为了提高除尘效果，实际上常常使用多个旋风分离 器，将它们并联或串联。串联时的除尘效果更好，但却增大了系统阻力。

2　喷淋塔

很多秸秆气化集中供气系统中都使用喷淋塔来净化秸秆气。喷淋塔的作用不是单一的而是多样的，它既可以除尘、除焦油，也可以冷却秸秆气。绝大多数的喷淋塔为圆形截面。被冷却的气体从下面送入，喷淋水则由上面送入，这样就形成了水和气体的相对流动。含杂质气体在由下至上流动过程中，经过一排排向下喷淋的液滴，液滴可以捕捉气体中的杂质，并冷却气体，从而达到除尘、除焦油并冷却秸秆气的目的。

3　文氏管洗涤器

文氏管洗涤器是另一种湿法除尘设备。当含尘气体通过文氏管时，利用文氏管的收缩管径。使气体的流动速度增加。由于气体流速增加使得文氏管内的压力降低，从而使管外的液体通过小孔被吸入到管内，同时液体被雾化成细小液滴，吸附尘粒子。雾滴与气体问的相对速度很高，高压降文氏管可清除小于1μm的微小颗粒很适于处理粘性粉气体。一般情况下，气体经过文氏管加速后，流速应控制在60～120m／s。

4　液滴分离器

大多数情况下，秸秆气在经过湿法除尘冷却后。都会带入一定的水分，所以去除水分也是气体净化过程中必须的。通常的除水分设备为液滴分离器，也就是液滴捕集器。气体在通入液滴分离器后，由于撞到设置在分离器内的不同方向的挡板，而使气体的流动速度及方向都发生改变。撞击到挡板上的液滴在重力的作用下下落，从而使液滴从气体中分离出来。

5　生物质过滤器

生物质过滤器是利用颗粒层过滤原理对气体进行净化，它是秸秆气化集中供气系统中比较有效的、经济实用的净化设备。当秸秆气通过滤料时，气体中的杂质、微细炭颗粒、水分、焦油等被过滤器滤料的多孔体表面吸附。在秸秆气化集中供气系统中一般采用不同粒度等级的木屑、玉米芯作为滤料，所以称作生物过滤器。当木屑或玉米芯吸附物达到饱和状态时，应以新的木屑、玉米芯替换下来，并将旧的作为气化原料投入气化炉，这样可以减少二次污染。

生物质过滤器有以下几个特点：(1)除尘效率高，总除尘效率一般为98％～99.9％；(2)适应性广；(3)处理气体量、气体温度和入口含尘浓度等的波动对除尘效率的影响较小；(4)滤料来源广、价格便宜，而且不用水，设备阻力中等。

在秸秆气化系统中所采用的生物质过滤器通常为固定床多层过滤器，有水平床层和垂直床层2种。

6　罗茨风机

罗茨风机是燃气工程中最常用的燃气加压设备。它在壳体中有一对“8”字形的转子，运行时一个转子顺时针旋转，另一个转子逆时针旋转。这种旋转运动使转子与壁面之间包围的空间体积产生周期性变化。从而对其间的气体产生压缩。提高了燃气压力。

如果忽略气体沿转子之间和转子与壁面之间的间隙回流。罗茨风机可以看成是容积式输送机，即气体流量受压力影响很小，可以保持燃气发生系统的稳定运行。

7　储气柜

储气柜是燃气输配系统中的关键设备，它的作用是：(1)储存部分燃气，用以补偿用气负荷的变化，保证燃气发生系统的平稳运行。集中供气系统的用气高峰集中在一日三餐的炊事时间，平时只有零星用气。储气柜在非用气高峰时储存部分燃气，而在用气高峰时放出来以补充气化机组不能及时供应的部分燃气量。(2)为燃气管网提供一个恒定的输配压力，保证燃气输配均衡，使管网内所有的燃气灶都能按照额定的压力正常燃烧。

燃气输配系统中常用的储气柜有2类：低压湿式储气柜和低压干式储气柜。

8　输气管网

输气管网分室外和室内2个部分。煤气输送外网可采用水煤气钢管和PE管2种。前者造价低，后者造价虽高，但寿命长。户内使用镀锌管，并配有煤气表。输气管网应按国家有关规定进行管径计算和管路施工。

三、系统在操作、运行和管理中应注意的问题

1　正确选择技术类型及主要设备

系统在使用前须详细正确地分析本地的实际条件。根据具体实际情况和现有条件，选择相应的设备和技术类型，这样才能正确有效地发挥秸秆气化技术。如果设备或技术类型选择不当，轻者系统运行不畅、故障频繁、维修费用增高、达不到投资预期目的，重者整个系统无法运行、设备损坏，甚至还有安全隐患。

2　严格控制秸秆气的质量

秸秆气化产出气体的质量是保证应用系统正常运行的前提。操作人员应严格遵守设计单位出具的技术说明、操作规程和维护保养条例，按规定操作运行，从而保证生产的正常运行，能得到高质量、合格的气体。

3　保证安全生产

秸秆气易燃、易爆、有毒，而且原料也是可燃的，因此增强有关人员的安全意识是非常必要的。首先，从设计上就必须按照国家有关防火防爆规定进行设计；其次，在设备的制造安装过程中也必须遵照国家的规定，储气柜的制造安装及输气管网的安装都必须由国家有关部门认可的有资质的单位来执行的；系统的生产和运行也必须符合国家有关规定。

4　提高人员素质

在农村使用此类技术，要注意安全使用常识的宣传。管理人员和操作人员应了解有关基本知识，并掌握所用技术的基本原理，并能够对设备故障作简单的处理。否则，也会造成重大事故。

生物质气化炉原理范文第3篇

看到众多的学员及商因为学习宁阳秸秆气化炉技术而取得了很好的经济收益，山东宁阳秸秆气化炉厂的许国庆厂长打心眼里高兴。身为国内秸秆气化炉行业的指导者和领路人，许国庆厂长一边倍感自豪，一边深感压力，在气化炉市场日益成熟的形势下，消费者的选择也越来越理性，对厂家的要求也越来越高，不但要看产品的质量，还要看有没有技术更新研发的能力及相关配套产品。因此，许国庆厂长不断的组织技术人员攻关，对秸秆气化炉进行技术上的改进和创新。如果细心的读者就会发现，宁阳秸秆气化炉一次次的改造、升级，使秸秆气化炉更加完美，更加成熟。

就在红外线灶头推向市场之际，宁阳气化炉升级换代产品也在不断的推陈出新。针对以前老一代气化炉在使用中存在的种种弊端，新产品做出了五大改进：1、独特的净化装置，最新研究的净化器能够使油、水、气完全分离，让老百姓彻底告别了油烟时代，用上了比液化气还要干净的秸秆燃气，因该净化器属国内首创，所以一般造假者是模仿不了的。2、增加了压料装置。压料装置在气化炉的下面，装有压料装置的气化炉在不能产生时，不必停风机，不用加料，只需用手将压料器往下压几下即可燃烧1小时以上，并且可循环使用，尤其适用于使用玉米、小麦、水稻等秸秆作燃料的用户，因为这些燃料比较软，产生的气量小，所以需要压料装置来增加气量。并且在燃烧的过程中不出现烧空现象，不冒烟，燃烧时间长，燃烧过程干净卫生。3、内部采用旋流进风装置，实现环行燃烧，能充分使炉内燃料得以燃烧。4、使用红外线灶头，这种红外线灶头核心部分采用纳米材料制造，既能将秸秆气体中的大部分水分过滤掉，又能将热量充分聚合在一块，该灶头不但热值高，而且火焰大，火苗可达70厘米，解决了普通液化气灶产生的火力不旺、热值不高，导致做饭时间短的问题。5.北方漫长的取暖期耗费的财力往往占家庭开支的一大部分，而有的家庭为了节省开销，只是靠烧炉子来取暖，根本难以抵御寒冷的侵袭。为此，宁阳秸秆气化炉许国庆厂长带领科技人员，为广大秸秆气化炉用户，攻克了取暖这一大难题。真正实现了烧水、做饭、取暖不花一分钱，并且可同时进行。秸秆气化炉取暖技术分二大部分（一、面积在200平方米以上的用真空超导取暖技术，此技术可适用于大型养殖烘干、大型会议室和大棚养殖等。这是一种相变的取暖技术，热效率高、产热快、花钱少、取暖效果好。二、面积在200平方米一下的用水暖技术，用户可直接安装在原有的水暖基础上。宁阳秸秆气化炉的取暖技术的这一突破不仅填补了市场的空白，为千家万户送去了温暖，节省了老百姓的开支，也在业界树立了良好的品牌形象。）

商赞不绝口赚钱忙

完善之后的宁阳气化炉吸引了更多学员的关注，也吸引了很多的同行到宁阳秸秆气化炉厂来参观考察，批量购买红外线灶头等相关配套装置。

贵州的学员张志军在宁阳气化炉前曾在全国各地考察过很多项目，不是觉得产品成本高，消费者难以接受，就是觉得项目夸大其辞，不切实际，当然也遭遇过骗子公司的情况。最后都被精明的他识破了。在第一眼看到宁阳气化炉时，张志军就有些被吸引了。然而他还是不相信自己的眼睛，将气化炉的前前后后，里里外外研究了个仔细，并且亲自动手进行了操作。这下，他彻底满意了，气化炉的成本低，一台只要15-40元，原料在各县级城市都可以购买到，手工制作，每人每天至少能做5台。一台炉子的使用寿命在10年以上，但他的市场价格才400多元，怎么计算使用气化炉都是经济实惠的选择，尤其是在广大农村，随着燃油费用的上涨，有什么能比把自家的秸秆当燃气来得划算呢？想到宁阳气化炉在农村广阔的市场前景，张志军毫不犹豫的签订了当地的合同。如今在家人的帮助下，他生产销售宁阳气化炉月收入可达万元以上。

吉林学员方刚勇在亲手操作了该气化炉后，不禁啧啧称奇，马上签订成为当地的产品生产销售商。他从理论到实践的学习过程仅仅五天就可以独立制作气化炉了。回到吉林后，由于他良好的制作技术及推广能力，方刚勇很快在当地打开了市场，站稳了脚跟，两个月不到就生产销售气化炉近100台，取得了很好的经济效益。方刚勇说：“难怪别人说做得再好也不如选得好，选准了一个好的项目赚钱真是省心省力，许国庆厂长真是为咱小本投资者办了一件大好事。”

江苏、浙江、山西、黑龙江等地的学员在多方面考察之后，最终在宁阳气化炉厂停住了脚步，学到了创业致富的好技术。

研发路上步伐永不停滞

秸秆综合利用一直是国家积极支持的重点开发项目，享受国家多项政策扶持和税收优惠。随着我国经济的可持续快速发展。石油、天然气、煤气等一次性资源供需缺口逐年增大，人们迫切需要一种低价、节能、安全、洁净的新型燃料进入市场。国家有关部门及科研单位一直都在积极寻找能源。如何将低热值的秸秆资源转换成高效、洁净的生物制燃气，造福人民，被列入国家九五重点攻关项目。

因为气化炉广阔的市场前景，宁阳气化炉的研制成功及不断完善，不仅吸引了越来越多的商前来考察洽谈事宜，而且《创富指南》《现代营销》《新财路》《生意经》《打工文摘》等杂志也纷纷对这一现象进行了跟踪报告。面对着众多媒体及商的期待和信任，多年从事气化炉研究与制作的许厂长认为，生物质能源开发是一个广阔的领域，而且农村市场也是一个潜力大的大市场，只有不断的升级研发新产品，才能为客户带去更好的产品，为商创造更大的价值。同时，许国庆厂长为保护众多学员及商的利益，现已申请了国家专利，专利号为：200730305652.7，希望模仿者遵守法律，不要侵害专利权。

生物质气化炉原理范文第4篇

关键词　醇基液体；炉头；温控装置；气化；电磁泵

中图分类号TS914 文献标识码A 文章编号　1674-6708（2013）83-0138-02

1　概述

气体燃料存在体积大，重量轻，运输过程需要加压，比液体燃料运输成本高，危险性大等缺点。目前，已有成熟的醇基液体燃料替代液化气、汽油、柴油等化工燃料。醇基液体燃料燃烧后清洁、环保，但由于液体燃料的热值低，通常需将其加压、加热气化后进行燃烧，才能提高燃烧值，所以燃烧初始对液体燃料加热使之气化成为各种气化炉头的关键。经检索有ZL201110004602.0“醇基液体电子气化灶头”，它的加热装置为盘旋在气化通道外的电加热，靠电加热装置加热罩体内的空气介质来加热气化通道。这样加热时间长，初始燃烧速度慢，控制压力不容易。ZL200820129334.9甲醇液体燃料气化炉具为了解决初始气化的热源，在炉头内设置油槽，使用时先向油槽注油，点火燃烧后，使炉头升温。其炉头的罩体为空心结构，储热效果差，经常漏油，容易发生火灾。而且当加热停止后一段时间，罩体的温度逐渐下降，这时又得重新注油、点火加热，影响第二次开灶，无法连续不间断地使用。

2　设计内容

为了克服上述气化炉头存在的缺点，根据醇基液体燃料性能特点，设计一种提供对液体燃料直接加热，并且初始燃烧速度快，火焰稳定性好的液体燃料气化炉头是当前市场的迫切需求。

2.1　设计炉头的工作流程

2.2　设计所采用的技术方案

在设计过程中所采用的技术方案为一种液体燃料气化炉头。它包括喷嘴、点火装置、炉体、盘旋于炉体内的气化通道、底座、加热装置。底座位于炉体的下方，喷嘴、点火装置固定于底座上，炉体通过支耳固定于炉膛，喷嘴置于炉体中心，喷嘴包括与气化通道相连接的主管道及主管道相接的分管道，分管道上开有一个小喷口，点火装置位于喷嘴的喷口上方。其要点在于加热装置为电加热管，电加热管固定于气化通道内腔。其结构图如图2所示。

本设计是在现有炉头的基础上进行改进，将电加热管固定于气化通道内腔，液体燃料在电加热管外壁和气化通道的内壁之间流动，液体流过电加热管外壁直接得到热量，将现有的间接加热改为直接加热，加快初始燃烧速度，缩短了整个燃烧系统的启动时间。

炉体为实心的圆环体，为了确保液体燃料气化，长度约为5m的气化通道与炉体铸成一体。由于炉体为实心的圆环体，所以从燃烧的火焰中所吸收和储存热量多，能为后续的燃料气化提供足够的热量，从而保证了正常燃烧的可持续性。

系统的加热由温控装置来控制。温控装置包括温控器、热电阻线和调压装置（挡位开关）。温控器通过热电阻线与炉头相连用来显示炉头的温度大小。当炉头加热达到温度控制器设定值时，则自动切断加热管电路；当炉头温度低于温度控制器设定值时，则加热电路自动接通加热炉头，保证炉头温度不低于醇基液体燃料的气化温度。如果炉头不工作，则关闭电源开关。同时通过电线使温控器与挡位开关相连，由温控器的设定值来确定挡位开关每一个挡位火焰大小。其主要原理是通过电位器改变电磁泵的电压来实现燃料流量的多少，从而控制火焰的大小。温控器还可以设定点火针延迟的点火时间，一般延时约为3s。根据用户使用便利性，挡位开关分为五个挡来控制炉头火焰的大小较为合适。

综上所述，这种设计的优点在于将传统液体燃料的间接加热气化过程改为直接加热，将电加热管直接固定气化通道内腔，加快初始燃烧速度，缩短了整个燃烧系统的启动时间。同时将炉体制成实心的圆环体，储热多，从燃烧的火焰中所吸收的热量多，能为后续的燃料气化提供足够的热量，从而保证了正常燃烧的可持续性。通过试验优选喷口的位置和大小，使火焰盘旋上升，充分燃烧，热效率高。

通过改进设计和实践应用，结果此设计系统的稳定性和操作的便利性得到市场的广泛认可。本设计系统已上报专利，专利号为：201220108142.6。实用型专利已经得到中华人民共和国国家专利局批准应用。发明专利处于网络公布阶段。

参考文献

[1]冯宪法.甲醇・氨和新能源经济[M].北京：化学工业出版社，2010.

生物质气化炉原理范文第5篇

[关键词]工艺原理 、 煤气、危害 、 预防措施

中图分类号：TF055 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0309-01

一、 煤气的种类及性质

我国居民生活用的燃气最常见的有三种：

第一种是人工煤气，一般用管道输送。它是用煤炼制而成，主要成分是氢、甲烷和一氧化碳。为了安全，人工煤气中加入一种臭味，以便泄漏时发现。

第二种是天然气，一般用管道输送。它是蕴藏在地层中天然生成的可燃气体。本身三色三味。主要成分是甲烷，送往用户时也加入特殊臭味。

第三种是液化石油气，一般不瓶装。它是石油炼制过程中的一种产品，在常温下施加一定的压力，变成液体，它的主要成分为丙烷和丁烷。

除以上三种外，还有水煤气、矿井气、沼气和液化气混空气等，这些燃气供应量比较少。

在通常状况下，一氧化碳是无色、无臭、无味、有毒的气体，熔点―199℃，沸点―191.5℃。燃烧时发出蓝色的火焰，放出大量的热。因此一氧化碳可以作为气体燃料。

二、 发生炉煤气制造原理

工作原理是以煤为原料生产煤气，供燃气设备使用的装置。固体原料煤从炉顶部加入，随煤气炉的运行向下移动，在与从炉底进入的气化剂逆流相遇的同时，受炉底燃料层高温气体加热，发生物理、化学反应，产生粗煤气。这样在煤气发生炉中形成了几个区域，一般我们称为“层”。

按照煤气发生炉内气化过程进行的程序，可以将发生炉内部分为六层：1灰渣层；2氧化层；3还原层；4干馏层；5干燥层；6空层；其中氧化层和还原层又统称为反应层，干馏层和干燥层又统称为煤料准备层。

1、灰渣层：煤燃烧后产生灰渣，形成灰渣层，它在发生炉的最下部，覆盖在炉篦子之上。其主要作用为：

a、保护炉篦和风帽，使它们不被氧化层的高温烧坏；

b、预热气化剂，气化剂从炉底进入后，首先经过灰渣层进行热交换，使灰渣层温度降低，气化剂温度升高。

c、灰渣层还起了布风作用，使进入的气化剂在炉膛内尽量均匀分布。

2、氧化层：也称为燃烧层。从灰渣中升上来的气化剂中的氧与碳发生剧烈的燃烧而生成二氧化碳，并放出大量的热量。

3、还原层：在氧化层的上面是还原层。赤热的碳具有很强的夺取氧化物中的氧而与之化合的本领，所以在还原层中，二氧化碳和水蒸气被碳还原成一氧化碳和氢气。这一层也因此而得名，称为还原层，其主要反应为：CO C2CO

H2O CH2 CO

2H2O CCO2 2H2

4、干馏层： 就是把煤中的挥发份，焦油等物质经过加热后所产生的CmHm化合物分离出来，然后再进入还原进行化学反应，其高度为200厚

5、干燥层：干燥层位于干馏层上面，也即是燃料的面层，主要是把煤中的水发蒸发即可。

6、空层：空层即燃料层上部，炉体内的自由区，其主要作用是汇集煤气。然后出去2COCO2 C以及2H2O COCO2 H2

从上面六层简单叙述，我们可以看出煤气发生炉内进行的气化过程是比较复杂的，既有气化反应，也有干馏和干燥过程。而且在实际生产的发生炉中，分层也不是很严格的，相邻两层往往是相互交错的，各层的温度也是逐步过渡的，很难具体划分，即使在专门的研究中，看法也是分歧的。

煤气发生炉可以分为五层：灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层。

鼓入的气化剂，首先经过渣层，并在层中得到预热。当上升进入高温的燃料层时，碳和氧发生下列反应：2C+02=2CO+Q 2C+02=CO2+Q

由于这个层的反应都是放热的所以温度很高，这一层称为氧化层。氧化层的热气体继续上升，与上层燃料接触，产生了还原反应。

主还原层的主要反应是：CO2+C=2CO-Q C+2H2O=CO2+2H2-Q C+H2O=CO+H2-Q；次还原层主要生成的一氧化碳与过剩的水蒸汽反应：CO+H2O=CO2+H2+Q；此外还有生成甲烷的副反应：C+2H2=CH4+Q。

三、 还原层中产生的热气体再往上升时，加热了上面的煤层，形成了干馏层和干燥层。

1、煤气的用途

水蒸气通过炽热的焦炭而生成的气体，主要成份是一氧化碳、氢气，燃烧后排放水和二氧化碳，有微量CO、HC和NOX。燃烧速度是汽油的7.5倍，抗爆性好，据国外研究和专利的报导：压缩比可达12.5。热效率提高20-40%、功率提高15%、燃耗降低30%，尾气净化近欧IV标准，还可用微量的铂催化剂净化。比醇、醚简化制造和减少设备，成本和投资更低。压缩或液化与氢气相近，但不用脱除CO，建站投资较低。

将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气，现象为火焰腾起更高，而且变为淡蓝色。化学方程式为C+H2O（高温）CO+H2。这就是湿煤比干煤燃烧更旺的原因。

气体燃料的一种。主要成分是氢和一氧化碳。由水蒸气和赤热的无烟煤或焦炭作用而得。工业上大多用蒸气和空气轮流吹风的间歇法，或用蒸气和氧一起吹风的连续法。热值约为10500千焦/标准立方米。此外，尚有用蒸气和空气一起吹风所得的“半水煤气”。可作为燃料，或用作合成氨、合成石油、有机合成、氢气制造等的原料。

另外一种低热值煤气。由蒸汽与灼热的无烟煤或焦炭作用而得。主要成分为氢气和一氧化碳，也含有少量二氧化碳、氮气和甲烷等组分，各组分的含量取决于所用原料及气化条件。主要用作台成氨、合成液体燃料等的原料，或作为工业燃料气的补充来源。

工业上，水煤气的生产一般采用间歇周期式固定床生产技术。炉子结构采用UGI气化炉的型式。在气化炉中，碳与蒸汽主要发生如下的水煤气反应：

C+H2OCO+H2 （高温）

C+2H2OCO2+2H2 （高温）

以上反应均为吸热反应，因此必须向气化炉内供热。通常，先送空气入炉，烧掉部分燃料，将热量蓄存在燃料层和蓄热室里，然后将蒸汽通入灼热的燃料层进行反应。

2、煤气的危害

（1）煤气中毒即一氧化碳中毒，是由于人本吸入高浓度一氧化气体而导致中毒、缺氧引起的神经系统严重受损的疾患，

（2）煤气中毒的原因是吸入工业生产煤气、矿井炮烟，内燃机废气以及家庭中门窗紧闭，火炉不安烟窗，或烟窗不通、漏气、倒风等 。一氧化碳吸入后，与血中血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血液失去携带氧气的能力，并能加重组织缺氧。

（3）轻度中毒者，感头痛、眩晕、耳鸣、恶心、呕吐、心悸、无力等。脱离中毒环境，吸入新鲜空气，数小时后即可恢复，中度中毒者除以上症状加重外，尚有面色潮红、口唇樱桃红色、脉快、多汗、烦燥、步态不稳、嗜睡甚至昏迷。一般治疗1-2天即可恢复，无明显后遗症。

四、 煤气制造、输送安全预防措施。

1、停用的煤气管道一定要用蒸汽吹净管道内的剩余煤气。操作人员万万不能麻痹大意而疏忽这一步骤，必须严肃认真执行煤气操作规程。

2、在加热炉煤气烧嘴前的总煤气管道上，必须设置切断水封，以在煤气停用后，切断火源与煤气管道的连通，防止煤气管道因吹扫不净或其他使用中的煤气管道因阀门渗漏而可能发生煤气延烧而造成的爆炸事故。

3、煤气管道上的设备要定期进行检查。煤气管道系统内的设备实行经常性维护和定期检修制度，以保证阀门无渗漏和使用系统内的一切设备处于完好状态。

参考文献：