生物質(zhì)氣化機(jī)組生產(chǎn)工藝與應(yīng)用

李冀 李修春

生物質(zhì)能是一種清潔可再生能源，我國(guó)生物質(zhì)資源十分豐富，研發(fā)、推廣符合我國(guó)生物質(zhì)資源分布特點(diǎn)的生物質(zhì)氣化機(jī)組生產(chǎn)工藝，有效解決農(nóng)林廢棄物亂堆亂放、環(huán)境污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)農(nóng)林廢棄物的綜合利用，對(duì)改善能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展清潔綠色能源具有重要意義。

一、生物質(zhì)氣化機(jī)組的構(gòu)成及工作原理

（一）生物質(zhì)氣化機(jī)組的構(gòu)成

生物質(zhì)氣化機(jī)組主要由：上料系統(tǒng)、爐頂料斗、出灰系統(tǒng)、主機(jī)反應(yīng)倉(cāng)、供風(fēng)系統(tǒng)、壓料系統(tǒng)、凈化器構(gòu)成。

（二）生物質(zhì)氣化機(jī)組的工作原理

在一定的熱力學(xué)條件下，農(nóng)作物秸稈、林產(chǎn)廢棄物等生物質(zhì)原料在生物質(zhì)氣化機(jī)組內(nèi)借助于氣體介質(zhì)，發(fā)生干燥熱解、氣化劑燃燒還原，氣態(tài)混合物氣體重整反應(yīng)，產(chǎn)生一氧化碳（CO）、氫氣（H2）、甲烷（CH4）等高品質(zhì)生物質(zhì)燃?xì)獾倪^(guò)程。原料由上而下移動(dòng)，氣化劑由下而上移動(dòng)，原料與氣化劑逆向移動(dòng)分層進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程分為5個(gè)層次，炭灰層、氧化層、還原層、裂解層、干燥層。

二、生物質(zhì)氣化機(jī)組生產(chǎn)工藝

生物質(zhì)氣化機(jī)組由上料系統(tǒng)的刮板上料機(jī)將3～10cm的生物質(zhì)原料（農(nóng)作物秸稈、林產(chǎn)廢棄物等）送至爐頂料斗內(nèi)，螺旋給料機(jī)把爐頂料斗的原料輸送到主機(jī)反應(yīng)倉(cāng)內(nèi)，壓料系統(tǒng)把主機(jī)反應(yīng)倉(cāng)原料壓縮到最佳產(chǎn)氣密度。

主機(jī)水夾套吸收反應(yīng)層的熱量產(chǎn)出的水汽進(jìn)入供風(fēng)綜合罐，與供氧風(fēng)機(jī)吹入的空氣混合作為氣化劑進(jìn)入主機(jī)反應(yīng)層，在一定的溫度、厭氧的條件下，生成以CO和H2為有效成分的可燃?xì)??？扇細(xì)饨?jīng)過(guò)主機(jī)反應(yīng)倉(cāng)的反應(yīng)層向上，進(jìn)入到前端噴淋裝置，經(jīng)前端噴淋裝置降溫、脫水脫焦后，由增壓風(fēng)機(jī)送至旋風(fēng)凈化器，經(jīng)過(guò)旋風(fēng)凈化器進(jìn)一步凈化后進(jìn)入末端綜合罐，燃?xì)庥赡┒司C合罐分配，為用能設(shè)備供能。

原料經(jīng)過(guò)氣化機(jī)組氣化裂解后的形成的炭灰由濕式出灰系統(tǒng)排出裝包運(yùn)至料場(chǎng)，由凈化器收集的木醋液、木焦油經(jīng)回水管道進(jìn)入木醋液池，木醋液由噴淋系統(tǒng)循環(huán)使用，木焦油在木醋液池沉淀后，由有回收資質(zhì)的廠家回收加工使用。

三、生物質(zhì)氣化機(jī)組使用

（一）原料的備料

木材加工下腳料、枝椏柴、秸稈等收集后經(jīng)晾曬、破碎、烘干處理后儲(chǔ)存于料倉(cāng)中，其中秸稈還需進(jìn)行壓塊處理。木片、木塊含水率≤20%，熱值≥3600kcal/kg（木片、木塊等原料的水分可放寬至40%）；秸稈壓塊、枝椏柴含水率≤20%，熱值≥3000kcal/kg，無(wú)雜物。

（二）原料的熱解氣化反應(yīng)

農(nóng)作物秸稈、林產(chǎn)廢棄物等生物質(zhì)原料由上料系統(tǒng)送入氣化反應(yīng)倉(cāng)內(nèi)，與底部加入的氣體介質(zhì)發(fā)生熱解和氣化反應(yīng)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)氣化爐爐膛直徑、高度及氣化反應(yīng)器的附屬設(shè)備，保證爐內(nèi)優(yōu)良的氣化條件及原料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)原料高效轉(zhuǎn)化，生成一氧化碳（CO）、氫氣（H2）、甲烷（CH4）等高品質(zhì)生物質(zhì)燃?xì)狻?/p>

（三）生物質(zhì)炭的利用

生物質(zhì)炭通過(guò)反應(yīng)倉(cāng)底部的出灰裝置排出反應(yīng)倉(cāng)，可用于土壤修復(fù)或制備炭基肥，市場(chǎng)價(jià)格高，應(yīng)用前景廣。

（四）燃?xì)馊紵?/p>

氣化機(jī)組產(chǎn)生的燃?xì)獠捎玫牡偷紵魅紵绞?，燃?xì)庠谝L(fēng)機(jī)負(fù)壓抽吸作用下以經(jīng)過(guò)低氮燃燒器在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒，通過(guò)合理控制燃燒機(jī)一次風(fēng)和二次風(fēng)配比控制絕熱燃燒室溫度，使絕熱燃燒室始終處于還原性氛圍，抑制氮氧化物的生成。

四、生物質(zhì)氣化機(jī)組應(yīng)用場(chǎng)景

（一）園區(qū)小型熱力中心

適用蒸汽量6～30噸每小時(shí)的企業(yè)（化工、醫(yī)藥、紡織、印染、食品、木業(yè)等），工業(yè)窯爐、軋鋼廠等缺乏能源的工業(yè)園及企業(yè)。

（二）生物質(zhì)發(fā)電

生物質(zhì)汽化后清潔燃?xì)饪捎糜谌細(xì)獍l(fā)電，享受國(guó)家生物質(zhì)發(fā)電補(bǔ)貼，適用電力負(fù)荷和電費(fèi)高的企業(yè)。

（三）清潔能源供暖

生物質(zhì)氣化機(jī)組技術(shù)符合我國(guó)生物質(zhì)資源分布在農(nóng)村，分散的地域性特點(diǎn)，技術(shù)應(yīng)用規(guī)模靈活，特別適合村鎮(zhèn)規(guī)模的分布式生物質(zhì)氣化多聯(lián)供產(chǎn)業(yè)，既滿足生活用氣，又提供冬季供暖需要，多余的燃?xì)饪梢园l(fā)電，增加村集體收入，為國(guó)家新型城鎮(zhèn)化發(fā)展提供技術(shù)支撐。

五、氣化機(jī)組的負(fù)荷調(diào)整

根據(jù)設(shè)備用氣要求，當(dāng)設(shè)備增加或減少用氣時(shí)，氣化機(jī)組的產(chǎn)氣量也相應(yīng)調(diào)整，通過(guò)調(diào)節(jié)供氧風(fēng)機(jī)的頻率可以改變機(jī)組的產(chǎn)氣量的變化，調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)來(lái)平衡爐頂?shù)膲毫σ约氨ＷC末端燃燒機(jī)的用氣壓力。調(diào)節(jié)供氧風(fēng)機(jī)時(shí)，注意爐頂壓力的變化控制在0～200pa的范圍內(nèi)，爐底壓力的變化控制在0～5000pa。根據(jù)末端凈化器的壓力來(lái)調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)的頻率，保證末端燃?xì)獾膲毫δ軡M足燃燒機(jī)的用氣壓力要求。調(diào)節(jié)負(fù)荷的過(guò)程中，要注意增壓風(fēng)機(jī)與供氧風(fēng)機(jī)的配合，保證各壓力檢測(cè)在允許的范圍內(nèi)。

（作者單位：臨沂科技職業(yè)學(xué)院）