秸秆汽化炉的化学反应和原理

【专家解说】：秸秆气化炉原理---河南天盛气化炉 秸杆气化炉又叫秸杆气化炉，秸杆制气炉， 气化炉，秸杆制气炉，秸杆汽化炉,家用秸杆气化炉， 汽化炉! 1、什么叫做秸秆燃气？ 秸秆燃气，是利用生物质通过密闭缺氧，采用于溜热解法及热化学氧化法后产生的一种可燃气体，这种气体是一种混合燃气，含有一氧化碳、氢气、甲烷、等，亦称生物质气。 2、秸秆燃气中含有哪些燃气组分？ 根据北京市燃气及燃气用具产品质量监督检验站，2000年10月25日，秸秆燃气检验报告得知：秸秆燃气含量15.27%，氧3.12%、氮56.22%，甲烷1.57%，丙烷0.03%，丙烯0.05%,合计100%。 3、秸秆燃气的开发前景怎样？ 2003年，“太阳能”杂志第一期《我国植物生物质能源开发展望》一文中已做预测，摘录如下： 植物生物质能源是一个巨大的太阳能仓库，是重要的“绿色能源”之一，可以讲开发利用植物生物质能源，就是开发利用太阳能。植物生物质能源可以再生，取之不尽，取之不竭。因此，根据我国国情和当今国际社会“新思维、新料学、新技术”的发展态势，发展的植物生物质为原料的绿色能源转化技术，符合本世纪发展的主题——社会可持续发展。 据报道，我国能源专家对本世纪上半叶我国植物生物质能源的发展进行了3个阶段的科学预测：第一阶段（2001-2010），植物生物质能源的生产能基本得到满足，基本解决我国农村生活用能，生态环境的破坏能得到有效地控制，基本遏制因直接燃烧植物生物质和废弃植物生物质而引起的生态环境恶化的趋势；第二阶段：（2011-2030），我国农村植物生物质能源综合建设达到社会化，农用植物生物质能方式多维、多元化，生产，生活用能得到满足，植物生物质绿色能源转化技术得到普遍推广和应用，我用生态环境建设开始走上良性循环的轨道；第三阶段：（2031-2050），建立起我国多能互补，结构合理，安全可靠的植物生物质能源生产供应体系，并形成规模，乡镇企业因能源高效化，农民因能源优质化。基本建立起适应可持续发展的良性循环的生态环境系统工程，增强我国植物生物质能源综合建设的可持续发展能力。 我国著名科学家，中科院院士朱清时教授讲，目前我国能源战略迫切需要研究用非粮食类生物质作原料生产液体类，气体类燃料。开发出拥有自主知织产权和具有推广价值的实用技术，保障我国植物生物质能源的安全开发利用和经济昌盛繁荣。 4、秸秆燃气从那里来？ 农民使用秸秆燃气可以从以下两个方面，第一，靠秸秆气化工程集中供气获得。第二，可以利用生物质自己生产。 秸秆气化工程，一般为国家，集体个人三方投资共建，一个村（指农户居住集中的村）的气化工程大约需50-80万，在我国目前大约有200多个村级秸秆气化工程。 农民自产自用的秸秆燃气，主要靠家用制气炉进行生物质转化，投资不大，小则300余元，多则700余元。 5、秸秆燃气生产技术原理？ 植物生物质（包括据木、木柴，野草，松针树叶，作物秸秆，牛羊畜粪，食用菌渣）中的碳元素质量分数约为40%，其次为氢、氮、氧、镁、硅、磷、钾、钙等元素。植物秸秆的有机成分以纤维素，半纤维素为主，质量分数为50%。这些生物质原料，在缺氧条件下加热，使之发生复杂的热化学反应的能量转化过程。此过程实质是植质中的碳、氢、氧等元素的原子，在反应条件下按照化学键的成键原理，变成一氧化碳、甲烷、氢气等，可燃性气体的分子。这样植物生物质中的大部分能量就转移到这些气体中。基本反应包括： 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 上述生物质的气化过程的实现是通过气化反应装置（即制气炉）完成的。 6、秸秆燃气生产的工作原理？ 制气炉具有生物质原料造气，燃气净化，自动分离的功能。当燃料投入炉膛内燃烧产生大量CO和H2时，燃气自动导入分离系统执行脱焦油、脱烟尘，脱水蒸气的净化程序，从而产生优质燃气，燃气通过管道输送到燃气灶、点燃（亦可电子打火）使用。 7、气化炉的分类有哪些？ 秸秆气化炉，亦称生物质气化炉，制气炉，燃气发生装置等，在气化炉当中，分直燃（半气化）式和导气（制气）式气化炉。其中导气式气化炉中又分上吸式、下吸式、流化床气化炉。直燃式与导气式气化炉在广告词中，不少读者极易被误导。直燃式气化炉是适用二次进风产生二气化燃烧，而导气式气化炉是运用热化学反应原理产生可燃气体燃烧。 8、秸秆燃气生产技术发展方向？ 用生物质替代煤，天然气和重油等化石燃烧来制备合成为甲醇，汽油，或柴油等液体燃料而用于交通工具，这样即可以满足人类对液体燃料日益增长的需求，同时又可有效减轻由于大量使用化石燃料给环境带来的污染。 采用热化学氧化方法有两个技术途径可以将生物质制备成合成气： ①直接将生物质气化后制成合成气。工艺统程如图所示： 生物质 热解气化 合成液化 此方法的难度是合成气工厂的生物质原料运输供应困难。 ②先将生物质热解液化成生物油，然后再将生物油气化制成合成气。工艺统程如图所示： 生物质 热解气化 热解成生物油 合成液化 这种方法是在合成工厂周边建立若干个生物质液化工厂，然后再将液化所得的生物油运输到合成气工厂集中气化，这种方法将是今后秸秆燃气发展的方向。 9、制气化的技术参数与环保指标。 （1）、技术指标参数 炉体园筒式（箱）风机30-60W 气化效率57.6%-76.2%炉膛装料量4-5kg 燃烧耗料1.84kg/时产气速度3-5分钟 产气量单位时间产气量2.74m3/时 产气量单位物料产气量1.48-2.2m3/kg 热值物料低位热值1804KJ/kg 热值燃气低位热值7013KJ/kg （2）环保参数 项目检测值国家标准值 烟尘排放浓度28-39mg/Nm3120mg/Nm3 烟尘平均排放速度0.009kg/N0.096kg/N SO2排放浓度10-14m/N3/m3550mg/Nm3 SO2排放速度0.003kg/N0.739kg/N 氮氧化物排放浓度30-38mg/Nm3240mg/Nm3 氮氧化物平均热排放速度0.008kg/N0.219kg/N 林格曼浓度0.5级1级 二、生产设备 11、集中供气（秸秆燃气）采用的什么设备？ 集中供气一般采用的气化机组。如中国林业科学研究院，林产化学工业研究所生产的“生物质气化装置”为FB300-FB1500型内循环锥型流化床气化炉。还有辽宁省能源研究所可提供不同系列，型号的气化工程设备。集中供气系统供气户数为50-1000户。 12、家庭造气需要什么设备？ 家庭造气一般采用制气炉，制气炉一般有上吸式、下吸式两种，还有土法建造的。 13、小作坊手工生产制气炉需要什么设备？ 手工生产制气炉，只需要一台8-10千W单相电焊机、切割机、手砂轮（即磨光机），手电钻各一把，手工生产的制气炉，最大缺限是不易维修。其次是产品粗糙，使用寿命短。 14、制气炉规摸生产采用的什么设备？ 规摸生产制气炉设备需切板机、卷管机、车床、电焊机、氧割器、钻床、砂轮机、喷漆机、切割机。 15、组装型制气炉需要那些设备？ 组装型制气炉配件，主要由铸造式部压来完成，因此，它的设备投资： ①一个铸造厂（或车间） ②冲床、切板机、卷管机、车床、钻床、焊机、氧割器，砂轮机、磨光机、喷漆机、切割机。 16、产品组装需要什么设备？ 制气炉配件组装，只需一把手电钻和手砂轮即可。产品喷漆出厂如不手工刷漆则需一台喷气机。 17、生物质原料粗加工需要什么设备？ 生物中的秸秆料切碎，可用手工切刀，树枝及木块（棒）需用木材切片机。目前，食用前生产中的专用切片机是比较理想的。 18、燃料粉碎需要什么设备？ 用于制气炉的燃料，如不是制做气化专用燃料及颗粒燃料，均不需粉碎过细。 粉碎机有秸秆粉碎机，木材（片）粉碎机。 19、生物质颗粒燃料需要什么设备？ 将木材、秸秆类原料粉碎后，在一定的温度范围内通过高压条件制作而成，因此，这种机械叫做颗粒成型机，江苏南京“中国林业科学研究院林产化学工业研究所”有售。 20、气化燃料需要那些设备？ 气化燃料是通过振荡或挤压成型的，故设备需要原料粉碎机、搅拌机、振荡或挤压成型机。 三、生产技术 21、第一代上吸式秸秆气化炉生产技术怎样？ 第一代气化炉 这种炉，当初在北京多家能源公司进行技术转让，转让费达0.98-2.2万元，尽管接产者无一人产品走向市场，但它推动了制气炉科研进程。 该炉是根据热化学氧化反应及高温裂裂转化原理而设计为上吸式气化炉。结构复杂，不规则部件多，制做相当困难，全电焊工制做，每台成本300元以上。 其制做技术，由于产品陶态，故损去介绍，但通过割面图完全可以看清。 22、第一代产品主要缺陷在那里？(如我厂的A型-1产品) 该产品，具有演亦性，没有实用性。使用该炉，必须具备燃料干度和粒度，如果是车木厂的下脚料——碎木屑，并且比较干燥，那么，基本上可以使用，但时间并不长，一般30-60分，操作不当，极易出现时燃时断现象。若改为据木厂的木屑，可就不行了。因此，技术转让时，转让方会以种种借口转移视线，不会让你本人亲自操作和燃烧时间的检测。这就是产品具有演示性，没有实用性的道理，也是产品没有走向市场的缘故。 该炉没有实用性的主要原因，是造气关健技术未解决，而气化炉的关健技术在于科学供氧，稳压，而炉体下半部的科学结构直接关系到合理供氧与稳压的关系，除此以外，复杂的结构是多余的，为接产人员制做增加了难度，提高了成本。 这种结构，即解决了关健技术部分，它仍然有两个致命因素，第一，不适合机械化批量生产，第二，不易维修，一旦出现气道堵塞或炉膛内胆损坏，没有氧割设备及专业工人不能维修。 23、第二代制气炉产品生产技术。(如我厂的A型-2产品) 第二代气化炉生产技术，实际上只在原一代产品基础上去掉了复杂的结构部分（故称为第二代），而没有真正解决科学供氧与稳压的关系，所以产品使用效果几乎区别不大。（如炉内燃烧后的灰分几呼是碳）。这种制做技术，除少部分利用铁扳试制样品外，且大多以旧油捅土法制做方式推广此技术。成本造价约300余元（其中100多元为材料费）。 这种炉即使能达到使用标准，它也不适应市场需要，因为没有商品价值，何况技术改造未有创新，使用效果未改变， 24、第三代制气炉生产技术：(如我厂的B型-1产品) 第三代制气炉是根据热化学氧化反应及高温裂解反应原理设计而成，产品具有双重功能。即使用粉碎料及颗粒料，通过高温裂解可制造出优质燃气（蓝色火焰），使用纯木柴小块（长10公分左右），经热化学氧化反映制造出优质燃气（紫红色火焰）。 25、第三代制气炉具有完全不同于原代产品的那些特点？ ①产品结构：组装型，为批量机械化生产，产品精度高。 ②使用效果：每加料1.5-2公斤，可以持续使用燃气90-180分钟，途中不断气。 ③双重功能：使用粉碎料、颗粒料，气化燃料，能高温裂解制造出高能燃气（火焰为蓝色）。使用纯木柴、秸秆（切成10分左右），经热化学氧化后制造出燃气（紫红色火焰）。 ④粘接材料：炉体连接处焊接率下降100%，整个炉体无焊接，采用化工原料配方，粘接后高温不开裂、不老化、不脱落、易拆除。 ⑤产品轻便：每台炉重46公斤左右，高90公分，直径45公分。 ⑥使用寿命：使用寿命10年以上。 26、第三代制气炉技术创新优势在那里？ 1炉体结构：产品组装型（组装件是由铸造浇制或铁板冲压一次成型），产品连接处采用特殊的粘接材料粘接。其优点： a、可以实行机械化批量生产，提高生产效率和产品档次。 b、有利于清除气道烟尘和焦油，同时便于用户自己保养与维修。 2关键技术：制气炉的主要功能是造气，如果造气达不到使用要求，则为技术不过关，也就是说关键技术未突破，原代产品产气不长，不稳，主要是燃料得不到充分氧化，CO2不能很好的被还原而出现冒烟，燃烧时间短并出现时燃时断的现象。 第三代制气炉具有热化学氧化反应，高温裂解转化双重功能，粗料、粉碎料均可使用纯木柴同样可以造气，每次加料1.5-2公斤，能持续使用燃气90-180分钟。 3密封盖（即炉盖）：原代产品密封盖极易漏烟和漏气，漏气时焦油随气体流入炉体外表，造成二次污染。而第三代制气炉，封盖只要1秒钟，长期使用均能达到绝对密封。 27、怎样识别，挑选第三代制气炉？ 前段时期，有用户反映，说我们的产品不是组装型，有的反映连接处部位漏气，。为方便用户识别，提出以下几点供参考： ①推测使用效果，连续使用，能否达到90-180分钟。 ②看是不是组装型，铸造件。 ③连接处粘接材料有无开裂和漏气现象。 ④其它部分可根据第三代制气户特点去检验。 28、怎样确认制气炉产品（广告）真实性、实用性？ 在经济信息时代，广告信息不可不信，但也不可全信。这就看你如何去分辨信息的真伪。我们收到很多来信来电的顾客说，现在，制气炉广告很多，不知那一家的真实，就此问题：我们向咨询者提供以下识别伪真方法供参考： ①购买制气炉的目的，就是要制造燃气和使用燃气，如果这个炉能够满足你使用燃气要求，那么，这个制气炉就是具有实用性。检测方法很简单，就是你亲自去加料操作，使用按照其资料宣传效果去测试，（如第三代制气炉介绍可持续使用90-180分钟）能达到介绍的时间，方可确认。 ②如果厂方拒绝测试或以某种借口转移话题，说明产品有缺陷。 ③有很多广告称，“如有虚假”，“技术失真”，“与宣传条款不符”等补偿损失的承诺，以制气炉广告为例，剖折这些承诺：“如有虚假技术失真”第一、二代制气炉的技术和产品，及演示效果，难道有虚假吗了，肯定没有，当你接产后，觉到受骗上当了的时候，你认为广告是假的，其实不然。因为，他的承诺，没有承诺实质性问题即“实用性，可操作性”。每加料1.5-2公斤可持续使用燃气90-180分钟，如来人亲自操作，检测达不到宣传效果，负责来人往返旅车费或索赔万元损失费”，产品如真的达不到这种效果，可以说没有人这样承诺。 “如与宣传条款不符”，——在他广告条款里不可能有产品质量、保证连续产气时间等方面的承诺。 四、造气燃料 29、木屑、竹屑、刨花 木屑——为据木加工厂的下脚料，成粉状，车木加工厂的下脚料为碎屑，成块、粒状。 竹屑——为竹制品下脚料，为块、片、粒、粉状。 刨花——为家具厂，木地板砖厂的下脚料，为卷叶状。 使用提示，带据机据下的木屑为粉状，密度大，单独使用，风机要来用80W，否则，产气受阻，若加入20%刨花或稻壳是比较理想的造气燃料，车木厂的碎屑和竹制品厂的竹屑，单独使用也是优质的。而刨花则需与粉、块料混用。单独使用，要减少进风量（40W风机）。 30、菌渣废弃物。 菌渣废弃物——包括生产食用菌过程中菌袋被感染杂菌，霉烂而弃出的原料，其次是食用菌出菇结束后的基料，这些料只要自然凉干或晒干就可用于制造燃气。 31、玉米芯、秸秆 玉米芯，玉米秸秆是一种优质造气原料，使用方法：直接使用玉米芯或切碎的玉米秆，产气呈紫红色火焰。如粉碎成粒状或与粉碎料混用，产气呈蓝色火焰。 32、稻草、稻壳 稻草，为稻谷收割时副主物，含灰分14%，是秸秆中含灰分量最高的一个品种，单独使用，可造气，但燃气质量差，建议一般不单独使用，混合使用比例不宜太大。这种料最好作为气化燃料的配料。 稻壳，是稻谷加工大米后的产物，呈颗粒状，是一种很好的造气燃料，但进风量要控制。 33、豆秸 豆秸一般有大豆、绿豆、花生苗等，这类秸秆通过切碎或粉碎后是一种优质造气燃料，含灰分少，约2-4%。 34、野草 比较柔软的野草可与木柴混用，亦可与粉碎料混用，单独使用达不到造气所需要的密度。 35、木柴 木柴切成5-10公分单独使用，呈紫红色火焰，如加入粉粒料后则为蓝火焰。木柴含灰分量最低，只有2%，因此，十天半月才需要出灰