楊 輝，孫 姣*，陳文義*，丁 盛，張馨元

（1. 河北工業(yè)大學(xué)過程裝備與控制工程系，天津 300130；2. 河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，化工節(jié)能過程集成與資源利用國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，天津 300130）

生物質(zhì)能源是僅次于化石燃料的第四大能源，且具有干凈清潔、 無污染、 資源量大和可再生的特點(diǎn)，受到人們越來越多的關(guān)注[1]。 生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化的主要技術(shù)之一， 同時也是通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化制取液體燃料、發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)[2,3]。物質(zhì)氣化是指在氣化劑存在的條件下，生物質(zhì)中碳?xì)浠衔锶紵D(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的過程；生物質(zhì)氣化技術(shù)氣化效率較高，設(shè)備操作方便，目前被國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域， 如合成甲醇、集中供熱、供氣、發(fā)電等[4]。

固定床氣化爐是生物質(zhì)氣化工藝中常用的設(shè)備之一，氣化爐根據(jù)氣化劑進(jìn)入位置和流過床層方向不同，常分為上吸式和下吸式兩種。 下吸式氣化爐比上吸式氣化爐焦油含量低，更適用于小規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用[5]。 然而，在下吸式氣化爐中存在氣化效率低、爐排堵塞、出灰溫度高等問題，而且原料只適用于含水率較低的塊狀物料[6]。 為解決這些問題，國內(nèi)外設(shè)計(jì)了不同的下吸式氣化爐結(jié)構(gòu)，使氣化爐的性能和效率得到提高。

Bhavanama等[7]綜述了下吸式氣化爐操作溫度、氣化劑、水分、停留時間和空氣當(dāng)量比各種工藝和操作參數(shù)對可燃?xì)饨M成和產(chǎn)量的影響。 馬中青等[8]對單段和兩段下吸式氣化爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了綜述，但他僅粗略籠統(tǒng)描述，并未對氣化爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)對比分析。 下吸式氣化爐爐膛形狀一般為Imbert型、倒V型和平板縮口型，結(jié)構(gòu)簡單，不再贅述。 本文主要從下吸式氣化爐供氣系統(tǒng)和進(jìn)出料系統(tǒng)展開，對近年來國內(nèi)外下吸式氣化爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行對比分析，并在此基礎(chǔ)上對未來下吸式氣化爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行展望。

1 下吸式氣化爐工作原理

圖1 下吸式生物質(zhì)氣化爐工作原理

下吸式氣化爐從上到下依次為干燥、 熱解、氧化和還原階段，如圖1所示。 在下吸式氣化爐中，生物質(zhì)原料由氣化爐頂部加入，氣化劑由氣化爐上方供入，可燃?xì)夂臀锪贤瑫r向下移動，也稱順流式氣化爐[9]。 在氣化爐的最上層，生物質(zhì)原料首先被干燥。 當(dāng)溫度升到250℃以后開始熱解反應(yīng)，大量揮發(fā)分析出。 600℃時大致完成熱解反應(yīng)，此時與空氣劇烈燃燒放出大量的熱使氣流和床層溫度快速升高，燃燒反應(yīng)以炭層為基體，揮發(fā)分在參與燃燒的過程中會進(jìn)一步降解。 燃燒產(chǎn)物與下方的炭層進(jìn)行還原轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇細(xì)猓缓罂扇細(xì)饨?jīng)下方氣體出口離開氣化爐。

2 下吸式生物質(zhì)氣化爐結(jié)構(gòu)

2.1 供氣系統(tǒng)

下吸式氣化爐供氣系統(tǒng)的作用是將空氣或水蒸氣等氣化劑通過噴嘴和進(jìn)氣口經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)或抽風(fēng)機(jī)送入氣化爐，在氧化層與炭和部分熱解氣發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生高溫， 為其它層提供熱量并使焦油裂解。 供氣系統(tǒng)的好壞直接影響著可燃?xì)馄焚|(zhì)，因此許多研究者設(shè)計(jì)并研究如多級進(jìn)氣、預(yù)熱和改變噴嘴進(jìn)入位置多種結(jié)構(gòu)。

2.1.1 多級進(jìn)氣結(jié)構(gòu)

進(jìn)氣結(jié)構(gòu)根據(jù)空氣級數(shù)可分為一級、 二級、三級和四級進(jìn)氣形式。 一級進(jìn)氣是下吸式氣化爐最基本形式，主要從爐膛上方進(jìn)入，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工與制作。 Fagbemi[10]等報道熱解層溫度為500℃時焦油的產(chǎn)量最高。 當(dāng)采用一級進(jìn)氣結(jié)構(gòu)時，由于熱解層和還原層中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，其熱量只能來自于氧化層原料燃燒釋放的能量。 因此熱解層溫度不會太高，從而影響焦油裂解，導(dǎo)致可燃?xì)庵薪褂秃慷唷嶂档偷热秉c(diǎn)。

目前二級進(jìn)氣是下吸式氣化爐較為常用的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)。 第一級進(jìn)氣位置通常位于爐膛上方、干燥或熱解層，第二級進(jìn)氣位置較為固定，位于氣化爐氧化層。 這樣的結(jié)構(gòu)有一個好處是可以在第一級進(jìn)氣位置另外形成“隱形”的氧化區(qū)，提高氣化爐溫度和燃?xì)鉄嶂?，降低焦油含量?缺點(diǎn)是離開氣化爐的可燃?xì)鉁囟雀?，對凈化系統(tǒng)造成負(fù)擔(dān)。 如泰國的亞洲理工學(xué)院（AIT）[11,12]和南京林業(yè)大學(xué)[13,14]設(shè)計(jì)了類似的二級進(jìn)氣結(jié)構(gòu)的下吸式氣化爐， 結(jié)構(gòu)見圖2(a)和圖2(b)。 第一級進(jìn)氣位于氣化爐干燥或熱解區(qū)，第二級進(jìn)氣布置在氣化爐氧化區(qū)。 AIT實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二級進(jìn)氣結(jié)構(gòu)可使熱解層溫度從400℃升到500℃，焦油含量從大約1200mg/Nm3降至100mg/Nm3， 可燃?xì)鉄嶂堤岣?0%左右。而南京林業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，熱解區(qū)溫度最高可達(dá)到606℃， 可燃?xì)鉄嶂祻?.97MJ/Nm3升至4.54MJ/Nm3，可燃?xì)獬隹跍囟忍岣吡?0%左右。 同時氣化爐性能（冷氣體效率、碳轉(zhuǎn)化率等）得到明顯提高。

圖2(a) AIT設(shè)計(jì)的下吸式氣化爐

圖2(b) 南京林業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)的下吸式氣化爐

圖3(a) 董宇平等提出的下吸式氣化爐

圖3(b) Striugas等設(shè)計(jì)的下吸式氣化爐

三級進(jìn)氣的氣化爐結(jié)構(gòu)是在二級進(jìn)氣的基礎(chǔ)上，另加一級通到氣化爐氧化區(qū)的中心區(qū)域。方法是通過中心開孔的攪拌器和旋轉(zhuǎn)軸等方式， 這種結(jié)構(gòu)可以避免空氣與原料接觸不足等問題， 減少空氣進(jìn)入量， 更重要的是提高氧化區(qū)溫度使焦油二次裂解的更充分。但對攪拌器和軸材料要求高。如山東大學(xué)董宇平[15,16]設(shè)計(jì)的三級進(jìn)氣下吸式氣化爐結(jié)構(gòu)，如圖3(a)所示。 第一級進(jìn)氣位置從氣化爐頂部中心垂直的攪拌器中間通過噴嘴噴入氧化區(qū)，第二級進(jìn)氣位置位于氣化爐的干燥或熱解區(qū)。 第三級進(jìn)氣位置通過爐壁面的九個噴嘴通入氧化區(qū)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三級進(jìn)氣方式下氣化爐有較高的溫度（氧化層溫度為1100℃）和合理的壓力分布，產(chǎn)出氣體熱值較單級相比提高20%左右，同時焦油裂解效果好。立陶宛能源研究所Striugas等[17]設(shè)計(jì)了另外一種三級結(jié)構(gòu)，見圖3(b)。 一級進(jìn)氣位置位于喉部上方，二級進(jìn)氣位置在喉部下方， 三級進(jìn)氣位置通入到氣化爐還原層，這種結(jié)構(gòu)可以使氣化爐內(nèi)氧化區(qū)和還原區(qū)溫度升高，達(dá)到使生物質(zhì)原料燃燒更充分使副產(chǎn)物焦油含量更低的目的，但對進(jìn)出料系統(tǒng)要求高，因?yàn)槿夁M(jìn)氣的結(jié)構(gòu)使生物質(zhì)燃燒過快，需要及時補(bǔ)充原料和防止炭的累積。

圖4(a) Mahapatra等提出的下吸式氣化爐

圖4(b) Kallis等設(shè)計(jì)的下吸式氣化爐

此外還有一些研究者對四級進(jìn)氣的下吸式氣化爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，Mahapatra等[18]設(shè)計(jì)的下吸式氣化爐見圖4(a)。 有一股空氣和生物質(zhì)進(jìn)入氣化爐位置一樣，另外三股從爐壁的不同位置分別進(jìn)入氣化爐熱解或氧化層，有兩股空氣分別從氣化爐氧化層的頂部和底部進(jìn)入，這種結(jié)構(gòu)可以采用分級氣流的方式讓氧化層高度擴(kuò)大， 增加生物質(zhì)的停留時間，從而使氧化區(qū)溫度升高，焦油二次裂解更充分。而Kallis等[19]設(shè)計(jì)的四級進(jìn)氣下吸式氣化爐結(jié)構(gòu)見圖4(b)。 空氣可以從氣化爐爐壁的四個不同高度的入口進(jìn)入，其中還原層中通入兩股空氣，這兩股空氣可以顯著提高還原層溫度，使還原反應(yīng)更好的進(jìn)行。 同時這些進(jìn)氣口可以獨(dú)立工作，便于控制供氣量和床層位置。

圖5(a) Fiseha等設(shè)計(jì)的下吸式氣化爐

圖5(b) 中國科學(xué)院設(shè)計(jì)的下吸式氣化爐

從上述內(nèi)容看，氣化爐多級進(jìn)氣結(jié)構(gòu)主要適用于爐頂密封式。 增加空氣進(jìn)入量是為了提高氣化爐內(nèi)部反應(yīng)溫度， 特別是氧化區(qū)和還原區(qū)的溫度，達(dá)到使焦油二次裂解的效果，因此多級進(jìn)氣也大多從這兩個區(qū)進(jìn)入。 與傳統(tǒng)的單級進(jìn)氣氣化爐相比，多級進(jìn)氣結(jié)構(gòu)可明顯使氣化爐溫度升高，提高可燃?xì)鉄嶂岛徒档徒褂秃俊?/p>

2.1.2 預(yù)熱結(jié)構(gòu)

近年來， 利用預(yù)熱空氣對生物質(zhì)原料進(jìn)行氣化得到了廣泛關(guān)注。 因?yàn)榕c傳統(tǒng)的氣化工藝相比，對空氣進(jìn)行預(yù)熱可使可燃?xì)獾钠焚|(zhì)提高，焦油含量降低[20-21]。Fiseha等[22]設(shè)計(jì)了一種外預(yù)熱結(jié)構(gòu)的氣化爐，空氣由外部加熱器進(jìn)行預(yù)熱，通過高度調(diào)節(jié)裝置可改變預(yù)熱空氣和水蒸氣位置，結(jié)構(gòu)見圖5(a)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過對油棕櫚葉氣化過程中空氣預(yù)熱可使可燃?xì)庵蠬2和CO的體積分?jǐn)?shù)分別從8.47%、22.87%提高到10.53%和24.97%，熱值由4.66MJ/Nm3提高到5.31MJ/Nm3，且可燃?xì)庵薪褂秃拷档汀?/p>

中國科學(xué)院呂鵬梅等[23]在進(jìn)行下吸式生物質(zhì)氣化爐制氫特性研究中，對氣化爐進(jìn)氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)見圖5(b)。采用氧氣/水蒸氣和空氣兩種氣化介質(zhì)， 通過內(nèi)部夾套對進(jìn)入氣化爐空氣進(jìn)行預(yù)熱，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對進(jìn)入氣化爐空氣進(jìn)行預(yù)熱提高了氫氣產(chǎn)量和熱值。 北京工業(yè)大學(xué)劉原等[24]設(shè)計(jì)了一種新型下吸式氣化爐，專門設(shè)計(jì)余熱蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)，達(dá)到可以利用氣化爐底層灰室余熱去加熱夾套內(nèi)的氣化劑，使最后出氣化爐的燃?xì)鉄嶂翟黾拥男Ч?/p>

圖6(a) Simone等設(shè)計(jì)的下吸式氣化爐

從上面可以看到，氣化爐預(yù)熱結(jié)構(gòu)可以采用外部電加熱和通過爐體產(chǎn)生燃?xì)獾臒峒訜帷?電加熱安裝在空氣或水蒸氣進(jìn)入氣化爐的管道上，操作簡單且方便。 爐體產(chǎn)生燃?xì)獾臒峒訜嶂饕盟畩A套和蒸氣發(fā)生器，這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜但能減少能量輸入，降低能耗。

2.1.3 進(jìn)氣噴嘴型式

為了克服以往空氣只被送到氣化爐爐壁的問題， 有研究者對氣化爐進(jìn)氣噴嘴型式進(jìn)行了討論。目前主要存在兩側(cè)進(jìn)風(fēng)（包括沿徑向進(jìn)入的直噴嘴和傾斜進(jìn)入的斜噴嘴）、 從上向下進(jìn)氣和從下向上進(jìn)氣三種進(jìn)氣噴嘴型式。 噴嘴能夠直接將空氣送到氣化爐中間，更好地與物料燃燒充分去提高氧化層的溫度，從而促進(jìn)焦油二次裂解，達(dá)到降低出口焦油含量效果。 直噴嘴進(jìn)氣型式[25-27]是最簡單一種，它直接把空氣通到氣化爐內(nèi)，結(jié)構(gòu)單一，對提升氣化爐溫度不如其他型式效果好。 意大利國立比薩大學(xué)Simone等[28]設(shè)計(jì)了一種斜噴嘴進(jìn)氣型式的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，見圖6(a)所示。 四個噴嘴傾斜均勻分布在氣化爐爐壁，空氣可通過這種結(jié)構(gòu)直接進(jìn)入氣化爐中間區(qū)域參與生物質(zhì)燃燒，同時空氣可在進(jìn)入氣化爐當(dāng)中進(jìn)行預(yù)熱。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，接近噴嘴出口的位置溫度最高可達(dá)到1109℃， 有效提高了氧化層反應(yīng)溫度，促進(jìn)焦油二次裂解。 印度圣·澤維爾學(xué)院Christus等[29]設(shè)計(jì)了另外一種傾斜式進(jìn)氣結(jié)構(gòu)的下吸式氣化爐，見圖6(b)。 在氣化爐熱解階段有傾斜管子通入直到氧化層底部截止，噴嘴均勻分布在管子上，這種進(jìn)氣結(jié)構(gòu)簡單，便于加工。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，還原層入口溫度可達(dá)到1267K，且可燃?xì)饩哂休^高熱值。

圖6(b) Christus等設(shè)計(jì)的下吸式氣化爐

山東大學(xué)蓋超等[30]設(shè)計(jì)了一種從上向下進(jìn)氣噴嘴結(jié)構(gòu)的下吸式氣化爐， 爐膛頂部裝有攪拌器，攪拌器軸中空且底部裝有中心噴嘴供空氣通入，這種進(jìn)氣結(jié)構(gòu)可使空氣在進(jìn)入氣化爐過程中能夠?qū)ζ溥M(jìn)行預(yù)熱，還能夠通過調(diào)節(jié)攪拌軸上下位置達(dá)到空氣進(jìn)入氣化爐的深度。 中國科學(xué)院廣州能源研究所王小波[31]發(fā)明一種從下向上進(jìn)氣噴嘴結(jié)構(gòu)的下吸式氣化爐，在生物質(zhì)氣化爐下部設(shè)置氣體進(jìn)口，部分進(jìn)氣管穿過氣化爐高溫段， 出口位于氣化爐干燥段。 運(yùn)行時氣化劑經(jīng)過氣化爐高溫加熱從氣體出口流出，這種進(jìn)氣結(jié)構(gòu)可使已經(jīng)生成或者即將生成的架橋被破壞，同時可提高氣化爐氣化負(fù)荷。

2.2 進(jìn)出料系統(tǒng)

進(jìn)出料系統(tǒng)由進(jìn)料結(jié)構(gòu)、爐排結(jié)構(gòu)和出灰結(jié)構(gòu)組成。 同時是氣化爐處理能力大小的關(guān)鍵，目前有間歇式和連續(xù)式兩種。 進(jìn)料和出灰結(jié)構(gòu)類似，主要有螺旋、氣動和帶式輸送機(jī)等結(jié)構(gòu)。 爐排結(jié)構(gòu)常采用固定爐排、振動爐排和旋轉(zhuǎn)爐排。

2.2.1 進(jìn)料結(jié)構(gòu)

生物質(zhì)進(jìn)料結(jié)構(gòu)的作用是將生物質(zhì)原料均勻地送進(jìn)氣化爐，使其能夠在爐內(nèi)燃燒均勻，防止燃燒過快現(xiàn)象的出現(xiàn)。 為了能夠使氣化爐連續(xù)進(jìn)料，山東大學(xué)董宇平等[16]設(shè)計(jì)了一種連續(xù)進(jìn)料結(jié)構(gòu)，改變了以往需要手工加料方式，結(jié)構(gòu)見圖3(a)。 原料通過料斗經(jīng)螺旋輸送機(jī)以一定速度加入氣化爐中，床層厚度和電機(jī)轉(zhuǎn)速決定了生物質(zhì)的處理量。 結(jié)果表明生物質(zhì)進(jìn)料速率提高導(dǎo)致生物質(zhì)原料消耗速率和工藝溫度的提高。 但過高的進(jìn)料速率不利于生物質(zhì)氣化裂解反應(yīng)，導(dǎo)致H2和CO濃度降低，焦油量增加。 而立陶宛能源研究所Striugas等[17]設(shè)計(jì)的氣化爐進(jìn)料結(jié)構(gòu)見圖3(b)。 原料通過螺旋輸送機(jī)經(jīng)料斗加入氣化爐，與前一個不同點(diǎn)是自主設(shè)計(jì)的機(jī)械料位裝置能對氣化爐中的原料進(jìn)行精確追蹤，而且能通過PID控制器對螺旋進(jìn)料電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)自動化，速度不固定，保證氣化爐的進(jìn)料速率。

圖7 Galindo等設(shè)計(jì)的下吸式氣化爐

巴西的Galindo等[32]和Martinez等[33]設(shè)計(jì)了一種間歇式的氣化爐進(jìn)料結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖7。 他們通過在料斗的旁邊加上振動裝置，調(diào)節(jié)振動頻率實(shí)現(xiàn)周期性加料，結(jié)構(gòu)簡單且節(jié)省人力。宋龍朝等[34]研制了另外一種連續(xù)式進(jìn)料結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)見圖8。 進(jìn)料機(jī)構(gòu)由料斗、皮帶輪、電機(jī)等組成。 料斗內(nèi)的原料經(jīng)電機(jī)帶動進(jìn)料機(jī)構(gòu)加入氣化爐， 進(jìn)料機(jī)構(gòu)筒壁有方形缺口，當(dāng)缺口轉(zhuǎn)到料斗時，物料掉入進(jìn)料機(jī)構(gòu)中，當(dāng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到反應(yīng)爐時，物料落入反應(yīng)爐內(nèi)。 這種進(jìn)料機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。

圖8 宋龍朝等研制的下吸式氣化爐

2.2.2 爐排結(jié)構(gòu)

圖9 ?？〉仍O(shè)計(jì)的下吸式氣化爐

圖10 Vyas和Singh提出的下吸式氣化爐

爐排主要起支撐燃料層、松動、消除結(jié)拱和孔洞、排出灰渣的作用。 爐排結(jié)構(gòu)類型主要有固定爐排、往復(fù)爐排[14,35]、振動爐排[32,33]、旋轉(zhuǎn)爐排[26,30,36,37]幾種。 固定爐排是最簡單的結(jié)構(gòu)，用耐熱鑄鐵澆鑄而成，不能活動，只能人為操作，費(fèi)時費(fèi)力。 巴西的Galindo等[32]設(shè)計(jì)了一種振動爐排，在爐排裝有振動器， 每隔一段時間內(nèi)電機(jī)就會帶動振動器運(yùn)動，使生物質(zhì)燃燒的灰落入下部，這種振動爐排結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)自動除灰， 并防止炭層穿孔和架橋現(xiàn)象的出現(xiàn)。韓國環(huán)境產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院尹?？〉萚38]設(shè)計(jì)了一種旋轉(zhuǎn)式爐排結(jié)構(gòu)，見圖9。 爐排在電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)帶動下，在爐膛內(nèi)部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)攪動燃料層并使其緩慢下移、消除架橋的作用，在實(shí)際操作中，效率較高。 而印度Vyas和Singh[38]設(shè)計(jì)了一種往復(fù)式爐排結(jié)構(gòu)，見圖10。 將活動爐柵連接起來，之后與爐外搖桿相連，人工搖動使?fàn)t珊上下運(yùn)動，把燃燒之后的灰經(jīng)螺旋輸送機(jī)送到出灰口，這種結(jié)構(gòu)可通過人為觀察氣化爐中生物質(zhì)高度去操作搖桿， 讓灰及時落下。

圖11 劉原等設(shè)計(jì)的下吸式氣化爐

2.3 出灰結(jié)構(gòu)

氣化爐氣化效果好不好的決定因素之一是出灰結(jié)構(gòu)，目前主要有間歇式和連續(xù)式兩種。 如北京工業(yè)大學(xué)劉原等[24]設(shè)計(jì)了一種類似皮帶輪形式的連續(xù)出灰結(jié)構(gòu)，見圖11。 等灰通過旋轉(zhuǎn)爐排落到金屬皮帶上時，啟動電機(jī)以一定速度帶動傳動機(jī)構(gòu)使金屬皮帶運(yùn)動，之后灰渣就會被送到出灰口，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過8h的連續(xù)測試，期間運(yùn)行平穩(wěn)，燃?xì)鉄嶂悼蛇_(dá)到5.5MJ/m3。而印度Bhoi等[39]設(shè)計(jì)了間歇式出灰結(jié)構(gòu)。 爐底下部布置一個矩形水槽，注入水直到密封住氣化爐爐體下部為止， 灰直接落到水槽中，等氣化完成后排水出灰。 這種出灰結(jié)構(gòu)可起到讓灰渣降溫并起到儲存灰渣的作用。

圖12 孫榮峰等發(fā)明的氣化爐出灰結(jié)構(gòu)

另外浙江農(nóng)林大學(xué)馬中青等[40]設(shè)計(jì)了一種倒錐形連續(xù)出灰結(jié)構(gòu)，由倒錐形旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和螺旋輸送機(jī)組成，灰下落到倒錐形機(jī)構(gòu)時，電機(jī)就會帶動機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而灰就會進(jìn)入到輸送機(jī)上被送到爐外。 此外孫榮峰等[41]發(fā)明一種連續(xù)出灰的結(jié)構(gòu)，見圖12。該結(jié)構(gòu)裝有灰道，灰道的上端與氣化爐的出灰口相連通，灰道的下端設(shè)置在可轉(zhuǎn)動的灰盆內(nèi)，灰道內(nèi)設(shè)置有可轉(zhuǎn)動的螺旋葉片，灰道的外表面上設(shè)置有出灰刮板。 自動化程度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜且對材料要求高。

3 結(jié)語

下吸式氣化爐因其制作簡單、操作方便，適用于小型生物質(zhì)氣化。 下吸式生物質(zhì)氣化爐的結(jié)構(gòu)是影響氣化過程的一個重要因素，合理設(shè)計(jì)氣化爐結(jié)構(gòu)對提高氣化爐性能和效率至關(guān)重要。 下吸式氣化爐結(jié)構(gòu)主要由加料結(jié)構(gòu)、供氣結(jié)構(gòu)、爐排結(jié)構(gòu)和出灰結(jié)構(gòu)組成。 進(jìn)料結(jié)構(gòu)和出灰結(jié)構(gòu)采用螺旋和帶式輸送機(jī)等方式可提高加料和出灰速度，多級進(jìn)氣結(jié)構(gòu)、預(yù)熱結(jié)構(gòu)和改變噴嘴位置的供氣系統(tǒng)使氣化爐氣化效率得到明顯提高，為了有效防止氣化爐架橋現(xiàn)象，爐排結(jié)構(gòu)可采用振動爐排、旋轉(zhuǎn)爐排或往復(fù)爐排等。

通過研究國內(nèi)外下吸式氣化爐結(jié)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r，可以看出，供氣系統(tǒng)是未來氣化爐研究的重點(diǎn)，它直接影響著燃?xì)馄焚|(zhì)的高低和焦油含量的多少。傳統(tǒng)的下吸式氣化爐由于自動化程度低已不適合社會的發(fā)展需求， 未來的下吸式氣化爐將朝著高效、節(jié)能、穩(wěn)定且原料適用性范圍廣、可連續(xù)生產(chǎn)和具備高度的自動化方向發(fā)展。