王修杰 曾媛

摘 要：木質(zhì)廢料是最常見的生物質(zhì)能源原料之一，為實(shí)現(xiàn)木質(zhì)廢料的有效燃燒，對木質(zhì)廢料燃燒氣化爐設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，可為相關(guān)的設(shè)計(jì)人員提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：木質(zhì)廢料;生物質(zhì)氣化;氣化設(shè)備系統(tǒng)

1.前言

將木質(zhì)廢料、麥稈、稻草等生物質(zhì)能源原料經(jīng)過簡單的破碎處理后，再送入氣化爐中，在欠氧的環(huán)境下完成氣化裂解，最終得到清潔的可燃性氣體。生物質(zhì)能源原料來源廣泛，隨著林業(yè)加工產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，每年產(chǎn)生數(shù)以萬噸計(jì)的木質(zhì)廢料，木質(zhì)廢料成為最常見的一種生物質(zhì)能源原料。木質(zhì)廢料硫含量與氮含量很低，在燃燒時(shí)排出的二氧化硫與氧化氮極少。木質(zhì)廢料的燃燒需要一定的熱力學(xué)條件，且在氣化介質(zhì)（水蒸氣、氧氣或空氣等）的作用下，使木質(zhì)廢料中的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原、重整反應(yīng)，熱解產(chǎn)生的焦油能夠進(jìn)一步的進(jìn)行熱裂化或者催化裂化，變成小分子碳?xì)浠衔铮罱K獲得一氧化碳、氫氣和甲烷等生物質(zhì)可燃?xì)怏w[1-3]。生物質(zhì)氣化原理如圖1-1所示。

生物質(zhì)可燃?xì)鈱儆诤芮鍧嵉纳詈凸I(yè)燃料中的一種。沒有經(jīng)過凈化的生物質(zhì)氣體燃料，就能夠直接通過管道輸送應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)窯爐設(shè)備中，如煉銅反射爐、坩鍋爐、水泥回轉(zhuǎn)爐等對燃料品質(zhì)要求不是很高的工業(yè)窯爐上;生物質(zhì)可燃?xì)馊缛艚?jīng)過適當(dāng)?shù)某龎m除焦等一些凈化工序之后，能夠應(yīng)用到對燃料品質(zhì)要求較高的工業(yè)窯爐上，比如玻璃窯爐、陶瓷窯爐、熱風(fēng)爐等。

木質(zhì)廢料的形態(tài)多樣，如若直接堆積，將造成環(huán)境污染的同時(shí)，也造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。近年來，雖有不少開發(fā)新型清潔能源的企業(yè)對各種生物質(zhì)氣化進(jìn)行了研究，但是針對專門針對木質(zhì)廢料燃燒的氣化爐研究較少，本文擬對木質(zhì)廢料燃燒氣化爐設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

2.木質(zhì)廢料的特性

2.1黏附性

木質(zhì)廢料中，存在大量的木屑，木屑的形態(tài)及其顆粒度多樣，木屑粉粒之間存在相互的引力，使得粉塵具有黏附的特性。木屑粉塵黏附的特性易造成氣化設(shè)備管道產(chǎn)生粉塵積附、堆積，加大了引起設(shè)備堵塞的概率，從而對氣化系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生不良的后果。因此在設(shè)計(jì)木質(zhì)廢料燃燒氣化爐設(shè)備系統(tǒng)的時(shí)候，要考慮木屑粉塵黏附的特性，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)某龎m裝置。

2.2燃燒特性

木質(zhì)廢料的燃燒速度非?？?，與其他的生物質(zhì)原料相比，其燃盡率高，是較好的一種生物質(zhì)燃料。木質(zhì)燃料元素分析如表2-1所示，其中元素硫的含量為僅在0%～0.02%之間，說明木質(zhì)廢料燃燒產(chǎn)生的煙氣中幾乎二氧化硫產(chǎn)生;元素氮的含量在2.8%～3.6%之間，可通過適當(dāng)?shù)目刂茪饣癄t內(nèi)的燃燒溫度以及氧含量，達(dá)到氧化氮排放量近似為零。木質(zhì)廢料燃燒產(chǎn)生的煙氣通過高效除塵器后排出，煙氣的含塵濃度能較好的控制在200mg/L（符合國家標(biāo)準(zhǔn)）。木質(zhì)廢料燃燒后，產(chǎn)出的生物質(zhì)炭，可被日化行業(yè)再利用（如可制作蚊香），還能用于改善土壤（如用來做果園肥料）等用途。

木質(zhì)廢棄物燃燒氣化能夠有效的減少二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等多種大氣污染物的排放。對環(huán)境保護(hù)，減少大氣污染環(huán)境具有積極的作用，并具有明顯的社會(huì)效益。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

參考相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并充分考慮木質(zhì)燃料的特性，本文設(shè)計(jì)的木質(zhì)廢棄物燃燒氣化爐設(shè)備的系統(tǒng)如圖3-1所示。

生物氣化爐的系統(tǒng)主要組成包含[4]：上料傳送設(shè)備、儲料倉、進(jìn)料螺旋給料機(jī)、氣化爐本體、風(fēng)機(jī)、自控儀表、旋風(fēng)除塵設(shè)備。

上料傳送設(shè)備，用于木質(zhì)廢料的上料傳送，要充分考慮上料傳送的穩(wěn)定性，應(yīng)優(yōu)先選擇性能較為穩(wěn)定的皮帶式傳送機(jī);儲料倉，用于儲料，儲料倉應(yīng)有記料的功能，且至少能夠儲存6小時(shí)用量的木質(zhì)廢料，以確保燃燒能夠不間斷的連續(xù)進(jìn)行;燃料自動(dòng)連續(xù)進(jìn)料裝置，優(yōu)先選用調(diào)速電機(jī)控制，以確保進(jìn)料穩(wěn)定，且能夠根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)進(jìn)料量，在加料過程中就不容易出現(xiàn)臟、亂、差等不好的現(xiàn)象;氣化爐本體，氣化爐本體是整個(gè)系統(tǒng)的核心設(shè)備，燃料在該設(shè)備中高溫裂解、氣化，最終轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷氐纳镔|(zhì)可燃?xì)怏w;風(fēng)機(jī)，用于提供氣化所需要的空氣;自控儀表，相當(dāng)于人的大腦，是整個(gè)氣化系統(tǒng)的控制神經(jīng)，用來控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行、生產(chǎn)跟蹤、系統(tǒng)的故障報(bào)警與分析;高效的旋風(fēng)除塵裝置，避免了粉塵造成堵塞，還能處理生物質(zhì)燃?xì)?，確保干凈的燃?xì)膺M(jìn)入窯爐。

4.結(jié)語

本文充分考慮到木質(zhì)廢料的特性而設(shè)計(jì)的氣化系統(tǒng)，可為相關(guān)的氣化設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的思路以及參考。

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