生物質(zhì)氣化機(jī)組凈化裝置的設(shè)計

1、摘 要隨著化石燃料資源的日益減少以及在利用過程中對環(huán)境造成的巨大破壞，生物質(zhì)能的資源化利用正受到越來越多的重視。本文重點對燃燒后產(chǎn)生的粗燃?xì)膺M(jìn)行分析和處理，解決了原代產(chǎn)品秸稈氣出口溫度高、焦油含量高等問題,指出充分利用秸稈資源,加快應(yīng)用秸稈氣化技術(shù),對節(jié)省能源，保護(hù)環(huán)境,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。獲取氣化爐凈化裝置運(yùn)行的基本性能參數(shù)，并參考相關(guān)文獻(xiàn)和經(jīng)驗，設(shè)計和改進(jìn)了凈化裝置，并通過試驗與理論分析相結(jié)合的方式，開展氣化爐主要技術(shù)性能和凈化裝置多重性的性能試驗研究。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：凈化；除焦；除塵；AbstractAs fossil fuel resources are becoming r

2、arer, and the use of environmentally significant damage biomass energy reclamation, the use is being more and more attention. the key to the combustion of gas after an analysis and handle and solve the generation of products of export stalks out of the high temperature, the tar content of a tall, po

3、inted out that full use of resources, the stalks stalks gasification technology and applications to save energy and environment protection and realization of sustainable development of agriculture has great significance. For the purification gasification of basic parameters for performance and refer

4、ence to the relevant documents and experience, design and improve the purification, and pass the test and analysis of the integration of theory, in the main technical performance gasification and purification system multiple performance of the pilot study.Keywords: purification; decoking; dust remov

5、al;目 錄摘 要.IABSTRACT .II目 錄.III前 言.11.生物質(zhì)資源.31.1 生物質(zhì)的基本概念.31.2 研究的背景.41.3 生物質(zhì)能的利用狀況.62.生物質(zhì)氣化集體供氣系統(tǒng).82.1 氣化站的設(shè)計.82.2 室外燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計.102.3 室內(nèi)燃?xì)庀到y(tǒng)的設(shè)計.123.氣化機(jī)組凈化裝置的研究.123.1 燃?xì)鈨艋哪康囊饬x.123.2 燃?xì)鈨艋椒ǚ诸?143.3 除塵.153.4 除焦油.223.5 除水分.273.6 秸稈氣的冷卻.284.有關(guān)于凈化裝置的選擇.295.風(fēng)機(jī)的選擇.326.結(jié)論與建議.346.1 結(jié)論.346.2 建議.35致 謝.36參考文獻(xiàn).37前前

6、 言言生物質(zhì)所蘊(yùn)藏的能量是相當(dāng)驚人的，根據(jù)生物學(xué)家估計，地球上每年生長的生物質(zhì)能總量約 14001800 億噸（干重） ，相當(dāng)于目前世界總能的 10 倍。我國的生物質(zhì)能也極為豐富，例如去年的秸稈量約 6.5 億噸，到現(xiàn)今將達(dá)到 7.26 億噸，相當(dāng)于 5 億噸標(biāo)煤。柴薪和林業(yè)廢棄物數(shù)量也很大，林業(yè)廢棄物（不包括碳薪林） ，每年約達(dá) 3700 立方米，相當(dāng)于 2000 萬噸標(biāo)煤。而隨著農(nóng)業(yè)和林業(yè)的發(fā)展，特別是隨著速生炭薪林的開發(fā)推廣，我國的生物質(zhì)資源將越來越多，是非常大的開發(fā)和利用潛力。從環(huán)境效益上看，利用生物質(zhì)可實現(xiàn)二氧化碳的零排放，從根本上解決能源消耗帶來的溫室效應(yīng)問題。隨著全球環(huán)境問題的日

7、益嚴(yán)重，發(fā)達(dá)國家主要關(guān)心的是生物質(zhì)能對減少二氧化碳排放上的作用，加上發(fā)展速生能源作物有利于改善生態(tài)環(huán)境，不會遺留有害物質(zhì)或改變自然界的生態(tài)平衡，對今后人類的長遠(yuǎn)發(fā)展和生存環(huán)境有重要意義，所以國際上先進(jìn)國家大都把生物質(zhì)能利用技術(shù)作為一種重要的能源技術(shù)來發(fā)展，對生物質(zhì)能的研究越來越重視。我國生物質(zhì)資源大量的浪費(fèi)和農(nóng)村商品能源需求逐年增大的局面，已經(jīng)引起了政府和社會的關(guān)注。在我國絕大多數(shù)居住在廣大鄉(xiāng)村和小城鎮(zhèn)農(nóng)民，能源消耗在以上主要是直接燃燒生物質(zhì)能源產(chǎn)生的，而且越往西部地區(qū)生物質(zhì)能源所80%消耗的比例越占越大。在經(jīng)濟(jì)落后的偏遠(yuǎn)地區(qū)生物質(zhì)能更是農(nóng)村居民的主要能源。開發(fā)研究高效的家用生物質(zhì)氣化爐，以向

8、用戶供應(yīng)炊事燃?xì)猓救∨r(nóng)業(yè)為主要目的。以分散的用戶對應(yīng)分散的資源為方法。對提高偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村居民的生活水平，尋求生物質(zhì)資源利用的新模式，改變農(nóng)村燃料結(jié)構(gòu)，改進(jìn)農(nóng)民炊事方式，對消除污染，減少有害氣體的排放有重要的意義。生物質(zhì)燃燒是傳統(tǒng)的利用方式，但是熱效率低下，而且勞動強(qiáng)度大，污染嚴(yán)重。通過生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)可以高效地利用生物質(zhì)能源，生產(chǎn)各種清潔燃料，替代煤炭、石油、天然氣等燃料；還可用來生產(chǎn)電力，減少對礦物能源的依賴，保護(hù)國家能源資源，減輕能源消費(fèi)給環(huán)境造成的污染。專家認(rèn)為，生物質(zhì)能源將成為未來持續(xù)能源的重要組成部分，到 2015 年，全球總能耗將有 40%來自生物質(zhì)能源。目前，世界各國在調(diào)

9、整本國能源發(fā)展戰(zhàn)略中，已把高效利用生物質(zhì)能擺在技術(shù)開發(fā)的一個重要地位，作為能源利用中的重要課題。目前歐洲生物質(zhì)能約占總能源消耗量的 2%，預(yù)計 15 年后將達(dá)到 15%?，F(xiàn)在指定的計劃要求到 2020 年，生物質(zhì)燃料將代替 20%的化石燃料。生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換與利用技術(shù)是我國今后一個時期可持續(xù)發(fā)展十大科技示范工程，是當(dāng)前農(nóng)村能源應(yīng)用領(lǐng)域的一個新突破，是改善和提高農(nóng)民生活條件的一場革命，是農(nóng)村能源利用開發(fā)史上的一個重要的里程碑。生物質(zhì)燃?xì)庑驴萍迹_創(chuàng)了農(nóng)村利用低品位生物質(zhì)資源供應(yīng)現(xiàn)代生活用氣的新事業(yè)，成為農(nóng)場一個新的經(jīng)濟(jì)增長點，符合我國國情。本技術(shù)的的開發(fā)和推廣應(yīng)用，對優(yōu)化農(nóng)村資源利用，消化大量農(nóng)業(yè)廢

10、棄物，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)民生活質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)場經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加快農(nóng)村小城鎮(zhèn)建設(shè)步伐，縮小城鄉(xiāng)差別，推進(jìn)農(nóng)村現(xiàn)代文明進(jìn)程，具有重要的社會經(jīng)濟(jì)意義。1.生物質(zhì)資源1.1 生物質(zhì)的基本概念一切又生命的可以生長的有機(jī)物質(zhì)統(tǒng)稱為生物質(zhì)。它包括植物、動物和微生物。各種生物質(zhì)之間存在著相互依賴和相互作用的關(guān)系。生物質(zhì)對人類有著廣泛而重要的用途：用作食物；用作工業(yè)原料；用作能源；改善環(huán)境、調(diào)節(jié)氣候、保持生態(tài)平衡。生物質(zhì)能是指蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量，生物質(zhì)能是可再生能源，通常包括以下幾個方面：木材及森林工業(yè)廢棄物；農(nóng)業(yè)廢棄物；水生植物；油料植物；城市生活垃圾及工業(yè)廢棄物。從廣義上講，生物質(zhì)是植物通過光合作用生成的

11、有機(jī)物，綠色植物的光合作用是地球上最重要、規(guī)模最大的太陽能利用和轉(zhuǎn)換過程，地球上的 60 億人類、約200 多萬種生物的生命活動所需的食物和能量才能不斷得到供應(yīng)。這部分能量是太陽能的多種自然轉(zhuǎn)換形式中唯一可被儲存起來的。所以生物質(zhì)能是太陽能的一種。通過光合作用，把太陽能轉(zhuǎn)化為儲存在有機(jī)中的化學(xué)能。這些轉(zhuǎn)化儲藏的化學(xué)能正式一切生物和人類生存所必須的能量。由此可見，正是在太陽輻射能的推動下，通過光合作用，生物界中能量的生產(chǎn)者（綠色植物） 、消費(fèi)者（包括動物和人類）和分解者（微生物）的功能被有機(jī)地聯(lián)系起來，完成了自然界物質(zhì)和能量的代謝和循環(huán)，使生物不斷生長發(fā)育、自我更新、遺傳變異、繁衍發(fā)展。所謂生物

12、質(zhì)能，主要是把某些生物質(zhì)作為一種能源（而不是食物） ，設(shè)法將蘊(yùn)藏在其中的化學(xué)能盡量全部地、集中地釋放出來，以滿足人類對能源的需求?；谶@一獨特的形成過程，生物質(zhì)能既不同于常規(guī)的礦物能源，又有別于其他新能源，它兼有兩者的特點和優(yōu)勢，是人類最重要的可再生能源之一。其特點如下。生物質(zhì)能資源的最大性和普遍性。生物質(zhì)是一種到處都有的，普遍而廉價的能源，取材容易，生產(chǎn)過程簡單。生物質(zhì)能是一種理想的可再生能源。只要太陽輻射能存在，綠色植物的光合作用就不會停止，生物質(zhì)能救永遠(yuǎn)不會枯竭。生物質(zhì)能的清潔性。在可科學(xué)合理的使用下，生物質(zhì)能不但不會污染環(huán)境，而且還有益于環(huán)境。生物質(zhì)能在作為能源被利用的同時可實現(xiàn)二氧化

13、碳的“零排放” 。1.2 研究的背景國外生物質(zhì)氣化技術(shù)現(xiàn)狀國外生物質(zhì)氣化領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平的國家有瑞典、美國、意大利、德國等。目前，國外生物質(zhì)氣化裝置一般規(guī)模較大，自動化程度高，工藝較復(fù)雜，以發(fā)電和供熱為主，如加拿大摩爾公司 fMoore CanadaLtd1 設(shè)計和發(fā)展的固定床濕式上行式氣化裝置、加拿大通用燃料氣化裝置有限公司(Omnifuel Gasification System Limitred)設(shè)計制造的流化床氣化裝置、美國標(biāo)準(zhǔn)固體燃料公司(Standard SolidFuels Inc)設(shè)計制造的炭化氣化木煤氣發(fā)生系統(tǒng)、德國茵貝爾特能源公司 f Imbert Energietechn

14、ik GMBH)設(shè)計制造的下行式氣化爐一內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)等等，氣化效率可達(dá) 6090，可燃?xì)鉄嶂禐?2.510.4kJm。美國近年來在生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)方面有所突破，研制出了生物質(zhì)綜合氣化裝置一燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)成套設(shè)備，為大規(guī)模發(fā)電提供了樣板。國外生物質(zhì)氣化應(yīng)用情況主要為：生物質(zhì)氣化發(fā)電；生物質(zhì)燃?xì)鈪^(qū)域供熱；水泥廠供燃與發(fā)電并用的生物質(zhì)氣化站；生物質(zhì)氣化合成甲醇；生物質(zhì)氣化合成氨。與此同時，為滿足發(fā)展中國家農(nóng)村用能的需要，一些國家也研究了小型氣化設(shè)備。日本的 Jun Sakai 等人于 70 年代設(shè)計了一臺小型木炭煤氣裝置用于開動 4.4 kw 的汽油機(jī)并取得了成功。類似的裝置在菲律賓的Ce

15、ntral Luzon 大學(xué)(1977)，美國密執(zhí)安州立大學(xué)(1978)和泰國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)工程局(1980)相繼研制成功并逐步走向?qū)嵱没?。目前，?ThomasReed 和 Ron Larson 設(shè)計的木材增壓家用炊事氣化爐，適用于小木塊為原料，CO 排放量低，安全方便，宜于家用炊事。印度科學(xué)研究所研制的 IISc 小型氣化爐，用木塊和團(tuán)狀垃圾作為燃料，輸出熱功率 34kW，一次加料在爐內(nèi)可以連續(xù)反應(yīng) 2 h，進(jìn)一步降低了煙塵排放量。UTin Win 設(shè)計的稻殼戶用氣化爐對稻殼進(jìn)行高效無煙燃燒，并且，諸如土豆皮、菜葉、新鮮生物質(zhì)等廚房垃圾切碎均可以和稻殼一起參與氣化反應(yīng)。國內(nèi)生物質(zhì)氣化技術(shù)現(xiàn)狀從

16、 20 世紀(jì) 80 年代初開始，我國生物質(zhì)氣化技術(shù)一直受到政府和科技人員的重視，“七五”和“八五”期間取得了較大進(jìn)展。我國自行研制的集中供氣系統(tǒng)已進(jìn)入實用化試驗及示范階段，山東能源研究所研制的 XFF 系列秸稈氣化爐在農(nóng)村集中供氣應(yīng)用中獲得了一定的社會、經(jīng)濟(jì)效益；大連市環(huán)境科學(xué)設(shè)計研究院用研制的 Lz 系列生物質(zhì)干餾熱解氣化裝置建成了可供 l000 戶農(nóng)民生活用燃?xì)獾纳镔|(zhì)熱解加工廠。然而，目前的集中供氣系統(tǒng)普遍存在著所的“大馬拉小車”問題，即許多氣化工程欠戶現(xiàn)象嚴(yán)重，達(dá)不到設(shè)計要求的戶數(shù)，使生物質(zhì)氣化設(shè)備的利用率降低，并且焦油問題難以根絕，致使大型輸氣管網(wǎng)易堵塞，拆卸和清洗不方便， 氣化站運(yùn)

17、營和維護(hù)成本及難度都很高 ，燃?xì)獾臒嶂岛蜌饣瘡?qiáng)度依然偏低，不能充分滿足用戶使用要求。導(dǎo)致大部分氣化站開工率低，基本處于停產(chǎn)和半停產(chǎn)狀況。我國小型氣化爐的研究開發(fā)也在逐步發(fā)展，形成了多個系列的爐型，可滿足多種物料的氣化要求，在生產(chǎn)、生活用能、發(fā)電、干燥、供暖等領(lǐng)域得到利用。如中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院研制的 ND 系列生物質(zhì)氣化爐，用氣化產(chǎn)出氣烘干農(nóng)林產(chǎn)品，設(shè)備簡單，投資少，熱效率高，對于小型企業(yè)及個體戶有使用價值，其中 ND 一 600 型氣化爐已進(jìn)行較長時間的生產(chǎn)運(yùn)行，取得了一定效益；中科院廣州能源所，對上吸式生物質(zhì)氣化爐的氣化原理、物料反應(yīng)性能作了大量試驗，研制出 GSQ 型氣化爐；云南省研

18、制的 QL 一 50、60 型戶用生物質(zhì)氣化爐已通過技術(shù)鑒定并在農(nóng)村進(jìn)行試驗示范。1.3 生物質(zhì)能的利用狀況既然生物質(zhì)是一種巨大的資源，就應(yīng)該盡可能地加以利用。事實上人們也一直在尋找充分、有效地利用生物質(zhì)的新技術(shù)、新方法，多種生物質(zhì)能利用技術(shù)也陸續(xù)被研究開發(fā)出來，從目前來看，主要的技術(shù)種類分類為直接燃燒技術(shù)、物化轉(zhuǎn)換技術(shù)和生化轉(zhuǎn)換技術(shù)。直接燃燒技術(shù)直接燃燒大致可分爐灶燃燒、炕連灶及地炕燃燒技術(shù)、鍋爐燃燒、垃圾焚燒和成型燃料燃燒五種情況。爐灶燃燒是最原始的利用方法，一般適用于農(nóng)村或山區(qū)分散獨立的家庭用爐，它的投資最省，但效率最低，燃燒效率在 10%20%左右?？贿B灶及地炕燃燒技術(shù)較爐灶燃燒效率有

19、所提高，可達(dá) 30%，也是目前北方農(nóng)村常用的技術(shù)。1996 年農(nóng)村地區(qū)直接燒掉的秸稈和薪柴為 4.25 噸，折 2 億多噸標(biāo)煤，占農(nóng)村生活能耗的60%，農(nóng)村總能耗的 32%，由此可看出農(nóng)林廢棄物是當(dāng)前中國農(nóng)村生活用能的主要燃料。鍋爐燃燒采用了現(xiàn)代化的鍋爐技術(shù)，適用于大規(guī)模利用生物質(zhì)，它的主要有點事效率高，并且可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。主要缺點是投資高，而且不適于分散的小規(guī)模利用，生物質(zhì)必須相對比較集中才能采用本技術(shù)。垃圾焚燒也是采用鍋爐技術(shù)處理垃圾，但由于垃圾的品位低，腐蝕性強(qiáng)，所以它要求的技術(shù)更高，投資更大。從能量利用的角度來講，它也必須規(guī)模較大才比較合理。成型燃料燃燒是把生物質(zhì)固化成型后再采用傳統(tǒng)

20、的燃煤設(shè)備燃用，主要優(yōu)點是采用的熱力設(shè)備是傳統(tǒng)傳統(tǒng)的定型產(chǎn)品，不必經(jīng)過特殊的設(shè)計或處理，主要缺點是運(yùn)行成本高，所以它比較適合企業(yè)對原有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造時，在不重復(fù)投資的前提下，以生物質(zhì)代替煤，以達(dá)到節(jié)能的目的，或應(yīng)用于對污染要求特別嚴(yán)格的場所。物化轉(zhuǎn)換技術(shù)物化轉(zhuǎn)換技術(shù)包括三個方面：是干餾技術(shù)；是氣化制生物質(zhì)燃?xì)猓皇菬峤庵粕镔|(zhì)油。干流技術(shù)主要目的是同時生產(chǎn)生物質(zhì)炭和燃?xì)猓梢园涯芰棵芏鹊偷纳镔|(zhì)轉(zhuǎn)化為熱值較高的固定炭或氣，炭和燃?xì)饪煞謩e用于不同用途。有點是設(shè)備簡單，可以生產(chǎn)炭和多種化工產(chǎn)品，缺點是利用率較低，而且適用性較小，一般只適用于木質(zhì)生物質(zhì)的特殊利用。生物質(zhì)熱解氣化是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃

21、氣的技術(shù)，根據(jù)技術(shù)路線的不同，可以是低熱值氣，也可以是中熱值氣。它的主要優(yōu)點是生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)夂?，利用效率較高，而且用途廣泛，如既可以用作生活煤氣，也可以用于燒鍋爐或直接發(fā)電。主要缺點是系統(tǒng)復(fù)雜，而且由于生成的燃?xì)獠槐阌趦Υ婧瓦\(yùn)輸，必須有專門的用戶或配套的利用設(shè)施。熱解制油是通過熱化學(xué)方法把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料的技術(shù)，它的主要有點是可以把生物質(zhì)制成油品燃燒，作為石油產(chǎn)品替代品，用途和附加值大大提高，主要缺點是技術(shù)復(fù)雜，目前的成本仍然太高。生化轉(zhuǎn)換技術(shù)生物轉(zhuǎn)換技術(shù)主要是以厭氧消化和特種酶技術(shù)為主。沼氣發(fā)酵是有機(jī)物質(zhì)（為碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等）在一定溫度、濕度、酸堿度和厭氧條件下，經(jīng)過沼氣菌

22、群發(fā)酵，生成沼氣，消化液和消化污泥（沉渣）。這個過程就是沼氣發(fā)酵或厭氧消化。它包括小型的農(nóng)村沼氣技術(shù)和大型的厭氧處理污水工程。它的主要優(yōu)點是提供的能源形勢為沼氣非常潔凈，具有顯著的環(huán)保效益，主要缺點是能源產(chǎn)出低，投資大，所以比較適宜于以環(huán)保為目標(biāo)的污水處理工程或以有機(jī)易腐物為主的垃圾的堆肥過程。利用生物技術(shù)把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇的主要目的是制取液體燃料，它的主要優(yōu)點可以使生物質(zhì)變?yōu)榍鍧嵢剂?，拓寬用途，提高效率，主要缺點是轉(zhuǎn)換速度太慢，投資較大，成本相對較高。2.生物質(zhì)氣化集體供氣系統(tǒng)2.1 氣化站的設(shè)計氣化站包括原料儲存與加工、站房、氣化機(jī)組、燃?xì)馀潘蜋C(jī)、儲氣裝置和站內(nèi)管路系統(tǒng)。氣化站是散發(fā)可燃?xì)?/p>

23、體、灰塵，且有一定噪音的地方，所以宜將其布置在村、鎮(zhèn)生活區(qū)及主要建筑物夏季最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，且一般布置在村外。站區(qū)的大小要因地制宜，要充分利用農(nóng)村閑置不用的土地，既要考慮各防火間距的要求，又要盡量節(jié)約土地，因此，站內(nèi)各設(shè)施要合理布局。其防火間距應(yīng)符合下列規(guī)定：燃?xì)馍a(chǎn)車間與民宅的防火間距不小于 25 米；燃?xì)馍a(chǎn)車間與集中儲料場的防火間距不小于 15 米；燃?xì)馍a(chǎn)車間與氣柜的防火間距不小于 10 米；氣柜與集中儲料的防火間距不小于 25 米；氣柜與民宅的防火間距不小于 25 米；集中儲料場與民宅的防火間距不小于 30 米。原料儲存生產(chǎn)燃?xì)馑枰纳镔|(zhì)原料，根據(jù)當(dāng)?shù)貓龅貤l件可集中儲氣，也可

24、以分散儲氣。設(shè)置集中儲料場時，儲料場與氣柜、站房之間應(yīng)設(shè)置高度不小于 2 米的非燃燒實體圍墻，儲料場的地面標(biāo)高應(yīng)比周圍地面高 100MM。原料消耗量按 3kg/天戶計算。原料保存應(yīng)保證通風(fēng)、干燥、不發(fā)生霉?fàn)€，原料總儲量應(yīng)比全年原料消耗量多 20%。氣化站應(yīng)設(shè)置能保存不小于 7 天消耗量的干料棚，干料棚與生產(chǎn)車間之間應(yīng)有隔墻。燃?xì)馀潘蜋C(jī)燃?xì)馀潘蜋C(jī)應(yīng)符合下列要求：a) 氣量應(yīng)按小時最大燃?xì)馍a(chǎn)量確定；b) 風(fēng)壓應(yīng)按制氣系統(tǒng)的最大阻力和儲氣柜的最高壓力的總和確定；c) 圍保證產(chǎn)氣負(fù)荷的穩(wěn)定性，撿一采用燃?xì)鈱Ｓ萌莘e式鼓風(fēng)機(jī)。燃?xì)馀潘蜋C(jī)必須密封良好，無燃?xì)庑孤?。d) 采用容積式燃?xì)馀潘蜋C(jī)，必須設(shè)置回流管

25、、回流閥、放空管、和放空閥。站房內(nèi)設(shè)備及站房內(nèi)管路站房內(nèi)設(shè)備位置應(yīng)符合下列要求：a) 便于上料、出灰和進(jìn)行設(shè)備維護(hù)；b) 操作崗位通風(fēng)良好，且與安全出口之間無通行障礙；c) 管道連接方便、整齊。站房內(nèi)應(yīng)設(shè)置下列儀表和安全裝置：a) 氣化爐出口和燃?xì)馀潘蜋C(jī)出口壓力檢測儀表；b) 燃?xì)饪扇汲煞謾z測儀表或火焰監(jiān)視器；c) 水泵出口壓力表；d) 冷卻器出口溫度檢測儀表；e) 燃?xì)馀潘蜋C(jī)與氣柜之間必須設(shè)置安全水封，保證氣柜內(nèi)氣體不倒流。 站內(nèi)燃?xì)夤艿缿?yīng)設(shè)置一定的坡度，其坡度不小于 0.003，在管道的最低處設(shè)放水閥，冷卻水系統(tǒng)管路應(yīng)加保溫層。站內(nèi)所有金屬設(shè)備、管道表面均應(yīng)防腐。貯氣柜貯氣柜是平衡用氣負(fù)荷

26、變化和保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定的重要設(shè)備，他通過鐘罩的浮起與落下來貯存和放出燃?xì)?，適應(yīng)用戶用氣量的變化，并在夜晚和白天炊事間歇時間供應(yīng)零散用氣，氣化機(jī)組間歇運(yùn)行，但整個系統(tǒng)不停頓的向用戶供氣。貯氣柜設(shè)計應(yīng)符合 HG20517 的規(guī)定。貯氣柜設(shè)計壓力應(yīng)保證灶前壓力和管網(wǎng)輸送阻力并留有余量，氣柜出入口管均需設(shè)置隔斷裝置。出入口管道最低處應(yīng)設(shè)排水閥，出入口管道的設(shè)計應(yīng)能防止氣柜地基下沉所引起的管道變形。氣柜上應(yīng)有指示標(biāo)記，充氣打到上限時能自動放散燃?xì)?。濕式氣柜水封的有效高度?yīng)不小于最大工作壓力的 1.5 倍，在寒冷地帶應(yīng)采取相應(yīng)的房東措施。氣柜防雷設(shè)計應(yīng)符合GB50057 的規(guī)定，按第一類工業(yè)建筑物防雷要求

27、進(jìn)行設(shè)計。做好貯氣柜的內(nèi)外防腐。根據(jù)戶內(nèi)用氣系統(tǒng)所選灶具耳釘壓力及管道總阻力損失，確定貯氣柜最低出口壓力。但貯氣柜最大出口壓力不得大于 400Pa，可滿足半徑我 1KM 以內(nèi)的輸送要求。氣化站安全防火要求氣化站內(nèi)的消防給水系統(tǒng)應(yīng)包括消防水池或其他水源，消防水池的容量應(yīng)不小于 20 立方米。氣化站內(nèi)應(yīng)設(shè)置小型干粉滅火器和其他簡易消防器材。小型干粉滅火器的設(shè)置數(shù)量如表中所示。注：小型干粉滅火器指 8kg 手提式干粉型、鹵代烷型滅火器氣化站區(qū)域內(nèi)不得設(shè)置于幾組運(yùn)行無關(guān)的易引起火災(zāi)的設(shè)備與建筑物，不得存放與機(jī)組運(yùn)行無關(guān)的易燃易爆的物品。氣化設(shè)備燃?xì)庖龉芘c氣柜之間應(yīng)有隔斷裝置，閥門前應(yīng)設(shè)放散管的高度要

28、求高出煤氣管道的設(shè)備 4 米，并離開地面不小于 10 米。燃?xì)馍a(chǎn)車間按建筑面積，每 50 平方米設(shè)置一個，但不應(yīng)少于 2 個貯氣柜集中貯料場2 個按建筑面積，每 80 平方米設(shè)置 1 個2.2 室外燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的功能是將燃?xì)夥峙涞较到y(tǒng)內(nèi)的每個用戶，并且保證穩(wěn)定的供氣壓力。農(nóng)村生物質(zhì)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的設(shè)計壓力和燃?xì)飧晒艿牟贾茫瑧?yīng)根據(jù)用戶的用氣量及其分布、地形地貌、棺材設(shè)備供應(yīng)條件、施工和運(yùn)行管理等因素，經(jīng)過多方案比較，擇優(yōu)選取技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的方案。單級低壓生物質(zhì)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)壓力不大于 5000pa。燃?xì)夤芫W(wǎng)是將燃?xì)夤┙o用戶的運(yùn)輸工具，由干管、支管、用戶引入管、室內(nèi)管道等組成，

29、干、支管是采用淺層直埋的方式埋設(shè)在地下。系統(tǒng)附件包括阻火器、排水器、閥門。室外低壓燃?xì)夤艿赖厣喜糠謶?yīng)采用鋼管，地下燃?xì)夤艿揽刹捎娩摴?、鑄鐵管或中高密度聚乙烯管，不如需使用軟質(zhì)聚乙烯管及硬質(zhì)再生塑料管。目前，實際工程中多采用高密度聚乙烯管。燃?xì)夤艿缿?yīng)埋設(shè)在土壤冰凍線以下，在管道的最低處設(shè)置集中水器，燃?xì)夤艿榔孪蚣鞯钠露炔恍∮?0.004。管道上的集水器和閥門均應(yīng)設(shè)置護(hù)井或護(hù)罩。燃?xì)夤艿来┰街饕傻罆r，宜埋設(shè)在套管或地溝內(nèi)，并應(yīng)符合以下要求：a) 套管直徑應(yīng)比燃?xì)夤艿乐睆酱?100MM 以上。套管或地溝兩端應(yīng)密封：在重要地段的套管或光耦端部宜安裝檢漏管；b) 套管端部距路堤坡腳距離不應(yīng)小于 1

30、.0 米；c) 燃?xì)夤艿酪舜怪贝┰焦?。地下燃?xì)夤艿缆裨O(shè)的最小覆土深度（路面至管頂）應(yīng)符合下列要求：a) 埋設(shè)在車行道下時，不得小于 0.8m；b) 埋設(shè)在非車行道下時，不得小于 0.6m；c) 埋設(shè)在水田下時，不得小于 0.8m；d) 埋設(shè)在庭院時，不得小于 0.6m。地下燃?xì)夤艿赖牡鼗藶樵翆?，凡可能引起不均勻沉降的地段，對其地基?yīng)進(jìn)行處理。2.3 室內(nèi)燃?xì)庀到y(tǒng)的設(shè)計室內(nèi)燃?xì)庀到y(tǒng)包括燃?xì)獗?、固定裝置、閥門、燃?xì)庠罹叩炔考?。燃?xì)庠罹弑仨毑捎媒斩捜細(xì)鈱Ｓ迷罹?。根?jù)燃燒理論，在燃?xì)庠钊紵氖侨細(xì)馀c空氣的混合物，要實現(xiàn)完全燃燒，熱值高的人氣需混合較多的空氣，而熱值低的燃?xì)庵兴幓旌仙倭康目諝?，因?/p>

31、，燃?xì)饪諝饣旌衔锏臒嶂挡]有太大的差別。例如：天然氣的熱值是秸稈燃?xì)獾?7 倍，但其混合氣的熱值僅比秸稈燃?xì)飧?23%。所以只要使用專門設(shè)計的灶具，使燃?xì)馀c空氣流量合理匹配，就能達(dá)到與液化氣、天然氣灶具相同的熱負(fù)荷，滿足炊事要求。用戶引入管的最小公稱直徑不小于 25mm，應(yīng)采用鍍鋅鋼管，不如需暗設(shè)，并且不得埋設(shè)在臥室、浴室、地下室、易燃易爆品德倉庫、有腐蝕性介質(zhì)的房間、煙道和進(jìn)風(fēng)道等地方，而應(yīng)設(shè)在廚房或走廊等便于檢修的非居住房間內(nèi)。燃?xì)庖牍艽┻^建筑物基礎(chǔ)、墻或管溝時，均應(yīng)設(shè)置在套管中，并應(yīng)考慮沉降的影響，必要時應(yīng)采取補(bǔ)償措施。套管與供氣管兩端用瀝青、麻油填實，然后用熱瀝青封口。室內(nèi)水平燃?xì)夤?/p>

32、道的鋪設(shè)坡度不小于 0.002。室內(nèi)燃?xì)夤艿缿?yīng)設(shè)置表前閥和灶前閥。3.氣化機(jī)組凈化裝置的研究3.1 燃?xì)鈨艋哪康囊饬x從生物質(zhì)氣化爐中生成的可燃?xì)怏w，稱做粗燃?xì)?，并不適合直接送給用戶。這是因為生物質(zhì)可燃?xì)獠⒉患儍舳呛须s質(zhì)的，或者是因為可燃?xì)獾臏囟忍?，而有時是這兩種情況都存在。生物質(zhì)可燃?xì)庵械碾s質(zhì)主要是固化雜質(zhì)、液體雜質(zhì)和少量的微量元素，如表所示：生物質(zhì)可燃?xì)庵泻械碾s質(zhì)雜質(zhì)種類典型成分可能引起的問題凈化辦法顆粒灰、焦炭、熱質(zhì)、顆粒磨損、堵塞氣固縮過濾水洗堿金屬鈉、鉀等化合物高溫腐蝕冷凝、吸附、過濾焦油各種芳香烴等堵塞、難以燃燒除焦、水洗氮化物主要是氨和 HCN形成 NO2 水洗 SCR

33、等硫氯HCL H2S腐蝕污染水洗化學(xué)反應(yīng)法固體雜質(zhì)是指灰分和維系的炭顆粒組成的混合物。根據(jù)所用原料的不同，灰粒的數(shù)量和大小各異（本設(shè)計中使用的是秸稈作為燃燒材料）。使用秸稈類原料時除了秸稈灰海量較高外，其它原料熱解后的炭結(jié)構(gòu)很弱也較輕，很容易被氣流攜帶。因此秸稈氣化后燃起中的固體雜質(zhì)量較大而且顆粒的直徑也很大，燃起中灰含量可能在每立方米數(shù)十克的數(shù)量級。液體雜質(zhì)主要是指常溫下能凝結(jié)的驕傲又和水分。水分的清除是容易的，因為水的流動性很好，而焦油冷凝后是粘稠的液體，容易粘附在物體的表面。焦油是成分十分復(fù)雜的產(chǎn)物，包含酚、萘、苯、苯乙烯等，根據(jù)氣化方式和原料的不同，燃?xì)庵械慕褂秃吭诿苛⒎矫讛?shù)克到數(shù)十

34、克的范圍內(nèi)。由于焦油的產(chǎn)量很小，難以提純利用，而且它們會與水、灰結(jié)合在一起，沉積在氣化設(shè)備、管道、閥門、燃?xì)庠O(shè)備等部位，影響系統(tǒng)的運(yùn)行?？傮w危害有如下幾種。（1） 焦油占秸稈氣總能量的 5%左右，在低溫下難以同秸稈氣一道被燃燒利用，民用時大部分焦油被浪費(fèi)掉。（2） 焦油在低溫下凝結(jié)，容易和誰、炭顆粒、灰分等雜志結(jié)合在一起，堵塞輸氣管道，卡死閥門、抽氣機(jī)轉(zhuǎn)子、腐蝕金屬。（3） 焦油難以完全燃燒，并產(chǎn)生炭黑等顆粒，對燃?xì)饫迷O(shè)備如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等損害相當(dāng)嚴(yán)重。（4） 焦油及其燃燒后產(chǎn)生的氣味對人體有害?？傊?，生物質(zhì)粗燃?xì)獾木A石生物質(zhì)氣化燃?xì)馐褂眠^程中必不可少的一個環(huán)節(jié)。燃?xì)鈨艋囊话懔鞒淌窍仍?/p>

35、燃?xì)鉁囟蕊@著下降的前先脫除灰塵和炭等固體雜質(zhì)，然后逐步脫除加油和水分，在脫除焦油和水分的同時氣體的溫度也隨之降到常溫，這是因為脫除焦油和水分時多半采用了冷卻工藝。3.2 燃?xì)鈨艋椒ǚ诸惞I(yè)上，氣態(tài)非均一系的分離方法一般可歸納為四大類：機(jī)械力分離，靜電分離，過濾分離，濕洗分離。重力沉降器的結(jié)構(gòu)最簡單，造價低，但氣速較低，使設(shè)備很龐大，而且只能分離 100m 以上的粗顆粒。若利用慣性效應(yīng)使顆粒從氣流中分離出來，就可大大提高氣流速度，使設(shè)備緊湊，這便是慣性沉降或動力沉降，?？勺鳛楹瑝m量高的氣體預(yù)處理之用。若再使用氣流作告訴旋轉(zhuǎn)，則顆?？墒艿綆浊П队谥亓Φ碾x心力，所以可分離 10m 左右的細(xì)粒，高效

36、的還可將 5m 的細(xì)粒分離出來，這就是各種旋風(fēng)分離器。這些靠機(jī)械力分離氣態(tài)非均一系的分離器，總的講，結(jié)構(gòu)都較簡單，能在高壓高溫等十分苛刻的條件下操作，造價又不高，維護(hù)管理簡單可靠，所以應(yīng)用最為廣泛。但要分離 5m 以下的微粒，這類分離器就無能為力了。濕法分離器是使氣態(tài)非均一系氣流穿過液層或液膜、液滴時，其中的顆粒粘附在液體上而被分離出來。工業(yè)上常用的形式有:鼓泡塔、噴淋塔、填料塔、文氏管洗滌器等。它們可分離 15m 的細(xì)粒，效率高而可靠，只是氣體內(nèi)要夾帶液霧，而且只能在較低溫度下使用，設(shè)備較大，還要有龐大的液體回收及循環(huán)系統(tǒng)，所以應(yīng)用的范圍不廣。過濾分離可將 0.11m 的微粒有效地捕集下來，

37、是各種分離方法中分離效果最高而且穩(wěn)定的一種。只是濾速不高，設(shè)備龐大，并且排料清灰也是個不易處理好的難題。過濾器在工業(yè)上常用于末級分離器等要求較高的場合，它有多種織物過濾器，近年來還發(fā)展了各種顆粒層過濾器，并向高溫應(yīng)用發(fā)展，其應(yīng)用范圍在日益擴(kuò)大。靜電分離對 0.011m 微粒有很好的分離效果，但要求顆粒的比電阻值在 10 四次方到 210 十次方所含顆粒濃度一般在 30g/立方米以下為宜。由于設(shè)備造價較高，操作管理的要求較高，所以大型電站采用此類分離器是較為合適的。熱除塵是在有溫度梯度的條件下實現(xiàn)的。在溫度梯度場內(nèi)，顆粒受到熱致遷移力作用，可從高溫側(cè)移向低溫側(cè)。在實驗室內(nèi)應(yīng)用此原理可做成熱沉降器

38、來采樣分析，但尚未用到工業(yè)上。對各類分離設(shè)備進(jìn)行綜合評價是很困難的，需要因地制宜，沒有一定之規(guī)。3.3 除塵生物質(zhì)燃?xì)獾某龎m主要是想除去殘留在生物質(zhì)燃?xì)庵械幕壹凹?xì)微炭顆粒，采用的方法通常有兩種：即干法除塵及濕法除塵。 1.干法除塵干法除塵的特點是從秸稈氣中分離出的粉塵，保持了原有溫度且保持干爽，不與水分混合。干法除塵又分為機(jī)械力除塵和過濾除塵。(l)機(jī)械力除塵。機(jī)械力除塵是利用慣性效應(yīng)使顆粒從氣流中分離出來。其除塵效果同氣流的流動速度密切相關(guān)，氣流速度越高分離效果越好，所分離的塵粉的粒度就越小，但機(jī)械力除塵可除塵粉的最小粒度是 5m。最常見的機(jī)械力除塵設(shè)備是旋風(fēng)除塵器a.旋風(fēng)分離除塵器。旋風(fēng)分

39、離除塵器是應(yīng)用最廣，也是最有效的除塵設(shè)備。旋風(fēng)除塵器的具體形式也很多，從分離顆粒的方式可分為切流式及旋流式兩種，在生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中均采用前者，即切流式旋風(fēng)分離除塵器。需凈化的生物質(zhì)燃?xì)馔ㄟ^連接管沿切線方向進(jìn)人旋風(fēng)分離器的圓筒部分。氣體在旋風(fēng)分離中具有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。懸浮在生物質(zhì)燃?xì)庵械幕曳?、炭顆粒等粒子靠離心力的作用被拋向器壁。粒子由于與器壁的摩擦而失去其活動力，且受重力的作用而落至旋風(fēng)分離器底部的圓錐部分。塵粒可以從旋風(fēng)分離的底部的排放孔定期排出。已除塵的生物質(zhì)燃?xì)馔ㄟ^位于旋風(fēng)分離器中心線上的排氣管道排出。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時固體顆粒產(chǎn)生的離心力大小與顆粒直徑、運(yùn)動速度和旋轉(zhuǎn)半徑有關(guān)，由下式表示 F= mv

40、v/R式中 F離心力，N; m顆粒質(zhì)量，g v旋轉(zhuǎn)速度，m/s; R旋轉(zhuǎn)半徑，m。由上式可以看出，離心力與顆粒的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度的平方成正比，與旋轉(zhuǎn)半徑成反比。因此旋風(fēng)除塵器對大顆?；覊m有比較高的除塵效率，一般用來分離數(shù)十微米以上直徑的灰塵。提高旋風(fēng)除塵器效率的有效方法是提高氣流旋轉(zhuǎn)的速度，但除塵器的阻力也與氣流速度成平方關(guān)系，提高除塵效率的同時也提高了除塵器的阻力，增加了氣化系統(tǒng)的動力消耗。當(dāng)塵粉的粒速越大，塵粉的密度越大一級氣體中粉塵的初濃度越高時，氣體的除塵程度也就越高。由觀察證明。如果塵粉粒子不小于 l00m 時，可達(dá)到除塵效果最高。當(dāng)氣體中存在著較小的粒子時，塵粉的濃度越高，則從氣體中

41、把這些較小的粒子除去效果也就越好，這是由于小粒子被大粒子吸附的緣故。在旋風(fēng)分離器中，氣體的除塵與氣體進(jìn)人旋風(fēng)分離器內(nèi)的速度大小有關(guān)。最適宜的進(jìn)口速度對于不同構(gòu)造的旋風(fēng)分離器來說是不同的，一般在 15 20m/s 范圍內(nèi)變動。當(dāng)速度小于最適宜速度時，會惡化塵粒從氣體中的沉降，而大于最適宜速度時，則已在旋風(fēng)分離器內(nèi)沉降下來的塵粒又會被氣流帶走。最后，旋風(fēng)分離器的直徑越小，氣體的除塵就越完善。在保持氣體最適宜速度條件下，直徑減小可使氣體的轉(zhuǎn)數(shù)增加。影響旋風(fēng)除塵器工作性能的主要因素有：外旋風(fēng)殼的直徑和高度；內(nèi)筒的直徑和插人外殼的長度；人口管的截面積和高寬比例；錐體的長度和與直筒長度的比例；人口蝸殼導(dǎo)流

42、器的形狀和尺寸。一般地說，旋風(fēng)分離器的阻力大是其主要缺點。阻力是由離心力的阻力、氣層的摩擦、氣流的撞擊及器壁的摩擦等組成的，其中，離心力的阻力最大。目前還沒有計算旋風(fēng)分離器的足夠可靠的比較簡單的方法，由于旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)型式及尺寸繁多，它們對性能的影響又相當(dāng)大，所以旋風(fēng)分離器的設(shè)計一般都是依據(jù)已有的經(jīng)驗，先選定結(jié)構(gòu)型式尺寸，再計算性能(主要是效率及壓降)。若達(dá)不到所需性能要求，則需重新選型或調(diào)整有關(guān)尺寸，重算其性能，如此直到滿足所需性能為止。具體設(shè)計方法，主要有兩類:一類是以平衡軌道理論為基礎(chǔ)，取名為“BMS 法” ；另一類是以橫混模型的邊界層分離理論為基礎(chǔ)，取名為“LL”法，由于公式比較復(fù)雜

43、這里不能詳細(xì)介紹，只能給出幾種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計旋風(fēng)分離器的尺寸關(guān)系。為了提高除塵效果，實際上常常使用多個旋風(fēng)分離器，它們并聯(lián)或串聯(lián)。串聯(lián)時的除塵效果要比并聯(lián)時的好，但卻增大了除塵器的氣體阻力。b.慣性除塵器。當(dāng)氣流方向轉(zhuǎn)變時，質(zhì)量較大的顆粒受慣性力作用，沿與氣流方向不同的軌跡運(yùn)動，從氣流中分離出來?；谶@樣的原理，慣性除塵器在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。氣流轉(zhuǎn)向時灰粒受到的離心力與治療和速度的平方成正比，與旋轉(zhuǎn)半徑成反比。因此粉塵粒徑越大，氣流速度越高，慣性除塵器的效率越高。常見的慣性除塵器的形式如圖 3-3 所示。這幾種形式都是通過管路折轉(zhuǎn)或設(shè)置某種障礙物使氣流轉(zhuǎn)向來分離粉塵。慣性除塵器效率不高，一般只

44、有 70%以下，只對 20-30pLm 以上粒徑的顆粒有較高的效率。但它的壓力損失較小，只有100500Pa，而且結(jié)構(gòu)簡單，可以利用燃?xì)獍l(fā)生系統(tǒng)中管路的折轉(zhuǎn)方便地布置。 圖 3-3 慣性除塵器(2)過濾除塵。過濾除塵是利用多孔體，從氣體中除去分散的固體顆粒。過濾時，由于慣性的碰撞、攔截、擴(kuò)散以及靜電、重力的作用，使懸浮于氣體中的固體顆粒沉積于多孔體表面或容納于多孔體中。過濾除塵可將 10.lum 的微粒有效地捕集下來，是各種分離方法中效率最高而且最穩(wěn)定的一種。只是濾速不能高，設(shè)備較龐大，排料清灰也是個不易處理好的難題。過濾器一般用于末級分離。常見的過濾除塵設(shè)備是顆粒層過濾器和袋式除塵器。 顆粒

45、層過濾器。顆粒層過濾器結(jié)構(gòu)簡單，在一個筒體中裝上顆粒濾料就構(gòu)成過濾器。影響顆粒層過濾器性能的主要因素是顆粒大小、過濾速度和顆粒層厚度。顆粒較小，過濾速度和過濾層厚度加大，除塵效率提高，但阻力也明顯加大。一般設(shè)計的顆粒層過濾器的效率可達(dá) 99%，壓力損失為 800 一 1200Pa。在過濾過程中，顆粒層內(nèi)積存的粉塵也起過濾作用。在一個運(yùn)行周期內(nèi)，隨著時間的增加，除塵效率不斷提高，但提高的速度越來越慢，同時阻力也增加。經(jīng)過一段時間運(yùn)行后，阻力增加到一定值，就必須采用機(jī)械方法清除濾料中的雜質(zhì)。在生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中常用更為簡單的方式，即使用現(xiàn)場易得的顆粒狀生物質(zhì)原料如稻殼、木屑等作為濾料，稱做生物質(zhì)過濾

46、器。生物質(zhì)過濾器是生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中比較有效的，且比較經(jīng)濟(jì)實用的凈化設(shè)備。當(dāng)氣體通過濾料時，氣體中的雜質(zhì)、微細(xì)炭顆粒、水分、焦油等，被過濾器濾料的多孔體表面吸附，從氣體中分離出來。生物質(zhì)過濾器的濾料可在吸附飽和更換后放回氣化爐中氣化，減少二次污染。生物質(zhì)過濾器有以下幾個特點。a.除塵效率高，總除塵效率一般為 98%99.9%，只要設(shè)計和操作正常一般不難達(dá)到 99%。b.適應(yīng)性廣。c.處理氣體量、氣體溫度和人口含塵濃度等的波動對效率影響不如其他除塵設(shè)備敏感。d.如除塵效率或分級效率不足，可以采用通過向床層中添加細(xì)粒料或增加床層厚度的方法提高其效率，簡單易行。e.濾料來源廣，價格便宜，可以就地取材或

47、使用生產(chǎn)物料，而且不用水，設(shè)備阻力中等。在生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中所采用的生物質(zhì)過濾器通常為固定床多層過濾器，并且有水平床層和垂直床層兩種形式。袋式除塵器。袋式除塵器越來越廣泛地用在工業(yè)除塵和回收小顆粒產(chǎn)品的場合，其簡單的結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所示。在外殼中有很多織物做成的袋子，含塵氣流由袋子外側(cè)流人內(nèi)側(cè)外濾式，見圖 3-4 (a) ，或由內(nèi)側(cè)流向外側(cè)內(nèi)濾式，見圖3-4 (b)，穿過織物時濾去灰塵。市面上有各種不同材料和編織方式的工業(yè)濾布供選擇。袋式除塵器的效率很高，可以有效地濾去。0.1m 以上的細(xì)小塵粒，效率可達(dá) 99%.袋式除塵器的設(shè)計阻力一般在 300 -1200Pa 范圍內(nèi)。隨著運(yùn)行，阻力上升到

48、一定值時，需要清除織物表面的灰塵，常用的清除方法是脈沖氣流反吹或機(jī)械振打。 圖 3-4 袋式除塵器 左邊為(a)外濾式 右邊為(b)內(nèi)濾式帶氣流反吹或機(jī)械振打的袋式除塵器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且這種除塵器對濕度敏感，焦油翻附以后很難清除，因此較少在生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中使用。但如果此設(shè)備布置在燃?xì)鈿饣鞒隹诘母邷囟?，則不失為一種徹底清除固體雜質(zhì)的方法。2.濕法除塵 濕法除塵是利用液體(一般是水)作為捕集體，將氣體中的雜質(zhì)捕集下來，其原理是當(dāng)氣流穿過液層、液膜成液滴時，其中的顆粒就粘附在液體上而被分離出來。濕法除塵的關(guān)鍵在于氣液兩者的充分接觸，其方法很多，可以使液體霧化成細(xì)小液滴，可以將氣體鼓泡進(jìn)人液體內(nèi)，

49、可以是氣體與很薄的液膜接觸，還可以是這幾種方法的綜合應(yīng)用。濕法除塵中常用的設(shè)備有鼓泡塔、噴淋塔、填料塔、文氏管洗滌器等。由于濕法除塵的設(shè)備種類較多，在這里只介紹幾種生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中常用的設(shè)備。（1） 噴淋塔。幾乎所有的生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中都有使用噴淋塔來凈化生物質(zhì)燃?xì)?，因此，噴淋塔是生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中最常用的也是最重要的設(shè)備。之所以如此重要是因為噴淋塔的作用不是單一的而是多樣的，它既可以除塵，除焦油，也可以冷卻生物質(zhì)燃?xì)狻娏芩譃闊o填料噴淋塔和有填料噴淋塔兩種.目前應(yīng)用在秸稈氣化系統(tǒng)中的噴淋塔也不是簡單的噴淋塔，而是經(jīng)過各種改變的不盡相同的組合式噴淋塔。絕大多數(shù)的噴淋塔為圓形截面，方形的很少。被冷

50、卻的氣體從下面(也有少數(shù)不同結(jié)構(gòu)的噴淋塔從上面)送入，噴淋水則由上面送入。這樣就形成了水和氣體的相對流動。含雜質(zhì)氣體在由下至上流動過程中，經(jīng)過一排排向下噴淋的液滴，液滴可以捕捉氣體中的雜質(zhì)，并冷卻氣體，從而達(dá)到除塵、冷卻目的。噴淋塔在生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中可以出去氣體中的灰分、炭顆粒、焦油、并且冷卻燃?xì)?。?）文氏管洗滌器。文氏管洗滌器是另一種濕法去除塵設(shè)備，當(dāng)含塵氣體通過文氏管的縮徑，使氣體的流動速度增加。由于氣體流速增加使得文氏管內(nèi)的壓力降低，從而使管外的液體通過小孔被吸入到管內(nèi)，同時液體被霧化成細(xì)小液滴，吸附塵粒子。很適合用于處理粘性粉體。一般情況下，氣體經(jīng)過文氏管加速后，流速應(yīng)控制在 601

51、20m/s。(3)噴射洗滌器。噴射洗滌器也是生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中常用的燃?xì)鈨艋b置，洗滌水由噴嘴霧化成細(xì)水滴，與粗燃?xì)馔蛄鲃樱珒烧唛g有相當(dāng)高的速度差。在向下流動的過程中，氣流首先加速，然后又減速，以增強(qiáng)與液滴的接觸。最后進(jìn)人水分離箱后，速度大大減緩，使攜帶了灰粒和焦油的液滴從氣體中分離出來噴射洗滌器可以有效地脫除 1m 以上的雜質(zhì)顆粒，設(shè)計合理時效率可達(dá)95%-99%，缺點是壓力損失較大，需要消耗較多動力，因為噴射器喉部氣體流速在30m/s 以上時，才能獲得良好的洗滌效果。噴射洗滌器的阻力一般在 1600-3000Pa，有時可高達(dá) 5000Pa,為提高分離效率，在水分離箱中應(yīng)設(shè)置必要的氣水分離

52、部件，如擋板、篩網(wǎng)或?qū)ｉT設(shè)計的分離器(4)沖擊(水浴)式分離器。沖擊(水浴)式分離器的結(jié)構(gòu)簡單，主要部件有外殼、噴管和擋水板。分離器下部保持相對靜止的水位，燃?xì)庖暂^大的速度通過噴管，對水層產(chǎn)生沖擊后，折返向上。燃?xì)庵械墓腆w和液體雜質(zhì)一部分由于慣性的作用進(jìn)入水層，另一部分與沖擊濺起的水滴和氣泡混合，進(jìn)一步得到分離。擋水板(或其他形式的氣水分離部件)的作用是從氣體中分離水滴和氣泡根據(jù)燃?xì)鈨艋囊?，可以選擇將噴管的端部布置在水面以上或插人水中。噴管在水面以下時，主要是沖擊作用，對大的顆粒有效，對細(xì)顆粒分離效率較低。噴管插入水中時，沖擊和淋浴同時發(fā)生作用，但阻力較大。影響沖擊(水浴)分離器效率的主要

53、因素有氣體流速和噴管與水面的相對位置。提高流速和增加插人深度有利于提高凈化效率，但壓力損失也明顯地增加。一般氣體流速的選取范圍為 5-14m/s,噴管端部與水面的相對位置為-100 一+50mm(負(fù)值表示插人水中)，相應(yīng)分離效率為 93%-98%,阻力為 600 一 1200Pa。沖擊(水浴)分離器的突出優(yōu)點是耗水少，一般為 0.1-0.3L/m3，遠(yuǎn)低于其他濕式凈化器，因此降低了污水處理的負(fù)擔(dān)。實際上生物質(zhì)燃?xì)庵泻械乃掷淠笞阋匝a(bǔ)充耗水，但要采取措施，保持水層的溫度不要升高以使燃?xì)庵兴帜Y(jié)。3.4 除焦油生物質(zhì)氣化的目標(biāo)是得到盡可能多的可燃?xì)怏w產(chǎn)物，但在氣化過程中，焦炭和焦油都是不可避

54、免的副產(chǎn)物。其中由于焦油在高溫時呈氣態(tài)，與可燃?xì)怏w完全混合，而在低溫時(一般低于 200 度)凝結(jié)為液態(tài)，所以其分離和處理更為困難，特別是在燃?xì)庑枰禍乩玫那闆r(如燃?xì)庥糜诩彝セ騼?nèi)燃機(jī)發(fā)電時)下，問題更加突出。焦油的存在對氣化有多方面的不利影響，首先它降低了氣化效率，氣化中焦油產(chǎn)物的能量一般占總能量的 50%-150%，這部分能量是在低溫時難以與可燃?xì)怏w一道被利用，大部分被浪費(fèi)，其次焦油在低溫時凝結(jié)為液態(tài)，容易和水、焦炭等結(jié)合在一起，堵塞送氣管道，使氣化設(shè)備運(yùn)行發(fā)生困難。另外，凝結(jié)為細(xì)小液滴的焦油比氣體難以燃燼，在燃燒時容易產(chǎn)生炭黑等顆粒。對燃?xì)饫迷O(shè)備，如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等損害相當(dāng)嚴(yán)重，大

55、大降低了氣化燃?xì)獾睦脙r值。所以針對氣化過程產(chǎn)生的焦油，采取辦法把它轉(zhuǎn)化為可燃?xì)?，既提高氣化效率，又降低燃?xì)庵薪褂偷暮?，提高可燃?xì)怏w的利用價值，對發(fā)展和推廣生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)具有決定性的意義。1.焦油的特點在生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)換中，焦油的數(shù)量主要決定于轉(zhuǎn)換溫度和氣相停留的時間，與加熱速率也密切相關(guān)。對一般生物質(zhì)而言，在 500 度左右時焦油產(chǎn)物最多，高于或低于這一溫度焦油都相應(yīng)減少，而在同一溫度下，氣相停留時間越長，意味著焦油裂解越充分。所以隨著氣相停留時間的增加，焦油產(chǎn)量會相應(yīng)地減少。焦油成分非常復(fù)雜，可以分析到的成分有 100 多種，另外還有很多難以確定，而主要成分不少于 20 種，大部分是苯的

56、衍生物及多環(huán)芳烴，其中海量大于 5%的有大約 7 種，而且在高溫下很多成分會被分解。所以隨著溫度的提高，焦油含量中成分的數(shù)量越來越少，因而在不同條件下焦油的數(shù)量和各種成分的含量都是變化的，任何分析結(jié)果只能針對于特定的條件而言。根據(jù)這些特點，應(yīng)在氣化過程中盡可能提高溫度和氣相停留時間，減少焦油的產(chǎn)量和種類，以達(dá)到在氣化時控制焦油的產(chǎn)生，減少氣體凈化難度。2.除焦油技術(shù)種類除焦油方法還有普通水洗法，過濾法和機(jī)械法，也有較復(fù)雜的靜電法和裂解法。（1）水洗法。水洗法是用水將生物質(zhì)燃?xì)庵械慕褂蛶ё?，如果在水中加入一定量的堿，除焦油效果有所提高。水洗法又分為噴淋法和吹泡法。水洗除焦是比較成熟的、中小型氣化

57、發(fā)電系統(tǒng)采用的比較多的技術(shù)之一，它的優(yōu)點是同時有除焦、除塵光和降溫三方面的效果。焦油水洗設(shè)備的原理和設(shè)計與化工過程中的瑞流塔一樣，它的技術(shù)關(guān)鍵是選用合適的氣流速度，合適的填充材料和合理的噴水量與噴水方式。（2）過濾法。過濾法除焦油是將吸附性強(qiáng)的材料(如活性炭或粉碎的玉米芯等)裝在容器中，讓可燃?xì)獯┻^吸附材料，或者讓可燃?xì)獯┻^濾紙或陶瓷芯的過濾器，把可燃?xì)庵械慕褂瓦^濾出來。水洗法和過濾法除焦油又分別被稱為濕法和干法除焦油。焦油低溫過濾只能應(yīng)用于小型的氣化發(fā)電系統(tǒng)，因為過濾材料阻力大，容易堵塞，對幾十千瓦以上的氣化發(fā)電系統(tǒng)，焦油過濾必須采用切換工藝(同時設(shè)計兩套過濾設(shè)備)，而且過濾材料更換頻繁，勞

58、動強(qiáng)度太大。低溫過濾的優(yōu)點是具有除塵、除焦兩個功能，除焦效率也很高。低溫過濾的設(shè)計關(guān)鍵是阻力計算及控制。另外，為了不產(chǎn)生新的污染物，過濾材料采用可以燃用的生物質(zhì)是一種較佳的選擇。（3）機(jī)械法。機(jī)械法除焦油是利用離心力的作用，使在氣體中的焦油痛洗滌液密切接觸，同時被洗滌液吸附，并被拋向分離器的外殼達(dá)到除焦油目的。（4）靜電法。經(jīng)典法除焦油的原理和一般煤炭氣化系統(tǒng)的電捕焦器的原理相同，即是先把氣體在高壓靜電下電離，使焦油霧滴帶有電荷，帶電荷的霧滴將吸引不帶電荷的微粒，與之結(jié)合成為較大的復(fù)合物，并由于重力的作用而從氣流中下落，或者帶電荷的霧滴向相反的電極移動，并將自己的電荷給它，這樣失去電荷的威力就

59、沉降在第二個電極上。同時，氣體中的焦油便會被手機(jī)并從氣體中去除。靜電除焦技術(shù)的優(yōu)點是除塵、除焦效率高，一般達(dá) 98%以上，但靜電除焦對進(jìn)口燃?xì)饨褂秃恳筝^高，一般要求低于(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)5g/m3。另外，由于焦油與炭混合后容易赫在電除塵設(shè)備上，所以電捕焦器對燃?xì)庵谢业暮恳笠埠芨?。由于電捕焦設(shè)備應(yīng)用于生物質(zhì)燃?xì)獾膬艋^程必須解決防爆和清焦問題(生物質(zhì)燃?xì)庵泻?1%左右，有時短時間的會達(dá)到 2%以上，所以有爆炸的危險)，目前在生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用仍很少，但該技術(shù)應(yīng)用于連續(xù)運(yùn)行的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)是可能的，而且除焦效果也較好，是今后中小型氣化發(fā)電系統(tǒng)除焦的有效途徑之一，值得進(jìn)一步深入研究

60、。(5)催化裂解法。從最簡單的氣化發(fā)電系統(tǒng)來看，焦油含量在 0.02- 0.05g/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)范圍內(nèi)是可以接受的，但以目前的氣化技術(shù)分析，在沒有采用專門的焦油裂解設(shè)備情況下，大部分氣化工藝中原始?xì)怏w中焦油含量在 2 -50g/m3之間，凈化系統(tǒng)的凈化效果至少需要 99%-99.9%才能達(dá)到氣化發(fā)電的要求，所以單一任何一種除焦過程很難滿足氣化發(fā)電工藝的要求，需要采用多凈化過程相結(jié)合的除焦除塵工藝。以目前的除焦技術(shù)看，水洗除焦法存在能量浪費(fèi)和二次污染現(xiàn)象，凈化效果只能勉強(qiáng)達(dá)到內(nèi)燃機(jī)的要求;熱裂解法在 1100以上能得到較高的轉(zhuǎn)換效率，但實際應(yīng)用中實現(xiàn)較困難;催化裂解法可將焦油轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓?/p>