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秸秆燃料化

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秸秆燃料化

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详细介绍

4.1 秸秆固化成型技术


(一)技术概述


秸秆固体成型燃料就是利用木质素充当粘合剂将松散的秸秆等农林剩余物挤压成颗粒、块状和棒状等成型燃料,具有高效、洁净、点火容易、二氧化碳零排放、便于贮运和运输、易于实现产业化生产和规模应用等优点,是一种优质燃料,可为农村居民提供炊事、取暖用能,也可以作为农产品加工业(粮食烘干、蔬菜、烟叶等)、设施农业(温室)、养殖业等不同规模的区域供热燃料,另外也可以作为工业锅炉和电厂的燃料,替代煤等化石能源。



(二)技术流程


农林废弃物的固体成型技术按生产工艺分为粘结成型、压缩颗粒燃料和热固体成型工艺,可制成棒状、块状、颗粒状等各种形状,固体成型的工艺流程主要是将回收的农作物秸秆粉碎、堆放软化(含水率控制在15-35%之间)、经上料机将物料送进生物质燃料成型机内模压成型、冷却、定量包装。



(三)技术操作要点


1.干燥:生物质的含水率在20%~40%之间,通过自然晾晒或烘干方法进行干燥,滚筒干燥机进行烘干,将原料的含水率降低至8%~10%。原料太干,压缩过程中颗粒表面的碳化和龟裂有可能会引起自燃;而原料水分过高时,加热过程中产生的水蒸汽就不能顺利排出,会增加体积,降低机械强度。


2.粉碎:秸秆类原料需通过粉碎机进行粉碎处理,通常使用锤片式粉碎机,粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工艺所决定。


3.调湿:加入一定量的水分后,可以使原料表面覆盖薄薄的一层液体,增加粘结力,便于固体成型。


4.成型:生物质通过固体成型,一般不使用添加剂,此时木质素充当了粘合剂。



(四)注意事项


1.与煤相比,生物质具有较高的挥发分含量。农作物秸秆中的挥发分一般在76%~86%之间,其存储了超过三分之二的热量,且一般在200~300℃时开始析出。如果此时无法提供足够的助燃空气,则未燃尽的挥发分被气流带出,形成黑烟,传统的燃煤锅炉设计方法和操作规程并不适合于农作物秸秆。


2.灰分含量高。由于秸秆类生物质中的灰分含量通常较高,因此,颗粒燃料的灰分沉积速度一般大大超过煤的燃烧,有的甚至超出煤炭大约一个数量级。此外,积灰中通常存在大量的KCl等氯化物,也是需要注意的一个问题。


3.结渣现象严重。在秸秆生长过程中,会吸收包含了一定含量的碱金属元素(包括KNaClSCaSiP等),其以盐或者氧化物的形式存在于生物质机体内部或者灰分等杂质中。当秸秆类生物质固体成型燃料燃烧时达到的温度远远高于灰熔点温度范围,导致炉底的秸秆灰在800~900℃时就开始软化,温度过高时灰分会全部或者部分发生熔化,导致结渣率较高,这不仅影响燃烧设备的热性能,甚至会危及燃烧设备的安全。


4NOx排放量较高。生物质燃烧设备产生的NOx主要是由燃料中的N元素氧化产生的,既来自气相燃烧也来自固定碳燃烧过程。其他NOx可能是某些特定条件下由空气中的N元素形成的。生物质燃烧排放的主要NOxNO,它在大气中会转变为NO2



(五)适宜区域


生物质固体成型燃料适用于粮食主产区或农产品加工厂附近,即农作物秸秆或农产品加工废弃物资源量大的区域。此外,亦可用于林业资源丰富的区域,木材加工厂附近区域等。



4.2 秸秆热解气化技术


4.2.1 秸秆气化技术


(一)技术概述


该技术是以生物质为原料,以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸汽或氢气等作为气化剂(或称气化介质),在高温条件下通过热化学反应将生物质中可燃的部分转化为可燃气的过程。生物质气化时产生的气体,主要有效成分为COH2CH4等,称为生物质燃气。



(二)技术流程


集中供气系统的基本模式为:以自然村为单元,系统规模为数十户至数百户,设置气化站(气柜设在气化站内),敷设管网,通过管网输送和分配生物质燃气到用户的家中,为农村居民提供炊事用能。集中供气系统中包括原料前处理(切碎机)、上料装置、气化炉、净化装置、风机、储气柜、安全装置、管网和用户燃气系统等。



(三)技术要点


秸秆类原料首先用切碎机进行前处理,然后通过上料机构送入气化炉中。秸秆在气化炉中发生气化反应,产生粗煤气,由净化系统去除其中的灰分、炭颗粒、焦油和水分等杂质,并冷却至室温。经净化的生物质燃气通过燃气输送机被送至储气柜,储气柜的作用是贮存一定容量的生物质燃气,以便调整炊事高峰时用气,并保持恒定压力,使用户燃气灶稳定地进行工作。储气柜中生物质燃气通过管网分配到各家各户,管网由埋于地下的主、干及支管路组成,为保证管网的安全稳定的运行,需要安装阀门、阻火器和集水器等附属设备。用户的燃气系统包括室内燃气管道、阀门、燃气计量表和燃气灶,因生物质燃气的特性不同,需配备专用的燃气灶具。



(四)注意事项



生物质气化集中供气系统在使用时,应注意以下问题:


1.一氧化碳中毒:秸秆气化CO含量约20%,需要注意安全隐患。


2.二次污染问题:粗燃气含有焦油等有害杂质,采用水洗法净化过程中会产生大量含有焦油的废水,如果随意倾倒,就会造成对周围土壤和地下水的局部污


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