由于各級(jí)政府的大力支持，固定床秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)在許多地區(qū)得到推廣，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。但是，由于集中供氣系統(tǒng)的工程造價(jià)高，產(chǎn)生的污水難以處理，系統(tǒng)維修量大等原因，因此，在一定程度上限制了其普及應(yīng)用。家用秸稈氣化爐具有投資少，操作簡單，易于管理，污染輕等特點(diǎn)，它可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)氣化，不需要貯氣裝置及輸配管網(wǎng)，其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)。所以研制一種實(shí)用的戶用秸稈氣化爐，是擺在生物質(zhì)氣化技術(shù)人員面前的一個(gè)重要課題。
1、爐型的選擇
戶用秸稈氣化爐（固定床）的爐型主要有下吸式和上吸式2種。
下吸式氣化爐是集中供氣的秸稈氣化機(jī)組普遍采用的技術(shù)。該裝置操作簡單、運(yùn)行可靠，但存在熱值低、焦油不易處理、不易封爐等問題，特別是秸稈氣中氧氣含量不易控制，容易引發(fā)事故。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)加強(qiáng)操作經(jīng)驗(yàn)的積累，為用戶提供安全、方便的秸稈氣化爐。
上吸式氣化鍋爐的原理與下吸式基本一致，結(jié)構(gòu)見圖1。爐膛的頂部是加料裝置和密封裝置，以及燃?xì)鈱?dǎo)出孔。爐膛的底部是爐柵，空氣通過底部風(fēng)機(jī)1鼓入，并均勻通過物料，進(jìn)行氣化反應(yīng)。
原料加入爐膛，經(jīng)過干燥層、干餾層、還原層、氧化層和灰渣層后排出，在爐內(nèi)與氣化劑是逆向運(yùn)動(dòng)。空氣由爐箅均勻分布后被灰渣層預(yù)熱，然后上升到氧化層。在氧化層內(nèi)氧與秸稈中碳進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和少量一氧化碳的同時(shí)，釋放大量的熱量，用于維持氣化反應(yīng)的進(jìn)行。生成的氣體上升進(jìn)入還原層，在高溫條件下與部分碳進(jìn)行還原反應(yīng)生成一氧化碳、氫氣和甲烷。還原層生成的氣體與未參加反應(yīng)的氣體繼續(xù)上升進(jìn)入干餾層，氣流中的顯熱對(duì)干餾層中的原料進(jìn)行加熱產(chǎn)生干餾氣，干餾氣混入上升氣流中進(jìn)入干燥層，預(yù)熱最上部的原料后進(jìn)入氣化爐的上部空間，而后從燃?xì)鈱?dǎo)出孔引出。制造秸稈氣的主要反應(yīng)是在氧化層和還原層進(jìn)行的，通稱為氣化區(qū)。各區(qū)間的特征見表1。
上吸式氣化爐不僅能充分利用氣化氣的顯熱進(jìn)行原料的干燥、預(yù)熱和干餾，還能利用灰渣的顯熱預(yù)熱氣化劑，從而提高了氣化過程的熱效率，也充分利用了秸稈中的揮發(fā)分。
但上吸式氣化爐也存在下列問題：①進(jìn)料口密封要求高。由于爐內(nèi)存在粉塵和水分，內(nèi)密封面容易粘附細(xì)小物料，造成密封不嚴(yán)實(shí)。解決的辦法是采用雙風(fēng)機(jī)，使得爐頂處于微負(fù)壓狀態(tài)，減少爐內(nèi)煙氣量，改善爐內(nèi)環(huán)境，但此方案增加了設(shè)備投資；另一解決方案是采用水密封，原因是爐膛頂部的壓力低于98Pa。圖1中采用兩種措施。②對(duì)原料的水分含量有一定的要求。物料中水分的蒸發(fā)所造成的熱損失使氣化爐熱效率降低，同時(shí)也降低了產(chǎn)出氣的品質(zhì)。當(dāng)物料中的水分高于70%時(shí)，燃燒反應(yīng)不能進(jìn)行。物料中水分一般控制在15%以內(nèi)。
2、凈化
秸稈燃?xì)庵须s質(zhì)主要是焦油、硫化氫、灰分。在大型氣化爐中普遍采用水冷卻和洗滌來去除氣化氣中的雜質(zhì)。
上吸式戶用氣化爐的秸稈氣經(jīng)過對(duì)秸稈的干餾、干燥，到達(dá)爐膛上方后其溫度大約100~150℃，此時(shí)焦油是以氣體狀態(tài)存在的。焦油霧與秸稈氣同時(shí)燃燒，不僅可提高氣化爐的熱效率，而且解決了焦油污染問題，故不需采用水冷卻的方式進(jìn)行降溫、脫焦油。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，原料的水分含量是要嚴(yán)格控制的，否則燃?xì)庵泻写罅康乃郑粊聿蝗菀c(diǎn)火，二來導(dǎo)致部分焦油凝結(jié)下來，堵塞管道、爐具。
硫化氫的主要危害是對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕，必須進(jìn)行處理。最經(jīng)濟(jì)的處理方法是氧化鐵法，該法工藝簡單，成熟可靠，除能脫掉硫化氫外，還可脫除焦油等雜質(zhì)。
氧化鐵法是以氧化鐵為基本脫硫劑，發(fā)生如下反應(yīng)來脫除硫化物：
脫硫劑中除氧化鐵外，還有木屑、熟石灰等容易獲取、價(jià)廉的物質(zhì)。據(jù)城市燃?xì)鈨艋?jīng)驗(yàn)，吸收硫化氫的最佳條件是：溫度25～30℃，水分30%～40%，流速7~11 m/s，燃?xì)馀c脫硫劑接觸時(shí)間宜取130~ 200 s。
制作脫硫劑的方法是：將鐵屑與木屑按照1：1摻混，灑水后充分翻曬，進(jìn)行人工氧化。進(jìn)箱前再加入0. 5%熟石灰(顆粒直徑要求為0.6～2.4 mm)。
該方法工藝簡單，脫硫效果好。但如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致阻力增大，這也是在解決密封問題時(shí)選擇雙風(fēng)機(jī)的原因之一。氧化鐵法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是脫硫劑再生時(shí)，需要消耗氧氣，可降低秸稈氣中氧氣的含量，提高秸稈氣的安全性。
3、結(jié)束語
不管是從燃?xì)赓|(zhì)量，還是運(yùn)行的安全性，以及管網(wǎng)的投資等因素考慮，戶用秸稈氣化爐具有秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)越性。下吸式家用秸稈氣化爐操作簡單，運(yùn)行可靠，是提高農(nóng)村秸稈利用率的新型設(shè)備。上吸式家用氣化爐在徹底解決密封問題，以及原料的水分含量的情況下，是最理想的家用氣化爐。但是在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各個(gè)用戶的技術(shù)培訓(xùn)和安全教育。科研部門和生產(chǎn)廠家應(yīng)共同加大技術(shù)、資金投入，設(shè)計(jì)節(jié)能，安全、環(huán)保的氣化爐，以推進(jìn)農(nóng)村炊事燃?xì)饣铀傥覈稍偕Y源的利用進(jìn)程。
三門峽富通新能源生產(chǎn)的家用
生物質(zhì)鍋爐也是用戶們不錯(cuò)的選擇的。
