气化炉设计简图及说明
750kW生物质燃料下吸式气化炉的设计_宋秋2014-3-13 14.44.5
宋 秋等， ７５０ ｋＷ 生物质燃料下吸式气化炉的设计
⑤“喉部”尺寸较大或生物质物料粒度较小时应 加设铸铁炉栅。 １．２ 理论计算及主要结构尺寸的确定
①理论空气量的确定以及喷嘴几何尺寸的计 算。生物质燃料与空气在气化炉中发生复杂的热化 学反应， 从热动力学角度分析， 空气量对于产出气成 分的影响可以从图 １ 中看出， 图 １ 中横坐标值为所提 供的空气中的氧与燃料完全燃烧所需氧的体积分数。
料 粒 度 控 制 在 ８ ０ｍｍ×８０ ｍｍ×８０ ｍｍ 与 ４０ ｍｍ× ０．３０ 计算实际所需空气量 Ｖ 气。
能 源
４０ ｍｍ×４０ ｍｍ 之间较为适宜； 根据生物质燃料的挥
Ｖ＝１／０．２１（１．８６６ Ｃ＋５．５５ Ｈ＋０．７ Ｓ－ ０．７ Ｏ）
研 发分含量和灰分含量适当调节“喉部”设计尺寸， 可 究
生物质气化集中供气技术作为生物质能源利 用的一条有效途径， 近年来在全国各地迅速推广普 及， 目前全国已建成生物质气化集中供气站 ６００ 多 处。但已建成的生物质气化集中供气系统大都存在 气化炉产气量低， 供气规模小， 用户数量少， 燃气用 途单一（主要用于炊事）问题。生物质燃气采暖技术、 生物质气化发电技术的日趋成熟， 对气化炉的产气 量和气化效率提出了更高的要求。本文在功率为 ３００ ｋＷ 生物质燃料下吸式气化炉的基础上， 设计了 ７５０ ｋＷ 生物质燃料下吸式气化炉。生物质气化炉各 部位结构尺寸的改动将极大地影响气化炉的热效 率、产气组分和产气品质， 下面对 ７５０ ｋＷ 生物质燃 料下吸式气化炉的设计要点作一介绍。
０ ０
７
要加大节能执法监督力度， 重点检查高耗能企业以及机关、商厦、宾馆、医院、学校等公共设施的用能
可燃气体； 体积分数为 １ 时， 燃料与氧气发生完全燃 烧反应， 不能产生可燃气； 只有在体积分数为 ０．２５～
柴火气化炉制作方法
柴火气化炉制作方法
柴火气化炉是一种能够将柴火等生物质燃料转化为可燃气体的设备，它具有简单、经济、环保等优点，在农村地区被广泛应用。
下面将介绍一种简单的柴火气化炉制作方法，供您参考。
材料准备：
1. 一根直径30厘米、高度60厘米的烟囱，较为耐热的材质如不锈钢或者砖石材质更佳。
2. 一根直径20厘米、高度40厘米的烟道管。
3. 一块直径40厘米的铁板作为炉体。
4. 两个直径20厘米的圆盘作为炉体的上下盖。
5. 几根直径5厘米的铁管作为气化炉的通气孔。
6. 一根直径8厘米、长度30厘米的通气管。
7. 耐高温的耐火砖若干。
制作步骤：
1. 将铁板弯成圆筒状，固定在地面上，形成柴火气化炉的炉体。
然后，在炉体底部固定一块圆盘作为炉体的下盖。
2. 在炉体的侧面上开凿数个直径5厘米的圆孔作为气化炉的通气孔，确保燃料能够充分得到空气。
3. 接下来，在炉体的顶端固定一块圆盘作为炉体的上盖，并在上盖中央开凿一个直径8厘米的孔，作为烟道的出口。
4. 然后，在烟囱的顶端焊接上烟道管，使烟道管与炉体相连接。
5. 在炉体的中部设置一层耐火砖，以防止高温直接烧毁炉体。
使用方法：
使用时，先将柴火放入炉体中，然后点燃柴火。
通过热解和气化作用，柴火所释放的燃烧气体由通气孔进入烟道管，最终排出烟囱。
总结：
通过以上方法制作的柴火气化炉，可以有效地将柴火等生物质燃料转化为可燃气体，达到环保节能的效果。
制作方法简单，材料易得，适用于农村地区的家庭使用。
在制作和使用过程中需要注意安全，避免烧伤或其他意外。
德士古气化炉工艺
德士古气化炉工艺-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII一、德士古(TEXACO)气化法德士古气化法是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺。
德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946年研制成功的。
1953年第一台德士古重油气化工业装置投产。
在此基础上，1956年开始开发煤的气化。
本世纪70年代初期发生世界性能源危机，美国能源部制订了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛(Moutebello)研究所建设了日处理15t的德士古气化装置，用于试烧煤和煤液化残渣。
联邦德国鲁尔化学公司(Ruhrchemie)和鲁尔煤炭公司l(R1flhrkohie)取得德士古气化专利，于1977年在奥伯豪森一霍尔顿(Oberl!fausezi-Hoiten)建成目处理煤150t的示范工厂。
此后，德士古气化技术得到了迅速发展。
目前国外共有一套中试装置，三套示范装置和四套生产装置，见下表。
除这些已建成的装置外，还有一些装置在设计或计划之中。
德士古气化炉是所有第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个，并已实现工业化。
(一)德士吉气化的基本原理和德士古气化炉德士古水煤浆加压气化过程属于气流床疏相并流反应。
德士吉气化炉的结构如下图所示。
水煤浆通过喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。
氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火衬里的高温辐衬作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成以一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气、熔渣和未反应的碳，一起同流向下离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截留在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。
煤气和饱和蒸气进入煤气冷却净化系统。
气化炉是一直立圆筒形钢制受压容器，炉膛内壁衬以高质量的耐火材料，以防止热渣和热粗煤气的侵蚀。
气化炉设计简图及说明
生物质焦油催化裂解原理与石油的催化裂解相似，所以关于催化剂的选用可从石油工业中得到启发。
但是由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要求很低才有实际意义。
所以人们除了利用石油工业的催化剂外，还大量研究了低成本的材料，如石灰石，石英砂和白云石等天然产物。
大量的实验表明，很多材料对焦油裂解都有催化作用，其中效果较好又有应用前景的典型材料主要有三种，即木炭，白云石，镍基催化剂，主要性能如下图示：从上面三种典型催化结果比较可知，镍基催化剂的效果最好，在750℃时既有很高的催化裂解率，而其他的材料在750℃裂解的效果还不理想，但由于镍基催化剂较昂贵，成本较高，一般生物质气化技术难以应用，所以只能在气体需要精制或合成汽油的工艺中使用。
木炭的催化作用实际上在下吸式气化炉中既有明显的效果，但由于木炭在催化裂解焦油的同时参与反应，所以消耗很大（在1000℃时达0.1kg/m³）对大型生物质气化来说木炭作催化剂不现实，但木炭的催化作用对气化炉的设计及小型气化炉有一定的指导意义。
白云石（dolomite）是目前为止研究的最多和最成功的催化剂，虽然各地白云石的成分略有变化，但都有催化效果一般当白云石中的CaCO3/MgCO3在1-1.5时效果较好。
白云石作为焦油裂解催化剂的主要优点是催化效率高，成本低，所以具有很好的使用价值。
气化炉简图其中还原区中放置炽热焦炭以促进焦油、二氧化碳的还原反应，焦油在热分解区裂解温度大约为1000℃左右，而吹入的空气与物料混合燃烧，这一区域叫做氧化区，温度约为900——1200℃，产生的热量用于支持热裂解区裂解反应和还原区的还原反应的进行；氧化区的上部为裂解区，温度约为300——700℃，在这一区域，生物质中的挥发分（裂解气，焦油以及水分）被分离出来；热解区的上部为干燥区，物料在这一区域被预热；氧化区的下部为还原区，氧化区产生的二氧化碳、炭和水蒸气在这一区域进行还原反应，同时残余的焦油在此区域发生裂解反应，产生以一氧化碳、氢气为主的产出气，这一区域的温度约为700——900℃来自热解区富含焦油的气体必须经过高温氧化区和以炽热焦炭为主的还原区，其中焦油在高温下被裂解，从而使产出气中的焦油含量大为减少。
木柴气化柴火炉原理图
木柴气化柴火炉原理图木柴气化柴火炉原理图：木柴气化柴火炉原理图双层罐体：找来一大一小二个常见的奶粉罐。
大罐直径14cm、高17.5cm，小罐直径10cm、高13cm。
外罐顶部锯掉三个大方孔，留三个支撑处和顶部一圈当锅架以便放锅，下部挖一个小方孔用于鼓风机进风。
内罐底部打满孔。
两个罐之间用三条螺丝，每条螺丝上有三个螺母进行架高固定。
先说两个概念：燃烧——燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的化学反应。
放热、发光、生成新物质（如木料燃烧后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰）是燃烧现象的三个特征。
干馏——干馏是在隔绝空气的条件下，对木材、煤加强热使之分解的一种加工处理方法。
干馏后，原料的成分和聚集状态都将发生变化，产物中固态、气态和液态物质都有。
对木材干馏可得木炭、木焦油、木煤气。
柴火炉的分类：基本上可以分作2类，第一类是直接燃烧木柴的柴火炉（wood stove）工作原理就是木柴在燃烧室内通过加热点燃之后自行燃烧的过程。
这种炉子结构比较简单，如下图所示（可以有不同的变形，但原理相同），点火是从燃料下方开始点火，只要加入的燃料（木柴）比较干燥，能够获得比较理想的火力输出。
缺点是，通常燃烧不充分，燃烧过程会产生烟，而且想要获得比较好的燃烧效果，只能使用一定长度，枝条状的燃料能在燃烧室内保持竖直。
这个就不细说了。
第二种是木煤气炉，或者叫木柴气化炉（woodgas stove）工作原理跟前一类炉子略有不同，这类炉子点火是从燃料上方开始点火，最上方的燃料在燃烧之后会产生一层高温的碳，这些碳对在他下方燃料进行加热，这个过程其实就是类似干馏的一个过程，下方燃料受热之后主要会分解成为新的碳以及一些气态物质，这种气态物质是木煤气，也就是我们平常所说的烟（这种表达不是特别准确），木煤气在产生之后会向上流动（热空气上升），穿过上方的高温碳层，跟空气接触，燃烧产生火焰，这个过程一直持续到最底部燃料，最后在炉膛内所剩余的都是燃烧的木炭。
鲁奇加压气化炉炉型构造与工艺流程图
4. 第三代加压气化炉第三代加压气化炉是在第二代炉型上的改进，其型号为 Mark- Ⅲ，是目前 世界上使用最为广泛的一种炉型。
其内径为Ф 3.8m ，外径Ф 4.128m ，炉体高为12.5m ，气化炉操作压力为 3.05Mpa 。
该炉生产能力高，炉内设有搅拌装置，可气化强黏结性烟煤外的大部分煤种。
第三代加压气化炉如图 4-3-21所示。
1-- 煤箱 ;2- -上部传动装置;3--喷冷器;4-- 群板 ; 5-- 布煤气;6-- 搅拌器;7-- 炉体;8-- 卢箅;9-- 炉箅传动装置； 10-- 灰箱 ; 11- 刮刀;12-- 保护板;图 4-3-21 第三代加压气化炉为了气化有一定黏结性的煤种，第三代气化炉在炉内上部设置了布煤器与 搅拌器，它们安装在同一空心转轴上，其转速根据气化用煤的黏结性及气化炉 生产负荷来调整，一般为 10~20r/h ，从煤锁加入的煤通过布煤器上的两个布煤 孔进入炉膛内，平均每转布煤 15~20mm 厚，从煤锁下料口到煤锁之间的空间， 约能储存 0.5h 气化炉用煤量， 以缓冲煤锁在间歇充、 泄压加煤过程中的气化炉 连续供煤。
第四节鲁奇加压气化炉炉型构造及工艺流程 大齿轮上有孔4 56 水蒸汽和氧气 8122 循环水煤液压粗煤气在炉内，搅拌器安装在布煤器的下面，其搅拌桨叶一般设有上、下两片桨叶。
桨叶深入到煤层里的位置与煤的结焦性能有关，其位置深入到气化炉的干馏层，以破除干馏层形成的焦块。
桨叶的材质采用耐热钢，其表面堆焊硬质合金，以提高桨叶的耐磨性能。
桨叶和搅拌器、布煤器都为壳体结构，外供锅炉给水通过搅拌器、布煤器，最后从空心轴内中心管，首先进入搅拌器最下底的桨叶进行冷却，然后再依次通过冷却上桨叶、布煤器，最后从空心轴与中心管间的空间返回夹套形成水循环。
该锅炉水的冷却循环对布煤搅拌器的正常运行非常重要。
因为搅拌桨叶处于高温区工作，水的冷却循环不正常将会使搅拌器及桨叶超温烧坏造成漏水，从而造成气化炉运行中断。
三种煤气化炉技术介绍
一、概述煤气化技术的开发与应用大约经历了200年的发展历史。
煤气化技术按固体和气体的接触方式可分为固定床、流化床、气流床和熔融床4种，其中熔融床技术还没有实际应用开发，各种煤气化炉的模式见图1。
图1 各种煤气化炉模式图1. 固定床。
固定床气化炉是最早开发出的气化炉，如图1（a）所示，炉子下部为炉排，用以支撑上面的煤层。
通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸气）则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。
特点是单位容积的煤处理量小，大型化困难。
目前，运转中的固定床气化炉主要有鲁奇气化炉和BGC- 鲁奇炉两种。
2.流化床。
流化床气化炉如图1（b）所示，在分散板上供给粉煤，在分散板下送入气化剂（氧、水蒸气），使煤在悬浮状下进行气化。
流化床气化炉不能用灰分融点低的煤，副产焦油少，碳利用率低。
3.气流床。
气流床气化炉如图1（c）所示，粉煤与气化剂（O2、水蒸气）一起从喷嘴高速吹入炉内，快速气化。
特点是不副产焦油，生成气中甲烷含量少。
气流床气化是目前煤气化技术的主流，代表着今后煤气化技术的发展方向。
气流床按照进料方式又可分为湿法进料（水煤浆）气流床和干法进料（煤粉）气流床。
前者以德士古气化炉为代表，还有国内开发的多元料浆加压气化炉、多喷嘴（四烧嘴）水煤浆加压气化炉；后者以壳牌气化炉为代表，还有GSP炉以及国内开发的航天炉、两段炉、清华炉、四喷嘴干粉煤炉。
二、三种先进的煤气化工艺我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化工艺——鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉。
1.鲁奇气化炉（结构见图2）属于固定床气化炉的一种。
鲁奇气化炉是1939年由德国鲁奇公司设计，经不断的研究改进已推出了第五代炉型，目前在各种气化炉中实绩最好。
德国SVZ Schwarze Pumpe公司已将这种炉型应用于各种废弃物气化的商业化装置。
我国在20世纪60年代就引进了捷克制造的早期鲁奇炉并在云南投产。
1987年建成投产的天脊煤化工集团公司从德国引进的4台直径3800mm的Ⅳ型鲁奇炉，先后采用阳泉煤、晋城煤和西山官地煤等煤种进行试验，经过10多年的探索，基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术，现建成的第五台鲁奇炉已投产，形成了年产45万吨合成氨的能力。
上下吸式生物质燃气炉技术图纸讲解
这是一款秸杆气化炉简图.优点：目前各种品牌秸杆气化炉商们宣扬的优点我的小炉都具备;二、秸杆气化炉（简图）说明炉体1；炉体高100厘米;直径40厘米;三毫米厚铁板焊成。
出气口3;出气口是1寸管短接头，焊接在水封槽7下方.捅料杆4；用8毫米x 70厘米钢筋做成T字型。
保温层5; 用保温材料做5厘米厚’30厘米高的保温层，如无保温材料,用普通泥土做也行, 我就是用普通泥土做的.进风口6；是一段13厘米长的1寸管，焊在离炉底5厘米的地方，伸进炉壁内8厘米，炉壁外留5厘米.水封槽7；在炉体上口内环做5厘米深,3厘米宽的槽,使用时里面装满水.落灰坑8;在炉底下方做一个15厘米直径，5厘米深的坑。
出灰口9；是一段5厘米粗的管子.三、制作要点:1；因炉内压力不大炉盖用水密封，这样开启方便，密封也好,(类似南方广大农村淹菜用水密封的坛子口,三木.飞马。
火距。
小康等产品也都是这样用水密封的。
）2；设捅料杆的作用，因炉内底料烧空后上部燃料不会自动落下，这时用捅料杆捅一下让上部燃料落下不至于终断制气.（很多集中供气的大型秸杆气化炉也存再燃烧驾空问题，也是用人工捅才能落料.)3；进风口6应装在离炉底10厘米以下的地方,若离炉底过高则产气不好或不产气.(也就是说炉内不能装炉篦子和留专门灰渣层）.4；做一个落灰坑8，可以降低出灰口的加工工艺，不需要加工丝扣，随便扣个盖就行,使用起来方便。
5; 安装时进风口6和鼓风机之间应装一个阀门,停止工作时先关闭阀门再关闭鼓风机。
这样可以防止回火.这点很重要。
注》1：炉具不需装炉篦子；2：进风口6应装在离炉底10厘米以下的地方,若离炉底过高则产气不好或不产气，进风口是一段13厘米长的1寸铁管；3:落灰坑就是个凹下去的坑，大小要求不严，有无不引响产气；4: 不必用喷嘴，以前三木炉子早期产品有使用，现在也不用了，缺点是易堵塞,需要经长更换。
四、秸杆气化炉简图2（这是更详细秸杆气化炉简图）五、以下是上吸式小型秸秆气化炉照片外观图俯瞰图全用碎料时的燃烧效果图六、以下是某厂家生产的炉体的各主要部件，均由生铁铸造而成;上封盖水封槽储料桶底座环保气化炉结构图七、气化炉的燃料应用范围：秸杆、松树叶、玉米杆、玉米芯、高粱杆、豆杆、枯树叶、杂草、花生壳、锯沫、刨花等一切可燃植物。
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生物质焦油催化裂解原理与石油的催化裂解相似，所以关于催化剂的选用可从石油工业中得到启发。
但是由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要求很低才有实际意义。
所以人们除了利用石油工业的催化剂外，还大量研究了低成本的材料，如石灰石，石英砂和白云石等天然产物。
大量的实验表明，很多材料对焦油裂解都有催化作用，其中效果较好又有应用前景的
典型材料主要有三种，即木炭，白云石，镍基催化剂，主要性能如下图示：
从上面三种典型催化结果比较可知，镍基催化剂的效果最好，在750℃时既有很高的催化裂解率，而其他的材料在750℃裂解的效果还不理想，但由于镍基催化剂较昂贵，成本较高，一般生物质气化技术难以应用，所以只能在气体需要精制或合成汽油的工艺中使用。
木炭的催化作用实际上在下吸式气化炉中既有明显的效果，但由于木炭在催化裂解焦油的同时参与反应，所以消耗很大（在1000℃时达0.1kg/m³）对大型生物质气化来说木炭作催化剂不现实，但木炭的催化作用对气化炉的设计及小型气化炉有一定的指导意义。
白云石（dolomite）是目前为止研究的最多和最成功的催化剂，虽然各地白云石的成分略有变化，但都有催化效果一般当白云石中的CaCO3/MgCO3在1-1.5时效果较好。
白云石作为焦油裂解催化剂的主要优点是催化效率高，成本低，所以具有很好的使用价值。
气化炉简图
其中还原区中放置炽热焦炭以促进焦油、二氧化碳的还原反应，焦油在热分解区裂解温度大约为1000℃左右，而吹入的空气与物料混合燃烧，这一区域叫做氧化区，温度约为900——1200℃，产生的热量用于支持热裂解区裂解反应和还原区的还原反应的进行；氧化区的上部为裂解区，温度约为300——700℃，在这一区域，生物质中的挥发分（裂解气，焦油以及水分）被分离出来；热解区的上部为干燥区，物料在这一区域被预热；氧化区的下部为还原区，氧化区产生的二氧化碳、炭和水蒸气在这一区域进行还原反应，同时残余的焦油在此区域发生裂解反应，产生以一氧化碳、氢气为主的产出气，这一区域的温度约为700——900℃来自热解区富含焦油的气体必须经过高温氧化区和以炽热焦炭为主的还原区，其中焦油在高温下被裂解，从而使产出气中的焦油含量大为减少。
料斗与产出气之间焊有导热翅片，以增加产出气与料斗之间换热面积，降低产出气的温度，提高气化炉的热效率。
完全燃烧时的理论空气用量然后按照当量比0.25—0.3计算实际所需的空气用量V′
V=(1 /0.21)*(1.866C+5.55H+0.7S-0.7O)
式中V——物料完全燃烧所需要的理论空气量，m³/㎏;
C——物料中碳元素所占的比例，%；
H——物料中氢元素所占的比例，%；
O——物料中氧元素所占的比例，%；
S——物料中硫元素所占的比例，%。