木質廢料燃燒氣化爐設備的系統設計

王修杰 曾媛

摘 要：木質廢料是最常見的生物質能源原料之一，為實現木質廢料的有效燃燒，對木質廢料燃燒氣化爐設備的系統設計進行探討，可為相關的設計人員提供一定的參考價值。

關鍵詞：木質廢料;生物質氣化;氣化設備系統

1.前言

將木質廢料、麥稈、稻草等生物質能源原料經過簡單的破碎處理后，再送入氣化爐中，在欠氧的環境下完成氣化裂解，最終得到清潔的可燃性氣體。生物質能源原料來源廣泛，隨著林業加工產業的高速發展，每年產生數以萬噸計的木質廢料，木質廢料成為最常見的一種生物質能源原料。木質廢料硫含量與氮含量很低，在燃燒時排出的二氧化硫與氧化氮極少。木質廢料的燃燒需要一定的熱力學條件，且在氣化介質（水蒸氣、氧氣或空氣等）的作用下，使木質廢料中的高聚物發生熱解、氧化、還原、重整反應，熱解產生的焦油能夠進一步的進行熱裂化或者催化裂化，變成小分子碳氫化合物，最終獲得一氧化碳、氫氣和甲烷等生物質可燃氣體[1-3]。生物質氣化原理如圖1-1所示。

生物質可燃氣屬于很清潔的生活和工業燃料中的一種。沒有經過凈化的生物質氣體燃料，就能夠直接通過管道輸送應用于實際的工業生產窯爐設備中，如煉銅反射爐、坩鍋爐、水泥回轉爐等對燃料品質要求不是很高的工業窯爐上;生物質可燃氣如若經過適當的除塵除焦等一些凈化工序之后，能夠應用到對燃料品質要求較高的工業窯爐上，比如玻璃窯爐、陶瓷窯爐、熱風爐等。

木質廢料的形態多樣，如若直接堆積，將造成環境污染的同時，也造成了嚴重的資源浪費。近年來，雖有不少開發新型清潔能源的企業對各種生物質氣化進行了研究，但是針對專門針對木質廢料燃燒的氣化爐研究較少，本文擬對木質廢料燃燒氣化爐設備的系統設計進行探討。

2.木質廢料的特性

2.1黏附性

木質廢料中，存在大量的木屑，木屑的形態及其顆粒度多樣，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備管道產生粉塵積附、堆積，加大了引起設備堵塞的概率，從而對氣化系統的運行產生不良的后果。因此在設計木質廢料燃燒氣化爐設備系統的時候，要考慮木屑粉塵黏附的特性，設計適當的除塵裝置。

2.2燃燒特性

木質廢料的燃燒速度非?？?，與其他的生物質原料相比，其燃盡率高，是較好的一種生物質燃料。木質燃料元素分析如表2-1所示，其中元素硫的含量為僅在0%～0.02%之間，說明木質廢料燃燒產生的煙氣中幾乎二氧化硫產生;元素氮的含量在2.8%～3.6%之間，可通過適當的控制氣化爐內的燃燒溫度以及氧含量，達到氧化氮排放量近似為零。木質廢料燃燒產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（符合國家標準）。木質廢料燃燒后，產出的生物質炭，可被日化行業再利用（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。對環境保護，減少大氣污染環境具有積極的作用，并具有明顯的社會效益。

3.系統設計

參考相關系統設計，并充分考慮木質燃料的特性，本文設計的木質廢棄物燃燒氣化爐設備的系統如圖3-1所示。

生物氣化爐的系統主要組成包含[4]：上料傳送設備、儲料倉、進料螺旋給料機、氣化爐本體、風機、自控儀表、旋風除塵設備。

上料傳送設備，用于木質廢料的上料傳送，要充分考慮上料傳送的穩定性，應優先選擇性能較為穩定的皮帶式傳送機;儲料倉，用于儲料，儲料倉應有記料的功能，且至少能夠儲存6小時用量的木質廢料，以確保燃燒能夠不間斷的連續進行;燃料自動連續進料裝置，優先選用調速電機控制，以確保進料穩定，且能夠根據實際需要調節進料量，在加料過程中就不容易出現臟、亂、差等不好的現象;氣化爐本體，氣化爐本體是整個系統的核心設備，燃料在該設備中高溫裂解、氣化，最終轉變為高溫的生物質可燃氣體;風機，用于提供氣化所需要的空氣;自控儀表，相當于人的大腦，是整個氣化系統的控制神經，用來控制系統的正常運行、生產跟蹤、系統的故障報警與分析;高效的旋風除塵裝置，避免了粉塵造成堵塞，還能處理生物質燃氣，確保干凈的燃氣進入窯爐。

4.結語

本文充分考慮到木質廢料的特性而設計的氣化系統，可為相關的氣化設備系統的設計提供一定的思路以及參考。

參考文獻：

[1] 黃思維，周定國.木屑制造顆粒狀燃料的初步研究[J].林業科技開發，2012（06）：81-84.

[2] 周玉申.木粉屑的處理與利用[J].木材加工機械，2001（04）：17-22.

[3]霍麗麗，趙立欣，郝彥輝，等.國內外生物質成型燃料質量標準現狀[J].農業工程學報，2020，36（09）：245-254.

[4]王飛陽.鍋爐燃用木屑技術設計可行性分析[J].2013（29）：54-55.