木质废料燃烧气化炉设备的系统设计

王修杰 曾媛

摘 要：木质废料是最常见的生物质能源原料之一，为实现木质废料的有效燃烧，对木质废料燃烧气化炉设备的系统设计进行探讨，可为相关的设计人员提供一定的参考价值。

关键词：木质废料;生物质气化;气化设备系统

1.前言

将木质废料、麦秆、稻草等生物质能源原料经过简单的破碎处理后，再送入气化炉中，在欠氧的环境下完成气化裂解，最终得到清洁的可燃性气体。生物质能源原料来源广泛，随着林业加工产业的高速发展，每年产生数以万吨计的木质废料，木质废料成为最常见的一种生物质能源原料。木质废料硫含量与氮含量很低，在燃烧时排出的二氧化硫与氧化氮极少。木质废料的燃烧需要一定的热力学条件，且在气化介质（水蒸气、氧气或空气等）的作用下，使木质废料中的高聚物发生热解、氧化、还原、重整反应，热解产生的焦油能够进一步的进行热裂化或者催化裂化，变成小分子碳氢化合物，最终获得一氧化碳、氢气和甲烷等生物质可燃气体[1-3]。生物质气化原理如图1-1所示。

生物质可燃气属于很清洁的生活和工业燃料中的一种。没有经过净化的生物质气体燃料，就能够直接通过管道输送应用于实际的工业生产窑炉设备中，如炼铜反射炉、坩锅炉、水泥回转炉等对燃料品质要求不是很高的工业窑炉上;生物质可燃气如若经过适当的除尘除焦等一些净化工序之后，能够应用到对燃料品质要求较高的工业窑炉上，比如玻璃窑炉、陶瓷窑炉、热风炉等。

木质废料的形态多样，如若直接堆积，将造成环境污染的同时，也造成了严重的资源浪费。近年来，虽有不少开发新型清洁能源的企业对各种生物质气化进行了研究，但是针对专门针对木质废料燃烧的气化炉研究较少，本文拟对木质废料燃烧气化炉设备的系统设计进行探讨。

2.木质废料的特性

2.1黏附性

木质废料中，存在大量的木屑，木屑的形态及其颗粒度多样，木屑粉粒之间存在相互的引力，使得粉尘具有黏附的特性。木屑粉尘黏附的特性易造成气化设备管道产生粉尘积附、堆积，加大了引起设备堵塞的概率，从而对气化系统的运行产生不良的后果。因此在设计木质废料燃烧气化炉设备系统的时候，要考虑木屑粉尘黏附的特性，设计适当的除尘装置。

2.2燃烧特性

木质废料的燃烧速度非常快，与其他的生物质原料相比，其燃尽率高，是较好的一种生物质燃料。木质燃料元素分析如表2-1所示，其中元素硫的含量为仅在0%～0.02%之间，说明木质废料燃烧产生的烟气中几乎二氧化硫产生;元素氮的含量在2.8%～3.6%之间，可通过适当的控制气化炉内的燃烧温度以及氧含量，达到氧化氮排放量近似为零。木质废料燃烧产生的烟气通过高效除尘器后排出，烟气的含尘浓度能较好的控制在200mg/L（符合国家标准）。木质废料燃烧后，产出的生物质炭，可被日化行业再利用（如可制作蚊香），还能用于改善土壤（如用来做果园肥料）等用途。

木质废弃物燃烧气化能够有效的减少二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等多种大气污染物的排放。对环境保护，减少大气污染环境具有积极的作用，并具有明显的社会效益。

3.系统设计

参考相关系统设计，并充分考虑木质燃料的特性，本文设计的木质废弃物燃烧气化炉设备的系统如图3-1所示。

生物气化炉的系统主要组成包含[4]：上料传送设备、储料仓、进料螺旋给料机、气化炉本体、风机、自控仪表、旋风除尘设备。

上料传送设备，用于木质废料的上料传送，要充分考虑上料传送的稳定性，应优先选择性能较为稳定的皮带式传送机;储料仓，用于储料，储料仓应有记料的功能，且至少能够储存6小时用量的木质废料，以确保燃烧能够不间断的连续进行;燃料自动连续进料装置，优先选用调速电机控制，以确保进料稳定，且能够根据实际需要调节进料量，在加料过程中就不容易出现脏、乱、差等不好的现象;气化炉本体，气化炉本体是整个系统的核心设备，燃料在该设备中高温裂解、气化，最终转变为高温的生物质可燃气体;风机，用于提供气化所需要的空气;自控仪表，相当于人的大脑，是整个气化系统的控制神经，用来控制系统的正常运行、生产跟踪、系统的故障报警与分析;高效的旋風除尘装置，避免了粉尘造成堵塞，还能处理生物质燃气，确保干净的燃气进入窑炉。

4.结语

本文充分考虑到木质废料的特性而设计的气化系统，可为相关的气化设备系统的设计提供一定的思路以及参考。

参考文献：

[1] 黄思维，周定国.木屑制造颗粒状燃料的初步研究[J].林业科技开发，2012（06）：81-84.

[2] 周玉申.木粉屑的处理与利用[J].木材加工机械，2001（04）：17-22.

[3]霍丽丽，赵立欣，郝彦辉，等.国内外生物质成型燃料质量标准现状[J].农业工程学报，2020，36（09）：245-254.

[4]王飞阳.锅炉燃用木屑技术设计可行性分析[J].2013（29）：54-55.