农村炊事用能城市化的载体——生物质气化集中供气技术，本文主要内容关键词为：炊事论文,载体论文,农村论文,生物论文,技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
生物质气化集中供气技术是以生物质（农作物秸秆、稻壳、蒿草、薪柴、林业加工废弃物等）为原料，通过控制反应条件，使生物质在气化装置中发生热化学反应，进行能量转换，产生一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体，即以低品位固体生物质能源产生高品位优质气体燃料，用于炊事、取暖、发电等的技术。因该技术多以农作物秸秆为原料，通常被称为“秸秆气化技术”。工程系统规模一般从几十户到上千户，因此特别适用于广大农村或小城镇，实现“两人烧火，全村做饭”、“不见炊烟起，只闻饭菜香”。
一、生物质气化原理
以下吸式固定床气化炉为例，生物质从气化装置的顶部加入，依靠自身重力逐渐由上部下落到底部，气化后形成的灰渣从底部清除。气化剂从气化装置中部（氧化区）加入，可燃气从下部被吸出。依据在气化器中发生不同的热化学反应，可以从上至下依次分为干燥层、热解层、氧化层和还原层四个区域。
1、干燥层。生物质进入气化器顶部，大约被加热到200～300℃，原料中的水分首先蒸发，产物为干原料和水蒸气。
2、热解层。生物质干原料向下移动进入热解层，挥发分将会从生物质中大量析出，在500～600℃时基本上完成，只剩下残余的木炭。热解反应析出的挥发分主要包括水蒸气、氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油和其他碳氢化合物。
3、氧化层。热解的剩余物木炭与被引入的空气发生剧烈反应，同时释放出大量的热，以支持其他区域反应进行。氧化层的反应速率较快，高度较低。在氧化层，温度可以达到1000～1200℃，挥发分参与燃烧后进一步降解。主要反应产物为一氧化碳、二氧化碳和水蒸气。
4、还原层。还原层没有氧气存在，氧化层中的燃烧产物及水蒸气与还原层中木炭发生还原反应，生成氢气和一氧化碳等。这些气体和挥发分等形成了可燃气体，完成了固体生物质向气体燃料转化的过程。主要反应产物为一氧化碳、氢气和甲烷。
二、生物质气化集中供气系统组成
根据工艺流程、生产厂家的不同，系统所包含的设备种类会有所差异。但从功能上看，均应包括制气、净化、储气、输配气、用气以及附属设备等6部分。具体讲，一般由上料机、气化炉、冷却器、过滤器、净化器、真空泵、压缩机、循环水泵、储气罐、输配管网、加臭机、气体在线监测仪、焦化污水处理装置以及用户端等组成。
在尚无国家、行业或地方标准时，气化机组生产企业必须制定企业标准，并报标准化主管部门和农村能源主管备案。
三、生物质气化集中供气工艺流程
上料—气化—洗涤冷却—过滤—净化—储存—输配—用户
1、原料准备。原料经过晾晒，使其含水率低于18%，长物料经铡草机切割成20～30mm长短物料。玉米芯、机制豆秆等不用再粉碎。
2、产气。原料经上料机送入气化炉，发生气化反应，产生包括可燃气的混合气体。因含有水分、焦油和灰尘等杂质，被称为粗燃气（荒煤气）。
3、净化。从气化炉中出来的可燃气体杂质含量较大，温度较高，必须经过冷却、净化处理。粗燃气先由冷却器冷却洗涤除去大部分的焦油和灰尘，同时降低燃气温度；再经过滤器进一步去杂，经净化器净化和精过滤，得到可供使用的生物质燃气。
4、储存与输配。生物质燃气输送至储气罐，再由储气罐经管网配送给用户。
四、生物质燃气的产率与特点
1、气体产率。指单位质量的原料气化后所产生气体燃料在标准状态下的体积。氧化法气化的气体产率通常为1.5-2
左右，干馏气化气体产率约为0.5。
2、气体热值。指单位体积燃料所包含的化学能。空气气化的气体热值约为5
，有的热值可达8，为低热值气体；干馏气化的气化气热值为15，为中热值气体。
3、产物。正常工况状态下，进入储气罐（贮气柜）的生物质燃气，一氧化碳、氧和硫化氢的含量应分别小于20%、1.0%和10
，焦油和灰尘含量国家标准要求小于30，辽宁省要求小于15。
干馏气化法还产生木质炭、木焦油、木醋酸等副产物。
4、爆炸极限。由于生物质燃气中氮气含量高、热值低，燃烧所需的理论空气量少、着火浓度极限（爆炸极限）较高。例如，以玉米秸为原料制取的生物质燃气的爆炸极限为16.8%～80.4%。即在一定空间内，如果燃气浓度在这个区间内，只要遇上一星点火源就会引起爆炸。
5、燃气加臭。生物质燃气与城市煤气类似，为无色、无臭（或臭味不足）、有毒的混合气体。借鉴《城镇燃气设计规范》(GT350028-93)对无味燃气和有毒燃气加臭的规定，为确保安全供气，生物质燃气中也应当加臭。即将四氢噻吩等有强烈气味的有机化合物或混合物以很低的浓度加入生物质燃气中，使生物质燃气有一种特殊的警示性臭味，以便泄露的燃气在达到其爆炸下限20%或达到对人体允许的有害浓度时，即被察觉。
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