機械畢業(yè)設計78下吸式秸稈氣化爐的設計研究

西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 1 下吸式秸稈氣化爐的設計研究 西南農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院 專業(yè)名稱：機械設計制造及其自動化 班級： 2001 級機制 3 班 學生姓名； 指導教師： 摘要 ：本設計是筆者在通過大量的閱讀和收集有關氣化方面資料和對氣化爐實物進行了參觀的基礎之上，對秸稈氣化的原理、工藝過程、參數(shù) 選擇、 影響因素 及氣化氣有害雜質(zhì)去除方法等 作了較詳細的論述。同時，筆者從實際出發(fā) 結(jié)合我國農(nóng)村 的現(xiàn)實情況設計了下吸式秸稈氣化爐，并提出了自己的相應觀點。 關鍵字 ：生物質(zhì)，秸稈氣化，下吸式，氣化爐。 Abstract : It designs to be author in through to read and collect about gasification respect materials and go on foundation that visit to gasification stove material object a large amount of originally, To principle, straw of gasification, craft course , parameter choose, influence factor and gasification angry harmful impurity get rid of method ,etc. make more detailed argumentation. Meanwhile, I is it combine of our country reality of countryside design the sucking type straw gasification stove of downing to proceed from the reality, have put forward ones own corresponding view. Key word: Bionass; Gasification of the straw; Leave the sucking type; Gasification stove. 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 2 文獻綜述 1 發(fā)展生物質(zhì)氣化技術(shù)的意義 能源是國民經(jīng)濟建設和人民生活的重要物質(zhì)基礎，在某種意義上，人類社會生產(chǎn)的發(fā)展史，就是人類能源開發(fā)利用史。隨著世界人口的日益增長和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類在經(jīng)歷了以 煤為主的第二代能源之后，以石油為主的第三代能源正面臨著枯竭的危險。人類必須尋找到一種可經(jīng)濟開發(fā)、豐富、清潔的能源。因此，開發(fā)與利用新能源和可再生能源，已經(jīng)成為世界性的能源建設發(fā)展的戰(zhàn)略方向。 目前，世界能源格局是以石油、天然氣、煤炭等常規(guī)能源為主，包括水能風能、太陽能、潮汐能、地熱能、核能、氫氣能、生物能等能源在內(nèi)的多種能源并存的狀況。就煤、石油、天然氣、地熱能、核能等能源來說，不僅儲量、開發(fā)量有限，而且是不可再生能源。水能、風能、潮汐能等可再生能源，雖然理論上是取之不盡，用之不竭的，但可經(jīng)濟開發(fā)的量并不大 。單單依靠這些能源遠遠不能滿足國民經(jīng)濟的發(fā)展需要。因此人們預言能量巨大、分布廣泛、可以再生、污染小的生物質(zhì)能將成為第四代能源的主流能源。 生物質(zhì)氣化技術(shù)主要是以低質(zhì)生物質(zhì)為原料的氣化技術(shù)，使低質(zhì)生物質(zhì)完成從固態(tài)到可燃氣體的轉(zhuǎn)化。低質(zhì)生物質(zhì)是以農(nóng)作物秸稈為主，還可以使用玉米芯、木屑、柴草等。由于低質(zhì)生物質(zhì)的可再生性，因此，這項資源所產(chǎn)生的能源，稱之為可再生能源。生物質(zhì)氣化技術(shù)的用途與城市管道煤氣相同，燃燒穩(wěn)定、熱效率高、適用于炊事、取暖、鍋爐等。該技術(shù)在農(nóng)村的應用前途極其廣闊，實現(xiàn)了“一人燒火，全村用氣”的要 求。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，每年生產(chǎn)的農(nóng)作物秸稈約 7億噸，如此之大的資源除了一小部分用于畜牧外，其余的大部分以直接燃燒的方式將其浪費，既浪費了資源，又污染了環(huán)境。所以，合理有效的利用這項資源，是一件利國利民的大事。我國每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈約折合 3.5億噸標準煤 ,充分利用這項資源會產(chǎn)生很大的社會效益和經(jīng)濟效益 ,主要表現(xiàn)在可以節(jié)約資源 ,保護環(huán)境 ,從而改變了農(nóng)村傳統(tǒng)的炊事方式，帶動了相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 2 生物質(zhì)氣化技術(shù)利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景 生物質(zhì)氣化技術(shù)是一種熱化學處理技術(shù)，通過氣化爐將固態(tài)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為使用方便而且清 潔的可燃氣體，用作燃料或生產(chǎn)動力。生物質(zhì)氣化技術(shù)，就是生物原料在缺氧狀西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 3 態(tài)下加熱反應的能量轉(zhuǎn)換過程。生物質(zhì)是由碳、氫等元素和灰分組成，當它們被點燃時，只供應少量空氣，并且采取措施控制其反應過程，使碳、氫元素變成一氧化碳、氫氣、甲烷等可烯氣體，秸稈中大部分能量都轉(zhuǎn)移到氣體中，這就是氣化過程。去除可燃氣體中的灰分、焦油等雜質(zhì)，通過供氣系統(tǒng)將其送入農(nóng)戶家中，使用時打開閥門，點燃燃氣灶具，就可以燒水做飯了。 生物質(zhì)秸稈氣化技術(shù)是 90年代初期在我國發(fā)展起來的，但由于其具有較好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。在短短的十年 內(nèi)得到了相當大的發(fā)展，目前我國已經(jīng)成功開發(fā)了一些將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成可燃氣體的技術(shù)。建立了 380余處秸稈氣化集中供氣示范點，主要集中在山東、河南、江蘇、河北、山西、北京、陜西。 1 近年來由于各級政府的大力支持，以固定下吸式氣化爐為代表的秸稈氣化技術(shù)已在農(nóng)村地區(qū)得到推廣應用，取得了良好的社會效益。我國是個農(nóng)業(yè)大國，有豐富的農(nóng)業(yè)廢棄資源，但是其利用率卻很低，且因不正當處置如焚燒而污染環(huán)境，隨著我國生物質(zhì)能氣化技術(shù)的發(fā)展，其應用前景越來越廣闊，特別是在氣化發(fā)電和集中供氣方面。 目前國內(nèi)已經(jīng)成功開發(fā)了一些將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化 成可燃氣的技術(shù)，采用固定床氣化的，其所產(chǎn)氣體的熱值則可獲得 4 5MJ/m3，采用循環(huán)流化床氣化的，其所產(chǎn)生的氣體的熱值則可獲得 7MJ/m3左右，而且中熱值氣化技術(shù)的實驗研究在國內(nèi)也已取得了較好效果，如廣州能源研究所采用的氧氣氣化技術(shù)，其氣體熱值在 10MJ 12MJ/m3之間。 4在我國，由于火力發(fā)電污染大，農(nóng)村地區(qū)缺電嚴重，特別是偏遠地區(qū)，生物質(zhì)氣化發(fā)電正是解決這一難題的最好方法。利用生物質(zhì)氣化發(fā)電既可以生產(chǎn)電能，同時也使農(nóng)村廢棄物得到了有效處理，因而不但有良好的社會效益，也減少了處理這些廢棄物時造成的環(huán) 境污染。 3 生物質(zhì)秸稈氣化系統(tǒng)及設備 3.1 秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)介紹 秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)基本模式為：以自然村為單元，系統(tǒng)規(guī)模為數(shù)十戶至上千戶，系統(tǒng)由三部分組成：秸稈的氣化機組，燃氣輸配系統(tǒng)和用戶燃氣系統(tǒng)。（工藝系統(tǒng) 圖 如下 頁 所示） 鍘成小段的秸稈送入氣化器中經(jīng)過熱解氣化反應轉(zhuǎn)換成為可燃氣體，在凈化器中除去燃氣中含有的灰塵和焦油等雜質(zhì)，由風機送至氣柜中。氣化器、燃氣凈化器和風機組成了秸稈氣化機組。氣柜的作用是儲存一定量的燃氣以平衡系統(tǒng)燃氣負荷的波動，并提供一個始終恒定的壓力保證用戶燃氣灶具的穩(wěn)定燃燒。 離開氣柜的燃氣通過敷設在地下 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 圖 1 系統(tǒng)工藝流程圖 1- 螺旋輸送機； 2- 氣化爐 3- 旋風分離器 4- 噴淋凈化器 5- 氣水分離器 6-過濾器 7-鼓風機 8- 水封 9- 灶具 10- 儲氣柜 的塑料管網(wǎng)分配到系統(tǒng)中的每一用戶。用戶打開燃氣用具的閥門，就可以方便地使用燃氣。系統(tǒng)中包括原料處理（鍘草機）、上料裝置、氣化機組、風機、氣柜、安全裝置、管網(wǎng)和灶具等設備。生物質(zhì)燃氣的燃燒需用專用的灶具。經(jīng)過氣化，每公斤秸稈能產(chǎn)約2m3可燃氣，一戶 4 口之家每天需燃氣約 5 6立方米，燃氣成本約 0.11/m3元。 3.2 秸稈氣化的主要設備 -氣化爐 氣化爐是秸稈氣化的主要設備，氣化爐 除由于原料不同而氣化產(chǎn)物有差異外，氣化時所吹入的氣體（空氣、氧氣或水蒸氣）的不同，所以產(chǎn)生的可燃氣體的成分也不同。以空氣和水蒸氣同時鼓風而得到的混合氣體應用最廣，故一般所謂氣化爐煤氣即指混合煤氣而言。氣化爐氣化過程的水蒸氣由燃料中所含的水分產(chǎn)生。在大型固定式氣化爐中，蒸汽還靠預熱的空氣帶入；在小型氣化爐，為了使結(jié)構(gòu)簡單，水蒸氣的加入則是用滴水器來完成。目前 所用的氣化爐有上吸式氣化爐，下吸式氣化爐和流化床式氣化爐 3.2.1上吸式氣化爐 物料自爐頂加料口投入爐內(nèi)，氣化劑由爐底部進氣口進入爐內(nèi)參加反應，反應產(chǎn)生的氣化氣至下而上流動，由可燃氣出口排出。 上吸式氣化爐工作過程及優(yōu)缺點 這種氣化爐有三種優(yōu)點 :一是熱解層和干燥劑用了還原反應后氣體的余熱，出口燃氣的溫度低，氣化爐最下層是氧化層，這里有充足的空氣供燃氣所用 ,底部的木炭可以得到充分燃燒，故氣化率較高；二是可燃氣中含熱值較高的熱解產(chǎn)物，因此燃氣熱值較高；三是爐排受進風的冷卻，工作性能比較可靠。其缺點是： 由于爐內(nèi)的氣體流向是自上而下的，而熱流的方向是自下而上的，致使引風機從爐柵下抽出可燃氣要耗費較大的西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 功率，出爐的燃氣中含有較多的灰分，出爐的可燃氣的溫度較高，須用水對其進行冷卻。（其工作原理如下圖所示） 圖 2 上吸式氣化爐工作 原理圖 3.2.2下吸式氣化爐 生物質(zhì)原料由爐頂加料口投入料爐內(nèi)，作為氣化劑的空氣也由進料口進入爐內(nèi)。爐內(nèi)的物料自上而下分為干燥層、熱分解層、氧化層、還原層。煤氣從還原層排出。 下吸式氣化爐優(yōu)缺點 下吸式氣化爐的熱解產(chǎn)物通過熾熱的氧化層，還原層而得到充分的裂解，因此焦油含量比上吸式低得多，這是下吸式氣化爐最大優(yōu)點，所以下吸式氣化爐在需要使用潔凈燃氣的場合得到了廣泛的應用；它的另一優(yōu)點是它的加料端與空氣接觸 ,當爐膛內(nèi)為負壓工況時，加料端不需要嚴格的密封，使得運行中連續(xù)進料成為可能，也可以進行撥火操作 。 其缺點是：由于爐內(nèi)的氣體流向是自上而下的，而熱流的方向是自下而上的，致使引風機從爐柵下抽出可燃氣要耗費較大的功率，出爐的燃氣中含有較多的灰分，出爐的可燃氣的溫度較高，須用水對其進行冷卻。（其工作原理如下圖所） 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 圖 3 下 吸式氣化爐工作 原理圖 （見上頁） 3.2.3 流化床氣化爐 流化床氣化爐結(jié)構(gòu)比較復雜，設備投資較多。流化床氣化爐的物料是具有一定粒度的固體燃料，當通過燃料顆粒之間的氣流速度達到某一值時，微細顆粒之間會產(chǎn)生分離現(xiàn)象，少量顆粒在小的范圍內(nèi)振動或游動，燃料層由靜止向流動轉(zhuǎn)化。繼續(xù)提高氣流速度，全部微細顆粒被吹起而懸浮于氣流之中，但不被吹出。此時即為 “流化床 ”狀態(tài)，氣化介質(zhì)和顆粒料充分混合，具有流體的性質(zhì) 。 （其工作原理如下圖所示） 圖 4 流化床工作原理圖 4 生物質(zhì)可燃氣的凈化 4.1 氣化 氣中雜質(zhì)的組成、危害及去除方法 生物質(zhì)氣化燃氣中含有各種各樣的雜質(zhì)，主要成分及危害如下表所示 表 1 氣化燃氣中雜質(zhì)的組成及危害 雜質(zhì)成分 典型成分 可能引起的問題 凈化辦法 顆粒 灰、焦炭、熱質(zhì)顆粒 磨損、堵塞 氣固分離、過濾、水洗 堿金屬 鈉、鉀等化合物 高溫腐蝕 冷凝、吸附、過濾 氮化物 主要是氨和 HCN 形成二氧化氮 水洗 SCR 等 焦油 各種芳香烴等 堵塞、難以燃燒 裂解、除焦、水洗 硫、氯 HCL硫化氫 腐蝕污染 水洗化學反應 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 灰分：在反應進程中，大部分灰分由爐柵落入灰室，可燃氣中的灰 塵經(jīng)旋風分離器被除掉，將收集的灰分進一步處理，可以加工成耐熱保溫材料，或是提取高純度的 SiO2，當然也可以用作肥料。 水蒸氣：可燃氣中還含有一定量的水蒸氣，水蒸氣遇冷后將凝結(jié)成水。因此，在可燃氣輸送管網(wǎng)中，每隔一定距離要設一個集水井以便將冷凝水排出。 H2S：秸稈氣化氣中硫化氫的含量一般為 300mg/m3以上， H2S和水反應生成弱酸，易對鋼材設備產(chǎn)生腐蝕，因此必須脫除秸稈氣中的硫化氫，目前，脫除硫化氫的最簡單方法是采用石灰水噴淋洗滌（須定期補充石灰水）或采用活性碳吸附（須定期對活性碳進行脫附）；如用氧化鐵法 脫除硫化氫，脫硫時還可消耗秸稈氣中的氧氣；另外，硫化鐵可用來脫除秸稈氣中的 NO，減少煤氣膠的生成量，減少了管道的堵塞，有利于供氣和順利進行。 生物質(zhì)氣化燃氣中水分和灰分的處理是比較容易的，而焦油則是生物質(zhì)氣化應用中危害最大的，需通過下面幾種方法清除：（ 1）水洗法；（ 2）過濾法；（ 3）催化裂解法；（ 4）靜電捕捉法；（ 5） 旋風分離器脫焦法。 由此可見，生物質(zhì)氣化技術(shù)有著非常廣闊的前景，而該技術(shù)也正在被大力的研究與推廣。但是，如如何進一步提高氣化氣熱值等問題也有待于解決。同時，將氣化氣罐裝，以便于遠距離運 輸，也是一個非常值得研究的課題。 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 1 引言 能源是國民經(jīng)濟建設和人民生活的重要物質(zhì)基礎，在某種意義上，人類社會生產(chǎn)的發(fā)展史，就是人類能源開發(fā)利用史。隨著世界人口的日益增長和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類在經(jīng)歷了以煤為主的第二代能源之后，以石油為主的第三代能源正面臨著枯竭的危險。人類必須尋找到一種可經(jīng)濟開發(fā)、豐富、清潔的能源。因此，開發(fā)與利用新能源和可再生能源，已經(jīng)成為世界性的能源建設發(fā)展的戰(zhàn)略方向。 目前，世界能源格局是以石油、天然氣、煤炭等常規(guī)能源為主，包括水能風能 、太陽能、潮汐能、地熱能、核能、氫氣能、生物能等能源在內(nèi)的多種能源并存的狀況。就煤、石油、天然氣、地熱能、核能等能源來說，不僅儲量、開發(fā)量有限，而且是不可再生能源。水能、風能、潮汐能等可再生能源，雖然理論上是取之不盡，用之不竭的，但可經(jīng)濟開發(fā)的量并不大。單單依靠這些能源遠遠不能滿足國民經(jīng)濟的發(fā)展需要。因此人們預言能量巨大、分布廣泛、可以再生、污染小的生物質(zhì)能將成為第四代能源的主流能源。 生物質(zhì)能是指直接或間接的通過綠色植物的光合作用，把太陽能轉(zhuǎn)化為化學能后固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量。自然狀態(tài)下的生物質(zhì)如秸稈 ，枝條散碎、細軟、含水率高、能量密度低、燃燒強度小，傳統(tǒng)的秸稈利用方式，不僅造成了生物質(zhì)資源的過度使用和浪費，還會造成環(huán)境污染。生物質(zhì)秸稈氣化和集中供氣技術(shù)不僅實現(xiàn)了農(nóng)村用能燃氣化，而且還實現(xiàn)了生物資源的可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的意義。 本文通過對生物秸稈氣化工程的參觀、研究、結(jié)合國內(nèi)外已發(fā)表的有關資料比較系統(tǒng)的講解了生物質(zhì)氣化原理、工藝流程、氣化裝置及氣化氣的凈化等問題，并設計了下吸式氣化爐。 2 生物質(zhì)秸稈氣化技術(shù) 2.1 生物質(zhì)能 概述 生物質(zhì)能是由植物的光合作用固定于地球上的太陽能。據(jù)估計，植物每年 貯存的能量約相當于世界主要燃料消耗的 10倍；而作為能源的利用量還不到其總量的 l%。這些未加以利用的生物質(zhì)，為完成自然界的碳循環(huán)，其絕大部分由自然腐蝕將能量和碳素釋放回到自然界中。事實上，生物質(zhì)能源是人類利用最早、最多、最直接的能源，也是人西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。至今，世界上仍有 15 億以上的人口以生物質(zhì)作為生活能源。生物質(zhì)燃燒是傳統(tǒng)的利用方式，不僅熱效率低下，而且勞動強度大，污染嚴重。通過生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)可以高效地利用 生物質(zhì)能源，生產(chǎn)各種清潔燃料，替代煤炭，石油和天然氣等燃料和生產(chǎn)電力。減少對礦物能源的依賴，保護國家能源資源，減輕能源消費給環(huán)境造成的污染。專家認為，生物質(zhì)能源將成為未來可持續(xù)能源的重要部分，到 2015年，全球總能耗將有 40%來自生物質(zhì)能源。 生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。 生物質(zhì)的利用對我國的發(fā)展有重大的意義：我國是一個人口大國，又是一個經(jīng)濟迅速發(fā)展的國家， 21世紀將面臨著經(jīng)濟增長和環(huán)境保護的雙重壓力。因 此改變能源生產(chǎn)和消費方式，開發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔能源資源對建立可持續(xù)的能源系統(tǒng)，促進國民經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護具有重大意義。開發(fā)利用生物質(zhì)能對中國農(nóng)村更具特殊意義。中國 80%人口生活在農(nóng)村，秸稈和薪柴等生物質(zhì)能是農(nóng)村的主要生活燃料。盡管煤炭等商品能源在農(nóng)村的使用迅速增加，但生物質(zhì)能仍占有重要地位。 1998 年農(nóng)村生活用能總量 3.65億噸標煤，其中秸稈和薪柴為 2.07 億噸標煤，占 56.7%。因此發(fā)展生物質(zhì)能技術(shù)，為農(nóng)村地區(qū)提供生活和生產(chǎn)用能，是幫助這些地區(qū)脫貧致富，實現(xiàn)小康目標的一項重要任務。 2.2 秸稈資 源 秸稈是農(nóng)作物的剩余物，它是小麥、玉米、水稻等綠色植物在太陽輻射能的作用下吸收空氣中的二氧化碳和土壤的水分進行光合作用轉(zhuǎn)化為化學能，而固定下來的一種生物質(zhì)能源。據(jù)不完全估計，全世界每年可產(chǎn)生近 20億噸秸稈，作為農(nóng)業(yè)大國的中國，每年秸稈產(chǎn)量也有近 7億噸，其中產(chǎn)量最大的是稻秸，占總量的 29.93%，主要分布在中南（如湖南、湖北、廣東、廣西）和華東地區(qū)（如江蘇、江西、浙江和安徽）及西南的部分省份（如四川等），其次是玉米秸，占總量的 27.39%，主要分布在東北和華北（如河北、內(nèi)蒙古等）地區(qū)的各省及華東（如山東）和 中南（如河南）的部分省份，小麥占總量的 18.31%，主要分布在華東（如山東、江蘇、安徽）和中南（如河南）及華北（如河北）等地區(qū)，豆類秸稈占總量的 5.06%，薯秧類占總量的 3 .47%，油料占總量的 7.99%1。在中國農(nóng)村，秸稈被用作重要的生活資源，是一種重要的生物質(zhì)資源。植物學上把不能西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 食用的農(nóng)作物根、葉、莖統(tǒng)稱為秸稈，如玉米秸、高粱秸、棉花秸、豆秸、麥秸、稻秸等。其元素組成如表 1所示 ； 通常情況下含碳越高的秸稈發(fā)熱量越大，秸稈現(xiàn)階段的用途大致有以下幾個方面： （ 1）作為工業(yè)原料，主要用于工業(yè)造紙 （ 2） 作為畜牧飼料 （ 3）造肥還田 （ 4）農(nóng)村生活能源 表 1 秸稈中元素組成及各自含量 表 2 1999年中國農(nóng)作物資源量 碳 氫 氧 氮 硫 磷 40 60% 5 6% 43 50% 0.6 1.1% 0.1 0.2% 1.5 2.5% 作物種類 產(chǎn)量 秸稈：糧食 秸稈數(shù)量 占秸稈總量比例 % 水稻 198.48 0.97 191.73 29.93 小麥 113.87 1.03 117.29 18.31 玉米 128.09 1.34 175.48 27.39 高粱 3.24 1.44 4.67 0.73 谷子 2.32 1.51 3.50 0.55 其它雜糧 7.02 1.60 11.23 1.75 大豆 18.94 1.71 32.39 5.06 薯類 36.41 0.61 22.21 3.47 花生 12.64 1.52 19.21 3.00 油菜 10.14 3.0 30.04 4.75 芝麻 0.74 0.64 0.48 0.07 向日葵 1.77 0.60 1.06 0.17 棉花 3.83 3.00 11.49 1.79 麻類 0.47 1.70 0.8 0.12 甘蔗 74.70 0.25 18.68 2.92 總計 640.63 100 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 其中牲畜飼料和農(nóng)村生活用能仍是秸稈利用的主要方面。分別占到秸稈總產(chǎn)出量的40%和 45%，秸稈還田及其它損失也占到總產(chǎn)出量的 21.2%1 ?，F(xiàn)將 1999年中國秸稈農(nóng)作物資源量表（如表 2）。 秸稈資源分布及其特征如下：（ 1）總儲量大而人均占有量小。（ 2）地區(qū)分布不平衡，一半以上的秸稈資源集中在四川、河南、山東、安徽、江蘇、湖南、浙江、湖北等 9個省，廣大的西北地區(qū)和其它省區(qū)秸稈量較 少。（ 3）種類集中，水稻、小麥、玉米秸稈產(chǎn)量占總量的 74.76%。 農(nóng)作物秸稈是生物質(zhì)的主要組成部分，隨著科技的發(fā)展，秸稈氣化集中供氣為用農(nóng)作物秸稈解決農(nóng)村生產(chǎn)用能開辟了道路。我國生物質(zhì)氣化技術(shù)在 10 多年的發(fā)展中已取得了可喜的成果。中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院研制的 ND系列生物質(zhì)氣化爐，氣化效率達 74.92%，煤氣熱值達 6192.67kJ/m3，被用于烘干加熱、溫室供暖、動力發(fā)電等取得了較好的經(jīng)濟效益。山東省能源研究所研制的 XFL 600型秸稈氣化爐和農(nóng)村集中供氣裝置，很好的解決了把農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化成使用方便、干 凈衛(wèi)生的可燃氣，并集中向農(nóng)戶供氣，既利用了過剩的秸稈，又改善了農(nóng)民的生活條件。 2.3 氣化原理 生物質(zhì)氣化的基本原理是將生物質(zhì)原料加熱，生物質(zhì)原料進入氣化爐后被干燥，伴隨著溫度的升高，析出揮發(fā)物，并在高溫下熱解，熱解后的氣體和炭，在氣化爐的氧化區(qū)與供入的氣化介質(zhì)（空氣、氧氣、水蒸氣等）發(fā)生氧化反應并燃燒，燃燒放出的熱量用于維持干燥、熱解和還原反應，最終生成了含有一定量 CO、 H2、 CH4、 CmHn的混合氣體，去除焦油等雜質(zhì)后即可燃用。（其原理如圖 1 所示）。 圖 1 氣化反應過程原理 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 氣化過程包括三個階段：干燥、干餾、氧化和還原。實質(zhì)上是 燃料 的燃燒過程，下面就重點闡述 燃料 的燃燒過程。 燃料的燃燒過程可以分作預熱、水分蒸發(fā) 、析出揮發(fā)物和焦炭燃燒等幾個階段。C + O2 = CO2 + 408860 2C + O2 = 2CO + 246447 實際上在高溫下，當氧與熾熱焦炭表面接觸時，一氧化碳與二氧化碳同時產(chǎn)生，基4C + 3O2 = 2CO2 + 2CO 3C + 2O2 = 2CO + CO2 這二種氣體產(chǎn)生量的多少由溫度的高低和空氣供給量的多少而定， 900-1200時主要按前式進行反應，在 1450 當溫度較高 (超過 700時 )，生成的一氧化碳向外擴散時，遇到空氣中氧氣會繼續(xù)燃燒2CO + O2 = 2CO2 + 570865千焦 若溫度更高，則生成的二氧化碳在擴散過程中遇到熾熱的碳就會產(chǎn)生碳的氣化反應，這是一 CO2 + C = 2CO -162297 由于灶膛中尚有水蒸汽存在，它也會向焦碳表面擴散，當它與熾熱焦炭相遇時，也C + 2H2O = CO2 + 2H2 C + H2O = CO + H2 C + 2H2 = CH4 水蒸汽對碳的氣化比二氧化碳的作用快，所以灶膛中有適量的水蒸汽，可促進固定西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 碳的燃燒 這種方法改變了生物質(zhì)原料的形態(tài)，使用更加方便，而且能量轉(zhuǎn)化效率比固態(tài)生物質(zhì)的直接燃燒有較大的提高。 氣化技術(shù)是目前生物質(zhì) 能利用技術(shù)研究的熱門方向。典型的氣化工藝有以下 3種：干餾工藝、快速熱解工藝、氣化工藝。其中前兩種適用于木材或木屑的熱解；后一種適用于作物（如玉米、棉花等）秸稈的氣化。 2.4 生物質(zhì)氣化工藝 生物質(zhì)氣化技術(shù)的一般工藝過程主要有四大組成系統(tǒng)，分別進料系統(tǒng)、氣化反應器（氣化爐）、氣化氣凈化系統(tǒng)、氣化氣處理系統(tǒng)。進料系統(tǒng)包括生物質(zhì)進料、空氣進料、水蒸氣進料及其控制系統(tǒng)。氣化氣體凈化系統(tǒng)主要是除去產(chǎn)出氣體中的固體顆粒，可冷凝物及焦油，常用設備有旋風分離器，水浴清洗及生物質(zhì)過濾器。后處理系統(tǒng)主要是氣化氣進一步轉(zhuǎn)化利 用的裝置。 3 秸稈氣化的參數(shù)及影響產(chǎn)氣質(zhì)量的因素分析 3.1 秸稈氣化參數(shù)及影響因素 秸稈氣化氣的主要成分是 CO、 H2、 CH4等的可燃氣體。它們各自含量如下表： 表 3 氣化氣的主要成分及其含量 秸稈氣化的參數(shù)主要有粉塵灰分、熱值、焦油含量、 H2 、 CH4的含量等?，F(xiàn)就它們的影響因素做如下歸納： 粉塵、灰分：在氣化過程中，產(chǎn)生的大部分灰分由柵落入灰室，由旋風分離 器將其分離，它的含量與物料密度、氣流速度有很大關系；當物料密度大時，粉塵少。氣化爐的不同種類也對它的產(chǎn)生量有重要影響。一般灰分含量在 5%以內(nèi)，氣化爐就能可靠地運行；對于固定床氣化爐來說，降低秸稈燃氣的氣流速度，從灰渣層上方側(cè)壁負壓吸出燃氣都可以減少灰分。表 5說明了生物質(zhì)燃料種類不同，其氣化所產(chǎn)灰分的變化。 燃氣成分 H2 CH4 O2 CO CO2 % 15 20 1.5 20 12 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 14 表 4 不同原料氣化氣中灰分的含量 生物質(zhì)物料 木材 玉米秸稈 玉米芯 麥秸 棉柴 稻秸 灰分 % 0.1 3 1.5 7.4 17.2 16-23 熱值：它是用來衡量每單位立方米氣體燃燒所放出 熱量的多少。它受很多因素影響，如秸稈種類、物料含水量、物料密度、氣化爐種類等都能影響氣化氣的熱值。 表 5 各種生物質(zhì)原料氣化后氣體的熱值 焦油： 焦油是生物質(zhì)氣化中不可避免的產(chǎn)物，它的生成量與溫度有很大關系，在 500。C時焦油產(chǎn)量是最高的。其次物料的含水量也是影響焦油的產(chǎn)量的重要因素，當含水量大于 30%時，焦油的含量時顯增加。另外氣化爐的種類不同，同種物料參與氣 化反應所產(chǎn)生的焦油量也不相同， H2： H2是氣化氣中可燃成分之一，在氣化氣中的含量占 15%左右，它含量的多少直接影響到氣化氣熱值。它與氣化爐種類，氣化原料的種類，以及物料含水量等的直接的關系，當物料含水量低于 10%時， H2 的含量將下降。 CH4： CH4在氣化氣中是含量最大的可燃氣組成成分，同 H2一樣，它也受到氣化爐種類，氣化原料，物料含水量的影響。對于下吸式氣化爐而言，進風量的大小和喉口直徑大小及有無均對 CH4含量有很大關系。 氣化爐各部位結(jié)構(gòu)尺寸將極大地影響氣化爐的熱效率、產(chǎn)氣效率及產(chǎn)氣質(zhì)量。下 吸式氣化爐由于具有結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，產(chǎn)出氣的焦油含量低等優(yōu)點得到了廣泛應用。 4 秸稈氣化的設備 4.1 秸稈氣化集中供氣系統(tǒng) 燃 料 品 種 氣體低位熱值 kJ/m3 玉 米 秸 5405 棉 秸 5790 玉 米 芯 5351 麥 秸 3967 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 15 秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)基本模式為：以自然村為單元，系統(tǒng)規(guī)模為數(shù)十戶至上千戶，系統(tǒng)由三部分組成：秸稈的氣化機組，燃氣輸配系統(tǒng)和用戶燃氣系統(tǒng)。（工藝系統(tǒng)如圖2所示） 圖 2 系統(tǒng)工藝流程圖 1- 螺旋輸送機； 2- 氣化爐 3- 旋風分離器 4- 噴淋凈化器 5- 氣水分離器 6-過濾器 7-鼓風機 8- 水封 9- 灶具 10- 儲氣柜 鍘成小段的秸稈送入氣化器中經(jīng)過熱解氣化反應轉(zhuǎn)換成為可燃氣體，在凈化器中除去燃氣中含有的灰塵和焦油等雜質(zhì)，由風機送至氣柜中。氣化器、燃氣凈化器和風機組成了秸稈氣化機組。氣柜的作用是儲存一定量的燃氣以平衡系統(tǒng)燃氣負荷的波動，并提供一個始終恒定的壓力保證用戶燃氣灶具的穩(wěn)定燃燒。離開氣柜的燃氣通過敷設在地下的塑料管網(wǎng)分配到系統(tǒng)中的每一用戶。用戶打開燃氣用具的閥門，就可以方便地使用燃氣。系統(tǒng)中包括原料處理（鍘草機）、上料裝置、氣化機組、風機、氣柜、安全裝置、管網(wǎng)和灶具等設備。生物質(zhì)燃氣的 燃燒需用專用的灶具。經(jīng)過氣化，每公斤秸稈能產(chǎn)約2m3可燃氣，一戶 4 口之家每天需燃氣約 5 6立方米，燃氣成本約 0.11/m3元。 秸稈氣化工程從煤氣發(fā)生爐機組到用戶，全部工程主要有以下兩大部分：第一部分燃氣發(fā)生爐機組，機組主要由以下三部分組成： (1) 上料部分 經(jīng)過粉碎達到一定要求的秸稈，經(jīng)上料機送入氣化爐，上料機通常采用密封絞籠，對上料機的開啟和關閉，可以根據(jù)發(fā)生爐的用料要求，實現(xiàn)自動落料。 (2) 氣化爐 即氣化的反應室，被粉碎的秸稈在這里進行受控燃燒和還原反應，發(fā)生爐產(chǎn)生的燃氣，含有大量 的焦油和灰分，應對其進行凈化處理。 (3) 燃氣的凈化 主要是清除氣體中的焦油和灰份，使之達到國家標準： 10mg/m3。凈化系統(tǒng)由三個環(huán)節(jié)組成：氣體降溫、水凈化處理、焦油分離。 第二部分貯氣柜。它是儲存氣體的設備，主要用于燃氣氣源產(chǎn)量與供應量之間的調(diào)節(jié)。貯氣柜的結(jié)構(gòu)有外導架直升式、無外導架直升式、螺旋導軌式。貯氣柜容積是根據(jù)用戶每天的總用氣量來考慮，一般地，貯氣柜的容量應占日供氣總量的 40% 50%。 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 16 4.2 氣化爐 氣化爐是秸稈氣化的主要設備，氣化爐 除由于原料不同而氣化產(chǎn)物有差異外，氣化 時所吹入的氣體（空氣、氧氣或水蒸氣）的不同，所以產(chǎn)生的可燃氣體的成分也不同。以空氣和水蒸氣同時鼓風而得到的混合氣體應用最廣，故一般所謂氣化爐煤氣即指混合煤氣而言。氣化爐氣化過程的水蒸氣由燃料中所含的水分產(chǎn)生。在大型固定式氣化爐中，蒸汽還靠預熱的空氣帶入；在小型氣化爐，為了使結(jié)構(gòu)簡單，水蒸氣的加入則是用滴水器來完成。目前所用的氣化爐有上吸式氣化爐，下吸式氣化爐和流化床式氣化爐 4.2.1 上吸式氣化爐 物料自爐頂加料口投入爐內(nèi)，氣化劑由爐底部進氣口進入爐內(nèi)參加反應，反應產(chǎn)生的氣化氣至下而上流動，由可燃氣出口 排出。 上吸式氣化爐工作過程及優(yōu)缺點 這種氣化爐有三種優(yōu)點 :一是熱解層和干燥劑用了還原反應后氣體的余熱，出口燃氣的溫度低，氣化爐最下層是氧化層，這里有充足的空氣供燃氣所用 ,底部的木炭可以得到充分燃燒，故氣化率較高；二是可燃氣中含熱值較高的熱解產(chǎn)物，因此燃氣熱值較高；三是爐排受進風的冷卻，工作性能比較可靠。其缺點是：由于爐內(nèi)的氣體流向是自上而下的，而熱流的方向是自下而上的，致使引風機從爐柵下抽出可燃氣要耗費較大的功率，出爐的燃氣中含有較多的灰分，出爐的 可燃氣的溫度較高，須用水對其進行冷卻。 圖 3 系統(tǒng)工藝流程圖 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 17 4.2.2 下吸式氣化爐 下吸式氣化爐工作過程及優(yōu)缺點 生物質(zhì)原料由爐頂加料口投入料爐內(nèi)，作為氣化劑的空氣也由進料口進入爐內(nèi)。爐內(nèi)的物料自上而下分為干燥層、熱分解層、氧化層、還原層。煤氣從還原層排出。下吸式氣化爐的熱解產(chǎn)物通過熾熱的氧化層，還原層而得到充分的裂解，因此焦油含量比上吸式低得多，這是下吸式氣化爐最大優(yōu)點，所以下吸式氣化爐在需要使用潔凈燃氣的場合得到了廣泛的應用；它的另一優(yōu)點是它的加料端與空氣接觸 ,當爐膛內(nèi)為負壓工況時，加料端不需要嚴格的密封，使得運行 中 連續(xù)進料成為可能，也可以進行撥火操作 。 其缺點是：由于爐內(nèi)的氣體流向是自上而下的，而熱流的方向是自下而上的，致使引風機從爐柵下抽出可燃氣要耗費較大的功率，出爐的燃氣中含有較多的灰分，出爐的可燃氣的溫度較高，須用水對其進行冷卻。 4.2.3 影響下吸式氣化爐產(chǎn)氣質(zhì)量的因素 下吸式氣化爐產(chǎn)氣系統(tǒng)是由下吸式氣化爐、粉塵焦油處理系統(tǒng)、羅茨風機、貯氣柜等幾部分組成。在設計、操作過程中，哪一個環(huán)節(jié)都可能對產(chǎn)氣質(zhì)量、燃氣成分產(chǎn)生很大影響： （ 1）喉口結(jié)構(gòu)即喉口直徑大小、喉口深度、進風位置是影響產(chǎn)氣效果、燃氣焦油含量的關鍵 。如果喉口直徑過大或沒有喉口，就會使氧化層反應不均勻，易使一部分未參與氧化反應，空氣不進入還原層，形成所謂的燒穿現(xiàn)象，導致產(chǎn)出氣中可燃成分少、熱值低。因此使空氣從喉口部位，即設計好的氧化層位置進入，則可以較容易也控制氧化層、還原層反應層次，從而保證氧化還原反應在喉口部位進行，也就從結(jié)構(gòu)上保證了可以連續(xù)穩(wěn)定地得到高質(zhì)量的可燃氣體。 （ 2）進風量直接影響氣化爐產(chǎn)氣質(zhì)量 如果進風量大，則反應快、產(chǎn)氣多，但易造成過氧燃燒，反應溫度高，燃氣中可燃成分少、燃氣熱值低，甚至不能燃燒，還會將大量未經(jīng)反應的炭粉顆粒帶到后續(xù)設 備中，不僅造成浪費，也使后續(xù)處理設備負擔增加，影響處理效果。如進風量小，則造成缺氧燃燒，反應溫度低，氧化還原反應均不充分。燃氣中可燃成分少，焦油含量多，還易產(chǎn)生明火、噴火等不利于安全的現(xiàn)象。因此，要求所選羅茨風機與氣化爐后續(xù)處理設備相匹配，合理分配它們各點的壓力降，并根據(jù)氣化爐運行的不同階段，通過回流調(diào)節(jié)閥靈西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 18 活調(diào)節(jié)進風量。 （ 3）物料的干濕度、顆粒大小和密度對產(chǎn)氣效果影響很大 下吸式氣化爐對物料含水量要求一般在 20%左右，低于 10%時，燃氣中 H2、 CH4含量減少，熱值下降；高于 30%時，則產(chǎn)氣不夠，甚至不產(chǎn) 氣，而焦油含量卻時顯升高。顆粒過大，透氣性差，建立不起時顯的反應層，不產(chǎn)生可燃氣體，過大，原料易搭橋，導致進風量過大，產(chǎn)氣效果不好，物料密度大，燃燒時間長，穩(wěn)定燃氣成分好、熱值高、粉塵少、焦油少。反之亦反，不僅造成了能源浪費，而且為后處理設備增加負擔。 （ 4）司爐工的操作方法和對設備維護保養(yǎng)的好壞對燃氣質(zhì)量起著至關重要的作用。 物料添加均勻，根據(jù)不同運行階段控制進風量，嚴格按要求定時清灰、排污、換水，以產(chǎn)生較好質(zhì)量的燃氣。 圖 4 下吸式氣化爐 4.2.4 流化床氣化爐 流化床氣 化爐結(jié)構(gòu)比較復雜，設備投資較多。流化床氣化爐的物料是具有一定粒度的固體燃料，當通過燃料顆粒之間的氣流速度達到某一值時，微細顆粒之間會產(chǎn)生分離現(xiàn)象，少量顆粒在小的范圍內(nèi)振動或游動，燃料層由靜止向流動轉(zhuǎn)化。繼續(xù)提高氣流速度，全部微細顆粒被吹起而懸浮于氣流之中，但不被吹出。此時即為 “流化床 ”狀態(tài)，氣化介質(zhì)和顆粒料充分混合，具有流體的性質(zhì) 。 流化床氣化爐有；單流化床、雙流化床、 循西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 19 環(huán)流化床、 攜帶流化床四種類型。 圖 5 流化床 5 下吸式秸稈氣化爐的設計說明 該氣化爐為層式下吸式氣化爐，與一般常規(guī)下吸式氣化爐相比，它具有獨特的優(yōu)點：爐頂不需密封，既是加料口，有是空氣（氣化劑）口；爐身僅由兩個直筒體組成的雙層爐體，方便加工、搬運、安裝。下層爐體內(nèi)加水套，內(nèi)砌耐火材料。為保證物料的充分燃燒和二氧化碳的充分還原，特設計噴嘴等部件（如圖 6），空氣可以從噴嘴均勻地流經(jīng)反應區(qū)的整個截面，使反應區(qū)截面上的溫度均勻一致，不致出現(xiàn)低溫死區(qū)和架橋現(xiàn)象。 在層式下吸式汽化爐內(nèi)，氧化反應與熱分解反應在同一區(qū)域內(nèi)同時進行，這個區(qū)域是整個反應過程的最高溫度區(qū)域，由于熱反應是在比任何一種固 定氣化爐都高的溫度下進行，所以對操作者的要求較高，操作者要時刻注意爐況，保證爐內(nèi)不出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象，這樣產(chǎn)生的燃氣熱值也才能相對較高。如果在爐內(nèi)加少許干樹根，與秸稈一起氣化則效果更佳，因為氣化時加入干樹根等硬質(zhì)性原料，可以形成一定厚度的紅熱焦碳層，從而提高氣化溫度，使氣體中的焦油得到更多的分解，所以能得到良好的氣化效果。 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 20 圖 6 層式下吸式秸稈氣化爐外形 5.1 上層爐筒的材料選擇、加工工藝及各結(jié)構(gòu)的功用（圖見附件 1） 該零件的外殼均用球墨鑄鐵材料澆鑄，因為這種鑄鐵可鑄性佳且價格較低廉。內(nèi)部耐火泥選用 可塑性 耐火泥 （見表 6）。 表 6 耐火泥理化指標 耐火泥 功能特 點 1.各 種鍋爐 內(nèi) .爐 床 爐 內(nèi) 復雜 位置填平填充。 產(chǎn) 品規(guī)格表 產(chǎn) 品型 號 type 單 品 單價 備注 KG 可塑性耐火泥 PA16S 可塑性耐火泥 36 40kg/箱 (1700C) 輕質(zhì) 耐火泥 LW10S 44 頂部 390mmX390mm 的方形孔是氣化爐的進料口，是和進料輸送管道相連接的 進料口的加工： （ 1） 用長 450mm 寬 60mm 厚 5mm 的球墨鑄鐵板根據(jù)圖上結(jié)構(gòu)首尾相連進行焊接； （ 2）在其上鉆直徑為 11 的 12mm 個均布的連接通 孔； （ 3）用高為 70mm 寬 410mm 厚 5mm 的四塊球墨鑄鐵板進行相互垂直焊接以形成 筒。 （ 4）兩者進行垂直焊接既構(gòu)成了直接與上層爐筒相連的進料口。 上層爐筒的加工： 西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 21 （ 1）用球墨鑄鐵在澆注模上直接澆注成高 750mm 外徑 1350mm 內(nèi)徑 1210mm 的圓筒，同時要將底部寬 20mm 高 10mm 的連接邊連同爐筒一次澆注出來。 （ 2）將直徑為 1210mm 厚度為 70mm 中部帶有 390mmX390mm 的方孔的球墨鑄鐵圓板焊接于爐筒上部，其距離頂部尺寸為 20mm。 （ 3）將連接邊的連接表面進行 銑 削加工，其表面精度為 12.5，以保證連接的緊密性；連接邊的頂面進行 銑 削到表面精度為 12.5 以保證連接螺釘?shù)陌惭b。連接邊的兩外露棱邊需進行 45 度的倒角，以避免在安裝和使用過程中劃傷工人。 （ 4）在連接外邊上鉆 16 個直徑為 11mm 的均布連接通孔。 （ 5）用 4 根長為 480mm 直徑 40mm 壁厚 10mm 的球墨鑄鐵管澆鑄成圖示形狀和尺寸，再將兩端切割成傾斜 20-30 度角的斜截面。 （ 6）將 4 根彎管分別兩兩對稱焊接于鑄鋼筒外表面，與底面相距 210mm。其作用是安裝和維修時拆卸時方便提升和移動。 （ 7）在爐筒內(nèi)部搪以 80mm 厚的 可塑性耐火泥 。這種耐 火泥不僅能達到爐內(nèi)工作溫度的要求，還不會因為爐子熱長冷縮的體積變形而脫落。作用是將爐內(nèi)溫度降到 30-50度，方便工人操作時靠近。 （ 8）在爐筒表面涂以鋼結(jié)構(gòu)耐熱防銹漆。 5.2 下層爐筒的材料選擇、加工工藝及各結(jié)構(gòu)的功用（圖見附件 2） 該零件的外殼均用球墨鑄鐵材料，內(nèi)部耐火泥選用 可塑性耐火泥 （見表 6）。 下層爐筒的加工： （ 1） 用球墨鑄鐵 在澆注模上直接澆注成高 1650mm 外徑 1350mm 內(nèi)徑 1210mm 的圓筒，同時要將上部寬 20mm 高 10mm 的連接邊連同爐筒一次澆注出來。并在上面澆鑄出循環(huán)水的進出孔、出 灰孔及進氣孔。 （ 2） 將連接邊的連接表面進行 銑 削加工，其表面精度為 12.5，以保證連接的緊密性；連接邊的頂面進行 銑 削到表面精度為 12.5 以保證連接螺釘?shù)陌惭b。連接邊的兩外露棱邊需進行 45 度的倒角， （ 3）將外徑 1210mm 內(nèi)徑 1050mm 寬 30mm 水箱下底板用球墨鑄鐵澆鑄出來，并在其上表面涂以 0.8mm-1.2mm 的鋼結(jié)構(gòu)耐高溫防水漆。最后焊接于距爐子上連接表面540mm 處。 （ 4）將外徑 1210mm 內(nèi)徑 1050mm 寬 10mm 水箱上底板用鑄鋼澆鑄出來，并在其下西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 22 表面涂以 0.8mm-1.2mm 的鋼結(jié)構(gòu)耐高溫防水 漆。最后焊接于與爐子上面平齊處。 （ 5） 在連接外邊上鉆 16 個直徑為 11mm 的均布連接通孔。 （ 6） 澆注水箱內(nèi)壁。 用 球墨鑄鐵在澆注模上直接澆注成 540mm 高 30mm 厚外徑1110mm 的圓筒，并在上面澆鑄出循環(huán)水的進出孔及進氣孔。其上帶有向內(nèi)的 110mm 的直鉤是用做支撐爐橋的。并在其內(nèi)表面涂以 0.8mm-1.2mm 的鋼結(jié)構(gòu)耐高溫防水漆。最后通過焊接方式安裝于上下底板之間。 （ 7）在水箱內(nèi) 壁 搪以 80mm 厚的耐火泥，其作用已經(jīng)敘述。 （ 8） 將直徑 1210mm 厚 30mm 的圓形球墨鑄鐵底板焊接于距上聯(lián)結(jié)平面 1650mm 處。（ 9） 將兩根孔徑分別為 15mm 和 20mm 壁厚 10mm 的長 500mm 的進出水管用焊接 的方式如圖安裝于爐筒上。之所以這樣將進水管管徑設計得比出水管徑小 5mm，是為 了保證水箱里一直有足夠的冷卻水；而將水管以和水箱相切及二者方向相反的形式安裝 是為了讓冷卻水在水箱里因進水沖力的作用形成螺旋狀流動，使冷卻趨于均勻。 （ 10） 鑄造 煤氣出口。用球墨鑄鐵按圖示尺寸及形狀鑄造管狀煤氣出口，并將其上聯(lián)結(jié)法蘭的正反兩面用車削加工到精度 3.2，再在上面鉆以 8mm 個直徑為 11mm 的聯(lián)結(jié)孔。最后將其以圖上尺寸焊接于爐筒上。 （ 11） 按圖上形狀和尺寸鑄造出灰孔和用以安 裝出會孔蓋的基座。并焊接于其上。 （ 12） 在爐筒表面涂以鋼結(jié)構(gòu)耐熱防銹漆。 5.3 爐橋的材料選擇、加工工藝及各結(jié)構(gòu)的功用（圖見附件 3） 該零件全用球墨鑄鐵鑄造。 爐橋的加工： （ 1）用球墨鑄鐵澆注外徑 905mm壁厚為 5mm孔徑為 40mm的環(huán)形圈并在圖示位置鑄出直徑 50mm壁厚為的 5mm的凸臺孔直徑 40mm 的通孔。 （ 2）將 9根外徑 50mm內(nèi)徑 40mm的鑄鐵管以圖示位置焊接于環(huán)形圈上。 （ 3）在中間管子上的長度中點位置上鉆直徑 40mm的孔。 （ 4）在澆鑄模上鑄出圖示噴 嘴安裝基座，并焊接于中管孔上。以供安裝噴嘴之用。 5.4 噴嘴的材料選擇、加工工藝及各結(jié)構(gòu)的功用（圖見附件 4） 該零件全用球墨鑄鐵鑄造。 噴嘴的加工： （ 1）在鑄模上用鑄鐵澆鑄出高 330mm大端孔徑 50mm小端孔徑 40mm 壁厚為 5mm的帶西南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 23 部分裝配錐度的半通管。 （ 2）在同徑部分以圖示尺寸鉆 28個與水平面成 12度夾角的噴氣孔。之所以這樣設計是為了達到噴嘴在反應層里所噴出的空氣可以更加分散，促進秸稈的充分燃燒，且不會增加煤氣中的灰塵。其下端 70mm高的錐孔是用著和爐橋上的噴嘴安裝底座配合安裝之用。 5.5 出灰孔孔 蓋的材料選擇、加工工藝及各結(jié)構(gòu)的功用（圖見附件 5） 該零件全用球墨鑄鐵鑄造。 出灰孔孔蓋的加工： （ 1）用球墨鑄鐵澆鑄成直徑 230mm且?guī)?1.5mm高直徑為 204mm的凸臺的圓形蓋。 （ 2）用四根鐵條以圖示尺寸進行焊接。之所以設計凸臺是為了增加蓋合的密封性。 5.6 氣化爐的裝配（圖見附件 6） （ 1）將噴嘴安裝于爐橋的噴嘴基座之上，安裝的時候需在重合部分的內(nèi)外表面間填 以陶瓷織維棉（見表 7），增加安裝的密封性。 （ 2）在噴嘴及爐橋表面涂以 2-3的可塑耐火泥。 （ 3）將帶噴嘴的爐橋安裝于下爐筒的爐橋架上， 并將爐橋上的進氣孔和爐筒上的進氣孔對接，再在其接頭處堆上可塑耐火泥將之固定。 （ 4）用 M10的連接螺釘連接安裝上下爐筒。在安裝時需在連接表面填以陶瓷織維棉，增加安裝的密封性。 （ 5）將出灰孔蓋安裝于出會孔蓋基座上。 表 7 陶瓷織