330m2日光温室秸秆气化炉的设计

2006年1月农机化研究第1期330m2日光温室秸秆气化炉的设计甘露，马君，潘亚东，徐冬(黑龙江省农机工程科学研究院，哈尔滨150040)摘要:秸秆作为一种十分重要的可再生能源随着生物质能源轻化技术的发展以及秸秆气化集中供气技术日渐成熟，有效地解决了农村植物秸秆有效利用问题，节约了能源，减少了对环境的污染。为此，阐述了330m2秸秆气化炉的技术设计依据及总体设计方案，为黑龙江省及我国北方寒冷地区日光温室供暖提供了新的热源装置。关键词:农业工程;秸秆气化炉;设计;日光温室中图分类号: S226. 6文献标识码: A文章编号: 1003- 188X (2006) 01-0150-02H20+C=C0+Ho一118.83kJ引言2H20+C=C0+2H2- 75. 24kJ随着我国农业产业化结构调整和设施农业的发H20+C0=CO2+H2一43.58kJ展，高效节能型日光温室迅速地得到普及和推广，还原层反应均为吸热反应，气化原料在氧化层但有加温设备的温室占有率非常低,甚至是空白的。氧化反应所产生的高温经过还原反应温室降低到原因是采暖设备成本高、效率低，运行中增加了农600°~ 700C。经过上述反应过程，产生的可燃气体民的负担，影响了温室的经济效益，制约了农村经和主要成份是甲烷、- -氧化碳、乙烯等高热值可燃济的发展。为此，研制适合于广大农村地区经济适气体。用型采暖炉已成当务之急。2.2 设计技术依据.(1)330m2节能日光温室供暖秸秆气化炉研制2技术设计依据的关键技术为:气源压力稳定，无回火，风气可调2.1 技术原理控;秸秆等生物质固体燃料的气化是利用空气中的(2)燃气效率不低于70%;氧气或含氧物质做气化剂，将固体燃料中的碳氧化(3) 焦油和灰尘含量不大于50mg/Nm2。成气体的过程。气化过程包括固体燃料的干燥、干2.3主要性能指标馏、还原和氧化过程。干燥层和干馏层总称为燃料(1) 炉腔容料量: 40kg以上;准备层;还原层和氧化层总称为气化层。气化反应(2)热流量: 125. 4MJ/h以上(或气炉发热量);过程主要在这里进行，其化学反应基理如下。(3) 产气量: 2~2.5m*/kg;(1) 氧化层:气化剂与炽热固体燃料中的碳发(4)燃气热值: 1400kJ/kg 或4600kJ/Nm’。生氧化反应，同时放出大量的热，反应过程中的温3总体设计度可达1000°~ 1200C，其反应式如下C+02=C02+408. 84kJ目前，在我国已广泛应用的秸秆气化装置中，同时，一部分碳由于氧气供应量不足，生成一最基本最常用的气化装置是.上吸式、下吸式和平吸氧化碳，放出一部分热，即式。通过对比分析，330m2日光温室秸秆气化炉以下2C+02=2C0+246. 44kJ吸式作为该机的设计基础，其主要优点是:(2) 还原层:还原层内没有氧气存在，二氧化(1) 干燥和干馏产物全部经过氧化层，焦油可碳和水在该层被还原成- - 氧化碳和氢，其反应式为在高温下分解，水分亦可参加反应，适合气化农林C+C02=2C0- 162.41kJ剩余物;(2) 该形式气化炉具有有效高度不变，工作稳收稿日期: 2005-06-10作者简介:甘露(1968-),男， 黑龙江肇源人，工程师，(E-mail)定性好，工作中国煤化工加燃料，确保g12301@sina. com. cn。持续供热等优MHCNMHG2006年1月农机化研究第1期3.1 330 m'日光温室供热负荷的计算由此可见:该型气化炉热流量(或气化炉发热3.1.1 温室全日散热量Q的计算量)性能指标为:125.4MJ/h=35kW，完全能够满足Q=LC.Ot .330m2日光温室供热负荷需要。式中LC- -温室供热负荷系数;3.2气化炉炉膛直径的确定△一Or = T室外温度-T室内温室。4x10°G.NmLC= LC白+ LC夜"qLCg =6X3.6x| EK .Ag)+nVC,p]kJ/Cd3.式中G..- 燃料消耗:取1. 6kg/kW●h;Nem- -气化炉实际发热量，取35kW;LCx=18x3.6x|EK. Aa)+IVC,p3.6q-气化炉强度，取100kg/m2●h。式中EK Ax)=2371.76W/C;4x10° x1.6x35EK-Ax)=536. 72W/C.则D=-3.14x100=845mm渗漏损失为设计时取D=900mm。nVCpP=181. 74kJ/Cd3.3气化室高度 H的确定即LC= LCg+ LC收H=_4x10"GNemπD2γ=101.72 MJ/C天其中，γ取124kg/m'， 则H=710mm，设计时取冬季室外温度按一26"C，室内温度按15C。H =1000mm。温室全日散热量为3.4风机确定Q = LCxOt =4170.5MJ/天考虑到煤气经风机过程中会有一定的焦油含3.1.2温室太阳辅射能量获取量量，实际设计时，离心风机要求由不锈钢材料制作。Q, =Qxo + QsL风量要求50~80m*/h;风压200mmH20。式中Q,一前坡透光面收集的能量;Qs一前立面收集的能量。4结论Qx =HroXA, xτ(1)该型气化炉能将各类农作物秸秆及农林废式中A,- 坡面面积，取313. 37m';Hro一前坡采光面上太阳辅射量，经计算为弃物直接转化为洁净的高效燃气，不加任何化学添加剂及配料。12.106MJ/m2天;(2)设计思想独特、技术先进、结构科学、操τ- -PVC膜透光率，取0.7。作简单，投料、制气、用气可同步进行，安全可靠，Q,e =2655.56MJ/天使用寿命长达8年。QsL=HroXA.Xt(3)产气快。首次气化启动只需3~5min， 封式中AsL- -前立面面积，取38. 69m';Hn一前立面采光面上太阳辅射量，经计算火后，再次启动更快，封火时间可达40h。(4)燃气燃烧洁净、气源稳定，无回火现象。为36. 436MJ/m2天;(5) 采用科学的风、气配比调节火势，制气过程及气流大小可控，制气数量根据投料量确定。QsL =986. 79MJ/天(6)无烟尘排放，无燃气泄露，各项环保指标温室太阳辅射能量获取量均达到行业标准。Q, =Q。o +QsL =3642.35MJ/天3.1.3 温室供热量Q参考文献:Q=Q+Q,=528. 17MJ/天[1]顾尧臣.粮食加工设备工作原理设计和应用[M].武.3.1.4秸秆气化炉发 热量计算汉:湖北科学技术出版社,1998.由于气化炉效率不低于70%，考虑到能量损耗，2] 季秉厚,林莉，李蓉萍.中国北方寒冷地区农村能取η=0.5。源暨新能源研究与应用进展[M].呼和浩特:内蒙古气化炉供热时间:取当日20:00~次日8:00,大学出版共12h，则气化炉发热量中国煤化工[3] 张百良中国农业出版Q羽=Q/12xη =88MJ/h=24. 4kW社, 1997.1MYHCNM HG_.下转第155页)2006年1月农机化研究第1期不同研究方法的优缺点进行进一步地研究;二是在1] 黄洪峰.土壤●作物●大气相互作用原理与模拟研实现作物上部生长环境可控的条件下，研究作物根究[M].北京:气象出版社, 1997.系的生长情况，使研究结果有对比性，也可使试验2] 张喜英.作物根系与土壤水利用[M].北京:气象出.过程具有重复性。版社, 1999.参考文献:The Laboratory Design of Crop RootYAN Jian, XIE Xiao-yan(College of engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 501 642, China)Abstract: According to the need of crop root research, the South China Agricultural University crop rootlaboratory was built. This text introduces the design idea of the crop root laboratory on several aspects, such aslighting, ventilation, heat preservation and so on. Combining the characteristic of crop root research, itexpounds the structure and design specialties of the two sorts of plant slot.Key words: agronomy; crop root; desi gn; laboratory; plant slot(.上接第151页)Abstract ID:1003- -188X(2006)01- -0150- -EADesign of Straw Gasification Furnace Applied to Sunlight GreenhouseGAN Lu, MA Jun,PAN Ya-dong, XU Dong(Heilongjiang Provincial Agricultural Mechanical Engineering Scientific Academy,Harbin 1 50040, China)Abstract: Following with the development of mild oxidation technology of bioenergy, and mature of central airsupply technology of straw gasification day by day, the straw has become a very important regenerativeenergy●It not only settles effectively utilizing plant straw, but also saves energies and reduces the pollutions toenvironment●So, this paper states the design foundation of its gasification furnace, and also provides newdevices of lighting source for sunlight greenhouse in the North of cold area.Key words: agricultural engineering; straw gasification furnace; design; sunlight greenhouse中国煤化工MHCNMH G-155-