秸稈炭化制氣主要包括三個步驟:
一是秸稈炭化。
生物質原料經過上料器將原料投入到炭化爐中,經過爐體內部自身結構設計將原料分為多層進行裂解處理,如下圖所示,共分為8層,最后原料炭化成生物炭,在生物炭層由出料器排出炭化爐外,氣液混合物輸送至凈化系統進行分離凈化過程。
干燥層:20-200 ℃,原料中自由水和結合水的蒸發。
熱解層:800-600 ℃ ,原料在缺氧的條件下裂解產生大量可燃氣(CO,H2,CH4等)、炭、生物質提取液。
氧化層:700-1100 ℃,還原反應。
還原層:800—600℃
C+H2O = CO+H2
CO+H2O = CO2+H2
C+CO2 = 2CO
C+2H2 = CH4
CO2+H2 = 2CO+H2O
二是氣體凈化。氣化生成的燃氣都含有一定的雜質,包括灰分、焦炭和焦油等,需經過凈化系統把雜質除去,以保證燃氣發電設備的正常運行。

三、生物質炭化經濟效益分析
1 | 按供4800戶,每戶5口人,每天每戶燃氣消耗5m3計算 | 每天消耗燃氣:4800x5m3=24000m3 |
2 | HC-300型炭化爐產氣率為2000m3/h,每天生產12h | 每天可產燃氣:2000m3x12h=24000m3 |
3 | 1h炭化1t原料,每天每套需原料12t | 年消耗原料:12tx365=4380t |
4 | 每噸原料產2000m3,燃氣按0.4元/m3計算 | 年產燃氣:4380tx2000m3/t=8760000m3 每年燃氣收入為:8760000m3x0.4元=350.4萬元 |
5 | 炭產率按20%~30%計算(原料不同產炭率有所差異) | 年產炭:4380tx20%=876t 炭按1500元/t計算,年產炭收益為:876tx1500元=131.4萬元 |
6 | 焦油產率按4%計算 | 年產焦油:4380tx4%=175.2t焦油按2500元/t計算,年焦油收益為:175.2tx2500元=43.8元 |
7 | 酸液產率按10%,單價按1000元/t計算 | 年產酸液:4380tx10%=438t 酸液按1000元/t計算,年酸液收益為:438tx1000元=43.8萬元 |
8 | 以秸稈為例,每噸按350元計算 | 年原料成本為:4380tx350元=153.3萬元 |
9 | 工人工資 | 設備三班值守每班2人,每人工資3000元/月,年工資為:3000元x2人x3x12個月=21.6萬元 |
10 | 電費 | 裝機容量38kwx12h=456kw年耗電量:456kwx365x0.75元=124830元 |
11 | 總成本 | 153.3+21.6+12.483=187.383萬元 |
12 | 總收入 | 350.4+131.4+43.8+43.8=569.4萬元 |
13 | 利潤 | 569.4萬元-187.383萬=382.017萬元 |
14 | 設備(每套) | 295萬元 |
15 | 投資回收期 | 295÷382.017=0.77年(9個月) |
按設備生產能配置用戶及原料供給 | ||
1 | HC-200型炭化爐產量為2000m3/h,日生產12h計算 | 可產可燃氣體:2000m3x12h=24000m3;按每戶每天用氣5m3計算,可供用戶:24000÷5=4800戶 |
2 | 原料 | A.根據人員均耕地1.5畝,按每戶3口人計算:每戶擁有耕地面積為:1.5畝x3人=4.5畝;4800戶擁有耕地:4800戶x4.5畝=21600畝 |
B.秸稈產量:小麥433.1kg/畝、玉米678.32kg/畝、豆類484.3kg/畝、油類315kg/畝、棉花750kg/畝,各類均產564.144kg,4800戶可產秸稈:21600畝x532.144kg/畝≈11494噸 | ||
C.本項目一天消耗原料12t計算,則年消耗原料:365天x12t=4380t | ||
由此可見:4800戶擁有耕地所產秸稈完滿足需要 |
四、生物質氣化爐產品項:
1、可燃氣對接發電、烘干、供暖等工程;
2、秸稈炭用于生物炭有機肥的生產;
3、木醋酸液用于液體葉面肥、液體生物農藥;
4、木焦油供給煉油廠、橡膠廠。
五、生物質氣化爐處理秸稈參數:
1、1公斤秸稈可以產生可燃氣1.6立方米;
2、秸稈氣的熱值為1200大卡;
3、秸稈每噸產氣率為1600立方米;
4、秸稈含水量為≤15%時,秸稈產炭率為20%(根秸稈質地有直接關系);
5、秸稈木醋酸液的生產率為10%;
6、秸稈焦油生產率為3%。