农田废弃物的资源化利用+文献综述(5)
（4）干燥
气化炉最上层为干燥区，湿物料在这里与裂解反应后生成的热气体进行热交换．使原料中的水分蒸发。湿物料在这里同下面三个反应区生成的热气体产物进行换热，使原料中的水分蒸发出去，生物质物料由含有一定水分的原料转变为干物料。干燥层的温度大约为100～250℃。干燥区的产物为干物料和水蒸气，水蒸气随着下述的三个反应区的产热排出气化炉，而干物料则落入裂解区。
2.4 秸秆气化炉工艺类型
在我国，目前常用的生物质固定床气化炉按照鼓风方法不同和燃气相对于燃料流动方向不同，通常分为上吸式、下吸式。
2.4.1 上吸式气化炉
系统运行过程中，湿物料从顶部加入，气体呈逆向流动，上升热气流对湿物料进行干燥，将水蒸汽排出，干燥了的原料下降时被热气流加热并分解，释放挥发组分，剩余的物料继续下降并与上升的二氧化碳及水蒸汽反应，二氧化碳及水蒸汽等被还原为一氧化碳及氢气等，余下的炭被从底部进入的空气氧化，放出的燃烧热为整个气化过程供热。
上吸式秸秆气化炉的优点有：结构简单，加工制造容易，炉内阻力小，碳转换率高，可达99%以上，无可燃固体剩余物，对原料适应性强，能使用不同尺寸、不同含水量(45%以下)的原料。
上吸式秸秆气化炉的缺点有：产出气的流动方向和物料的滑落方向相对，热气流上升时对湿料干燥产生的水分不参加反应，减少了产出氢气和碳氢化合物的含量。气体与物料逆向流动时，湿料中的水分随可燃气排出，增加了排烟和热量损失，降低了系统热效率。热气流从底部上升时，温度沿着反应层逐渐下降，物料被干燥后与较低温度的气流相遇，原料在低温下进行热分解，导致气体质量差，焦油及水分含量高。一次加料供气时间短，炉内物料极易烧穿。
调查发现，用户在一次加料后用气在30至120分钟不等，这与草料密度和供风量有关，密度大的草料(如棉花籽、豆秸等)供风量相对要大，而密度小的草料(如麦秸、稻草等)供风量就小，这要求炉具的供风量可调，需增加调节装置，使其烧穿后无需打开炉盖，经调整草料才可继续供气。
图2-1 上吸式气化炉
2.4.2 下吸式气化炉
下吸式气化炉的工作原理为气化剂的空气从气化炉侧壁空气喷嘴喷入，其产出气的流动方向与物料下落的方向一致，故下吸式秸秆气化炉也称为顺流式秸秆气化炉。吸入的空气与物料混合燃烧，这一区域称为氧化区，温度约为900至1200℃，产生的热量用于支持热解区裂解反应和还原区还原反应的进行；氧化区的上部为热解区，约为300至700℃，在这一区域，生物质中的挥发分(裂解气、焦油以及水分)分离出来；热解区的上部为干燥区，物料在此区域被预热；在氧化区的下部为还原区，氧化区产生的二氧化碳和碳、水蒸汽在这一区域进行还原反应，同时残余的焦油在此区域发生裂解反应，产生以CO和H为主的产出气，这一区域大体为700至900℃。由于来自热解区富含焦油的气体须经过高温氧化区和以炽热焦炭为主的还原区，气体中的焦油在高温下被裂解，从而使产出气中的焦油大为减少。
下吸式秸秆气化炉的优点：由于产出气的流动方向与物料下落方向一致，使来自热解区富含焦油的气体必须经过高温氧化区和以炽热焦炭为主的还原区，气体中的焦油在高温下被裂解，致使燃气中的焦油大为减少。气体中剩余的少量焦油再通过一简易而便于清洗的过滤装置，使其纯度进一步提高。原料中的水分参加还原反应，使气体中氢气含量增加。要求原料中的水分含量不得大于20%，否则会降低炉温，使产出气体质量下降，同时，转换效率降低，灰分中碳含量增高，系统效率下降。提高了燃气的热值，为4600至5200千焦每立方米，气化效率大于70%。