CN101113343A - 灰渣自凝聚生物质流化床气化炉 - Google Patents

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CN101113343A CNA2007100248581A CN200710024858A CN101113343A CN 101113343 A CN101113343 A CN 101113343A CN A2007100248581 A CNA2007100248581 A CN A2007100248581A CN 200710024858 A CN200710024858 A CN 200710024858A CN 101113343 A CN101113343 A CN 101113343A
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刘勇
陈枫
王家俊
王怀春
马仁贵
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Abstract

灰渣自凝聚生物质流化床气化炉，其特征是采用立式三段组合的锥柱状炉体，炉体下段为膨胀柱筒、上段为气化柱筒、中段是下口小、上口大的倒圆锥筒；膨胀柱筒的底部为排渣口，膨胀柱筒下部侧壁设置与送风管相通的送风口，生物质原料入口设置在膨胀柱筒的侧部，且位于送风口的上部；射流管沿膨胀柱筒中轴设置，射流出口位于倒圆锥筒底部；燃气出口位于气化柱筒顶部。本发明在一台设备内完成了生物质原料干馏、气化、还原及催化裂解的完整的能量转换过程，并使灰渣得以分离，解决了灰渣结渣、挂渣与提高原料气化温度及燃气质量的矛盾。

Description

灰渣自凝聚生物质流化床气化炉
技术领域
本发明涉及固体生物质能源的处理装置，更具体地说是固体生物质流化床气化装置。
技术背景
农作物秸秆、林木加工废弃物，固体生活垃圾等称为固体生物质。为了将固体生物质作为能源进行有效利用，需要对固体生物质原料进行干馏、气化、还原及催化裂解完成能量转换。但是，在这一能量转换过程中，由于固体生物质热解气化时灰渣熔点较低，容易结渣、挂渣，破坏气化炉的正常工作。
为了避免气化炉结渣、挂渣，在流化床气化生物质原料时，必须控制气化温度，但温度被控制的同时不可避免地降低了原料的气化效率和燃气质量。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种灰渣自凝聚生物质流化床气化炉，在同一台设备内完成生物质原料的干馏、气化、还原及催化裂解等完整的能量转换过程，并使得灰渣通过冷却、降温、凝聚而得以分离，解决灰渣结渣、挂渣与提高原料气化率及燃气质量的矛盾。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
本发明灰渣自凝聚生物质流化床气化炉，其结构特点是采用立式三段组合的锥柱状炉体，炉体下段为膨胀柱筒、上段为气化柱筒，承接在膨胀柱筒与气化柱筒之间的中段是下口小、上口大的倒圆锥筒；膨胀柱筒的底部为排渣口，膨胀柱筒下部侧壁设置与送风管相通的送风口，生物质原料入口设置在膨胀柱筒的侧部，且位于送风口的上部；射流管沿膨胀柱筒的中轴设置，射流出口位于所述倒圆锥筒的底部；燃气出口位于气化柱筒的顶部。
本发明的结构特点也在于：
在气化柱筒的燃气输出管路中设置旋风分离器，旋风分离器的分离渣通过回料机构回送到膨胀柱筒中。
在气化柱筒的顶部，设置由中心向外周导流的弧形导流板。
在膨胀柱筒内，处于送风口所在位置设置有锥状布风孔板，布风孔板的底口承接排渣筒。
在中心射流作用下，炉体中轴位置形成物料上升的高温反应射流区，可以获得1300℃以上的高温，足以使气体中的焦油裂解气化，同时由于高速气流的卷吸作用，射流区以外形成低压回流区，未燃尽的物料及灰渣自炉体顶部下落进入低压区，在下降的过程中，高温灰渣将一部分热量传递给物料及炉壁，当下降到膨胀区时，高温灰渣进一步受到刚进入的低温气化剂及物料的冷却，由于表面张力的作用而自凝聚形成球状灰渣，在重力作用下，比重较大的灰渣球与物料分离，由排渣管排出。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明将膨胀床、流化床及喷动床气化设备集成于一体，炉体内不结渣、挂渣，能保证流化床气化炉的正常工作，并能极大地提高了原料气化率。
2、本发明旋风分离器的设置可以更进一步提高输出燃气的质量和原料气化效率。
3、本发明弧形导流板的设置一方面可以避免未烬物料及灰渣在位于气化柱筒顶部随燃气出口中直接排出，另一方面极大地有助于形成炉内的回流。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中标号：1膨胀柱筒、2气化柱筒、3倒圆锥筒、4燃气输出管路、5弧形导流板、6布风孔板、7螺旋送料器、8出渣设备、9送风管、10射流管、11旋风分离器、12回料机构、13料斗。
以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明
具体实施方式
参见图1，采用立式三段组合的锥柱状炉体，炉体下段为膨胀柱筒1、上段为气化柱筒2，承接膨胀柱筒1与气化柱筒2之间的中段是下口小、上口大的倒圆锥筒3。
图中所示，膨胀柱筒1的底部为排渣口，膨胀筒的下部侧壁设置与送风管9相通的送风口，与进料器7连通的生物质原料入口设置在膨胀柱筒1的侧部，且位于送风口的上部；射流管10自底部引入、并沿膨胀柱筒1的中轴设置，射流出口位于倒圆锥筒3的底部；燃气出口位于气化柱筒2的顶部。
具体实施中，在气化柱筒2的燃气输出管路4中设置旋风分离器11，旋风分离器11的分离渣通过回料机构12回送在膨胀柱筒1中，回料口的高度适当高于生物质原料入口的高度。
在气化柱筒2的顶部，设置由中央向外周导流的弧形导流板5。
在膨胀柱筒1内，送风口所在位置处设置为锥状布风孔板6，布风孔板6的底口承接排渣筒，排渣筒的下方设置出渣设备8。
开启送风管9上的风阀，压缩空气由送风管9送入炉内，并通过布风孔板6上的风孔吹入膨胀柱筒1，接着开启螺旋送料器7，料斗13中的生物质原料由螺旋送料器7推入膨胀柱筒1内，在膨胀柱筒1中上升气流的吹动下，物料处于膨胀鼓泡状态，投入火种，打开射流管10中的射流阀门，高速气流沿轴线方向射向炉顶，在高速气流的引射作用下，由送风管9送入的一次空气及气化物料快速提升，在炉体中段进行氧化反应，反应温度可高达1300℃，生成高温热烟气CO2等，剩余物料及热烟气继续上升，在上段射流束内进行还原反应，还原成CO，至弧形导流板5时温度降至850℃左右，熔融的灰渣由于降温及表面张力的作用，逐步凝聚成球状塑性颗粒，在弧形导流板5的作用下，颗粒较大的未烬物料及比重较重的灰渣颗粒在惯性力及重力的联合作用下，沿炉体内壁向下流动；在流动过程中，高温灰渣向未烬物料及炉壁传热，降低自身温度，物料因挥发分析出而比重逐渐减小，灰渣因温度逐步降低，体积逐渐减小，比重却愈来愈大；当下降气流到达倒圆锥筒3的下沿，未烬物料及下降气流在射流束的引射、卷席的作用下重新回到射流束，而比重较大的灰渣颗粒由于惯性和重力作用冲入膨胀层，在此高温灰渣颗粒把部分热量传递给一次空气和新投入的气化原料；新投入的物料在炉壁辐射热和灰渣传递的热能作用下进行气化干馏，灰渣颗粒进入膨胀层，犹如进入筛网，在不断震荡的膨胀层中，较重的灰渣逐步落入底部。在射流束中物料和气化剂完成了氧化还原反应，所产生的可燃气体携带未烬的微小炭粒由导流板外侧环形通道溢出，经旋风分离器11的分离，未烬炭粒子回流至炉内；净化后的燃气输入用户或储存。
本发明的具体实施由于氧化温度高，焦油完全催化裂解，变成可燃气体，CO2还原充分，原料气率达80％以上，燃气中不含焦油粒子。

Claims (4)

1.灰渣自凝聚生物质流化床气化炉，其特征是采用立式三段组合的锥柱状炉体，炉体下段为膨胀柱筒(1)、上段为气化柱筒(2)，承接在所述膨胀柱筒(1)与气化柱筒(2)之间的中段是下口小、上口大的倒圆锥筒(3)：所述膨胀柱筒(1)的底部为排渣口，膨胀柱筒(1)下部侧壁设置与送风管(9)相通的送风口，生物质原料入口设置在膨胀柱筒(1)的侧部，且位于所述送风口的上部；射流管(10)沿膨胀柱筒(1)的中轴设置，射流出口位于所述倒圆锥筒(3)的底部；燃气出口位于气化柱筒(2)的顶部。
2.根据权利要求1所述的灰渣自凝聚生物质流化床气化炉，其特征是在所述气化柱筒(2)的燃气输出管路(4)中设置旋风分离器(11)，所述旋风分离器(11)的分离渣通过回料机构(12)回送到膨胀柱筒(1)中。
3.根据权利要求1所述的灰渣自凝聚生物质流化床气化炉，其特征是在所述气化柱筒(2)的顶部，设置由中心向外周导流的弧形导流板(5)。
4.根据权利要求1所述的灰渣自凝聚生物质流化床气化炉，其特征是在所述膨胀柱筒(1)内，处于送风口所在位置设置有锥状布风孔板(6)，布风孔板(6)的底口承接排渣筒。
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