CN101481621A - 旋风式生物质高温热解气化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明为旋风式生物质高温热解气化炉。该气化炉包括圆筒和锥筒上下结合形式的旋风高温热解气化炉室，在其上部设置有生物质物料仓、螺旋给料机和锥形物料落管，在其下部设置有排灰渣管和灰渣箱，其内设置有垂直的并与其同轴的生物质气排出管，其外两侧分别设置了气体燃料燃烧室。在运行时，气体燃料燃烧室内燃料燃烧后所产生的高温低氧烟气以高速射流的形式切向喷入旋风式生物质高温热解气化炉室，形成强烈的旋风涡旋，同时与生物质物料迅速混合并使其充分的热解气化，所产生的生物质气则通过生物质气排出管排出旋风热解气化炉。生物质物料在旋风热解气化炉室热解气化后形成的灰渣将通过排灰渣管，排入灰渣箱。

Description

旋风式生物质高温热解气化炉
技术领域
本发明涉及到生物质气化炉，具体为旋风式生物质高温热解气化炉。
背景技术
生物质能是指蕴藏在生物质(泛指一切有生命的可以生长的有机物质)中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而存在生物质内部的能量，因此，生物质能是可再生能源。目前，作为一次能源的生物质通常指农林业废弃物，如木屑、树皮、稻壳、秸杆、花生壳和甘蔗渣等。就其能量当量而言，生物质能仅次于煤、石油、天然气而列第4位。在世界能源消耗中，生物质能占总能耗的14％。
生物质能的利用有多种形式，生物质气化技术是通过热化学反应，将固态生物质转换为洁净的气体燃料，这种生物质能的转化和利用方式对于节约能源和保护环境，以及缓解日益严重的温室效应具有极其重要的意义。
目前所应用的生物质气化工艺都是采用使部分生物质物料燃烧，然后利用其烟气所具有的热量和剩余氧气对其余生物质物料进行热解和气化的方法。由于生物质物料与常温空气混合燃烧后所产生的烟气温度比较低，所以，利用其热量热解和气化其余生物质物料所产生的生物质气的温度相应也比较低(通常小于800℃)，因此，这样气化工艺所生产的生物质气的焦油含量通常很高。无论是用于发电或供气，焦油都会堵塞管路。为了去除焦油，目前大多数生物质气化工艺不得不采用水洗来去除生物质气中的焦油，因此，在生物质气化过程中所生成的焦油、几乎全部转移到其净化工业所产生的污水中，由于焦油的成分复杂(包含100种以上的有机成分)，其中各种污染物的浓度非常高，很难有效处理，会造成严重的二次污染。对于生物质气化发电系统，焦油会污染气缸，堵塞火花塞或燃气孔，使发电与供气无法正常运行。因此，焦油问题是影响气化使用的一个重要因素，一直制约着生物质气化工程的发展。
在生物质气化工程中，解决焦油最彻底的方法是在生物质气化过程中利用高温(1600℃以上)将焦油热解成沸点低于常温的气体，因此，采用生物质高温(1600℃以上)热解气化工艺是大幅度降低生物质气焦油含量最有效的方法。并且，高温热解生物质气化工艺在工程上的实现和推广应用，将会对生物质能源的有效利用、改善我国的能源结构和生态环境产生积极的推动作用。
发明内容
本发明的目的是提供可实现生物质高温热解气化工艺的旋风式生物质高温热解气化炉，用来大幅度降低所生产的生物质气中焦油的含量，彻底解决原有生物质气化工艺存在的生物质气焦油含量过高的问题。
本发明的技术方案是：旋风式生物质高温热解气化炉包括圆筒和锥筒上下结合形式的旋风高温热解气化炉室，在其上部设置有生物质物料仓、螺旋给料机和锥形物料落管，在其下部则设置有排灰渣管和灰渣箱。旋风热解气化炉室的两侧分别设置了气体燃料燃烧室，在旋风热解气化炉室中设置有垂直的并与其同轴的生物质气排出管，其出口则位于旋风热解气化炉室的外部，且水平设置。在生物质气排出管垂直段上部外侧设置有同轴的、扩锥状的生物质物料减速分散器。在运行时，分别设置在旋风热解气化炉室两侧的气体燃料燃烧室气体燃料燃烧后所产生的高温低氧烟气以高速射流的形式切向喷入旋风式生物质高温热解气化炉室，形成强烈的旋风涡旋。同时，在生物质物料仓内存放的生物质物料通过螺旋给料机，经过锥形物料落管和生物质物料减速分散器落入旋风热解气化炉室内，并被由气体燃料燃烧室内喷入的高温烟气混合、加热、发生热解，并同时将其中的固定碳气化，产生出生物质气。在旋风热解气化炉室内产生的生物质气则进入生物质气排出管，并通过生物质气排出管出口排出旋风热解气化炉。生物质物料在旋风热解气化炉室热解气化后形成的灰渣将通过排灰渣管，排入灰渣箱。
其进一步特征在于：在旋风热解气化炉室中部设置有垂直的并与其同轴的生物质气排出管，这样设置不仅会使生物质物料能够有足够的时间完成热解气化过程，而且还可以使排出的生物质气的飞灰含量降至最低。同时，在生物质气排出管垂直段上部外侧，设置有扩锥状的生物质物料减速分散器，使落入锥形物料落管的生物质物料减速并沿周向分散，使其均匀地在贴近旋风热解气化炉壁内侧处落入旋风热解气化炉室，这样的设置使得落入旋风热解气化炉室内的生物质物料能够被强烈旋风涡旋的高温烟气迅速混合并充分的热解气化。
设置于旋风热解气化炉室两侧的气体燃料燃烧室的燃料给入管在其后端部与其相连通，其空气入口则位于其侧面水平切向处。这样的结构设计可以使气体燃料在气体燃料燃烧室内强烈涡旋燃烧，以保证在低过量空气系数的条件下，实现高效率燃烧。
附图说明
图1为本发明主视图的剖视图
图2为图1的A-A截面的剖视图
图3为图1的B-B截面的剖视图
图4为图1的C-C截面的剖视图
图5为图3的D-D截面的剖视图
图中件号说明：
1、灰渣箱；2、排灰渣管；3、旋风热解气化炉壁；4、旋风热解气化炉室；5、生物质气排出管；6、生物质物料减速分散器；7、电机；8、生物质物料仓；9、螺旋给料机；10、锥形物料落管；11、生物质气排出管出口；12、后气体燃料燃烧室燃料给入管；13、后气体燃料燃烧室；14、前气体燃料燃烧室燃料给入管；15、前气体燃料燃烧室空气入口；16、前气体燃料燃烧室；17、后气体燃料燃烧室点火器；18、后气体燃料燃烧室空气入口；19、前气体燃料燃烧室点火器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的最佳实施方案进行详细描述。旋风式生物质高温热解气化炉包括旋风热解气化炉室4、锥形物料落管10、螺旋给料机9、排灰渣管2、生物质气排出管5、前气体燃料燃烧室16和后气体燃料燃烧室13。锥形物料落管10设置在旋风热解气化炉室4的上部并与之连通，在锥形物料落管10的上部则设置了由电机7作为动力带动的螺旋给料机9，螺旋给料机9的前端下部与锥形物料落管10上部相连通，而螺旋给料机9的后端上部则与生物质物料仓8相连通。在旋风热解气化炉室4的下部设置有排灰渣管2并与之连通；在排灰渣管2的下部设置有上部开口的灰渣箱1，由排灰渣管2排出的灰渣将靠重力直接落入灰渣箱1中。在旋风热解气化炉室4中设置有垂直的并与其同轴的生物质气排出管5，生物质气排出管5的出口11则位于在的外部，且水平设置。在生物质气排出管5垂直段上部外侧，设置有同轴的、扩锥状的生物质物料减速分散器6。前气体燃料燃烧室16和后气体燃料燃烧室13分别设置于旋风热解气化炉室4外部的前后两侧，并各自在贴近旋风热解气化炉壁3处沿切线方向与旋风热解气化炉室4相连通。前气体燃料燃烧室16在其后端部与前气体燃料燃烧室燃料给入管14相连通、在其侧面水平切向处则与前气体燃料燃烧室空气入口15相连通，在前气体燃料燃烧室16内设置有前气体燃料燃烧室点火器19。同样，后气体燃料燃烧室13在其后端部与后气体燃料燃烧室燃料给入管12相连通、在其侧面水平切向处则与后气体燃料燃烧室空气入口18相连通，在后气体燃料燃烧室13内设置有后气体燃料燃烧室点火器17。
旋风式生物质高温热解气化炉运行时，气体燃料和空气分别通过前气体燃料燃烧室燃料给入管14和前气体燃料燃烧室空气入口15进入到前气体燃料燃烧室16，并被前气体燃料燃烧室点火器19点燃后持续燃烧。同时，气体燃料和空气也分别通过后气体燃料燃烧室燃料给入管12和后气体燃料燃烧室空气入口18进入到后气体燃料燃烧室13，并被后气体燃料燃烧室点火器17点燃后持续燃烧。前气体燃料燃烧室16和后气体燃料燃烧室13内燃烧产生的高温(1600℃以上)烟气以很高的速度(通常高于80m/s)沿切向并贴近旋风热解气化炉壁3内侧喷入旋风热解气化炉室4形成强旋风涡流，且前后两侧气体燃料燃烧室喷入烟气所形成的旋风涡旋的方向是相同的。同时，在生物质物料仓8内存放的生物质物料则通过由电机7作为动力带动的螺旋给料机9，经过锥形物料落管10和生物质物料减速分散器6落入旋风炉室4。生物质物料减速分散器6的作用是将落入锥形物料落管10的生物质物料减速并沿周向分散，使其均匀地在贴近旋风热解气化炉壁3内侧处落入旋风热解气化炉室4，并被由分别从前气体燃料燃烧室16和后气体燃料燃烧室13内喷入到旋风热解气化炉室4的高温烟气混合、加热、发生热解，并同时将其中的固定碳气化，产生出生物质气。在旋风热解气化炉室4产生的生物质气则进入生物质气排出管5，并通过生物质气排出管出口11排出旋风热解气化炉室4。生物质物料在旋风热解气化炉室4内热解气化后形成的灰渣将通过排灰渣管2，排入灰渣箱1。灰渣箱1内应保持有足够的水量，使水面高于排灰渣管2的出口平面，这样不仅使炽热的灰渣能够得到水的冷却得以顺利排出，而且能够保证旋风热解气化炉室4的密封，保证旋风式生物质高温热解气化炉能够正常运行。

Claims (4)

1、旋风式生物质高温热解气化炉包括旋风热解气化炉室4、锥形物料落管10、螺旋给料机9、排灰渣管2、生物质气排出管5、前气体燃料燃烧室16和后气体燃料燃烧室13。锥形物料落管10设置在旋风热解气化炉室4的上部并与之连通，在锥形物料落管10的上部则设置了由电机7作为动力带动的螺旋给料机9，螺旋给料机9的前端下部与锥形物料落管10上部相连通，而螺旋给料机9的后端上部则与生物质物料仓8相连通。在旋风热解气化炉室4的下部设置有排灰渣管2并与之连通；在排灰渣管2的下部设置有上部开口的灰渣箱1。前气体燃料燃烧室16和后气体燃料燃烧室13分别设置于旋风热解气化炉室4外部的前后两侧，并各自在贴近旋风热解气化炉壁3处沿切线方向与旋风热解气化炉室4相连通。
2、根据权利要求1所述的旋风式生物质高温热解气化炉，其特征在旋风热解气化炉室4中设置有垂直的并与其同轴的生物质气排出管5，生物质气排出管5的出口11则位于在的外部，且水平设置。
3、根据权利要求1所述的旋风式生物质高温热解气化炉，其特征在于在生物质气排出管5垂直段上部外侧，设置有同轴的、扩锥状的生物质物料减速分散器6。
4、根据权利要求1所述的旋风式生物质高温热解气化炉，其特征在于在前气体燃料燃烧室16内设置有前气体燃料燃烧室点火器19。同样，后气体燃料燃烧室13在其后端部与后气体燃料燃烧室燃料给入管12相连通、在其侧面水平切向处则与后气体燃料燃烧室空气入口18相连通，在后气体燃料燃烧室13内设置有后气体燃料燃烧室点火器17。
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