CN101613625B - 小型生物质气化炉除焦油方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型生物质气化炉除焦油方法与装置，由炉体、空气预热室、炉外催化室、净化分离室、焦油回收管、炉内裂解管等组成。粗燃气从炉出口先流入炉外设置的催化室，部分焦油催化裂解后再进入净化分离室，分离室内有折流板，外壁上有纵向散热翅片，燃气边流动边与空气预热室中空气换热，不断冷凝的焦油和水顺着净化室壁，流入设有U型液封段的回收管后，循环流入位于气化炉高温氧化区的半圆弧型催化裂解管。预热空气能使炉内氧化区温度明显提高，极有利于管内焦油催化裂解反应的充分进行，并经管壁上排气小孔流入炉膛。本发明可实现焦油的二次催化裂解与分离回收，气化炉效率和燃气热值显著提高，系统流动阻力小、易于实施。

Description

小型生物质气化炉除焦油方法与装置

所属技术领域

本发明涉及气化炉，具体涉及一种小型生物质气化炉粗燃气中焦油净化的方法及其装置结构。 

背景技术

现有小型生物质气化炉在农村的应用，主要作为分散用户炊事用气的气源。由于焦油是气化过程不可避免的副产品，以上吸式气化炉为例，焦油常占粗燃气总能量的5-15％，如不能对焦油进行有效的净化处理，当燃气温度低于200℃时焦油易凝结为液态堵塞输气管道、阀门、灶具等，不但严重影响气化装置的长期稳定运行，而且降低了生物质气化炉的气化效率，对环境造成污染。目前小型生物质气化炉由于净化装置结构简单，对粗燃气中焦油净化尚缺乏有效的处理方法，该问题已成为生物质气化技术在农村推广的主要技术障碍。 

中国专利授权公共号CN 1098910，受权公共日为2003年1月15日，名称为“热裂解除焦生物质气化炉”，该发明“特征在于炉排下方设有设置有一个燃气气流迂回流道。也能够在炉底上增设裂解催化床，本发明强迫燃气在流道中缓行，延长了燃气在高温环境中的停留时间，使燃气中的部分焦油被裂解。在设置催化床的情形下，其裂解反应更为充分，进一步提高了焦油裂解率、气化效率和燃气热值”。 

上述专利的不足之处是“在燃气气流迂回流道”中进行焦油的热裂解， 要求温度达1100℃以上才能得到较高转化率，显然该处温度不够；“炉底增设催化裂解床”，燃气流过裂解床的催化裂解反应，此处在气化炉炉体的最下部，因温度较低也不利于提高焦油的裂解率。 

现有生物质气化炉的焦油处理方法，大都存在焦油分离和裂解的效果不佳的问题，若采用水洗湿法净化方法，则易引起二次污染和能量的损失。 

发明内容

本发明的目的是克服现有小型生物质气化炉普遍存在焦油含量高、燃气热值低、运行不稳定的问题，提供一种可实现焦油的二次裂解与分离回收、气化剂(空气)预热、燃气热值提高的气化炉及其除焦油方法与装置。 

本发明所采用的技术方案是： 

气化炉炉体(6)为圆柱形，炉箅(4)的下方是灰渣室(2)，灰渣室设有排灰口(3)，顶部有用于密封的炉盖(8)，生物质原料从炉顶部原料进口(9)加入，气化剂(空气)从炉体右侧的空气进口管(17)鼓入，在空气预热室(16)中与燃气进行换热升温后，流经炉箅(4)进入炉膛(7)，产出的燃气从气化炉顶部排出。 

气化炉产气从炉顶部汇集后先流入炉外设置的催化室(10)，催化室内放有粒径约1～5mm的白云石等作为催化剂(12)，燃气流经催化室时部分焦油发生裂解反应转化为可燃气体后，再进入设置有多片折流板(13)的净化分离室(19)，各片折流板在净化分离室内的分布和尺寸选择应使燃气流过时的流通面积保持相同。夹带部分焦油的燃气在布置了多片折流板的净化分离室的流动过程中，与净化分离室外空气预热器中的空气进行热量交换。为强化换热，在净化分离室外壁上布置了多片散热翅片(15)，散热 翅片在壁面上为均布、纵向排列，以减少对空气流动的阻力。燃气在净化分离室流动中边换热边降温，燃气中夹带的气态焦油和水不断冷凝；同时燃气在净化分离室中流动方向也不断改变，冷凝的焦油和凝结水在惯性力和离心力作用下被甩到净化分离室壁，顺着净化分离室内壁面贴着折流板根部处开设的液流小孔(21)向下流动，最后汇集流入到与净化分离室底部相连的焦油回收管(20)，由焦油回收管收集。 

焦油回收管中部设一U型液封段，其出口与炉内裂解管(5)的进口相连。收集的焦油滴和凝结水经回收管向下流入到位于气化炉高温氧化区的裂解管，裂解管呈半圆弧型，其半径尺寸的选择应使裂解管保持与气化炉的炉胆内壁紧贴，管内可放有粒径约1～5mm的白云石等作为催化剂(12)。炉内裂解管的圆管截面的上部和内侧部位分别开有一组排气小孔(22)，焦油滴在炉内高温及催化剂的作用下裂解为小分子可燃气体后，可经排气小孔流入炉膛。半圆弧型裂解管的两端部有加剂盖(23)，便于管内催化剂的装入与更换。 

气化炉所产燃气通过净化分离室(19)的多次折流，实现焦油液滴从燃气中的分离，并经回收管循环流入炉内高温段设置的裂解管裂解气化；净化后的燃气经出气口(14)流向灶具。 

本发明的特点是：①可实现焦油的二次催化裂解与分离回收。气化炉流出的粗燃气先进入炉外催化室进行焦油的一次裂解，再通过净化分离室使冷凝的焦油和凝结水从燃气中分离出来，经回收管进入炉内催化裂解管进行焦油的二次裂解。②气化炉效率明显提高。气化剂(空气)入炉前先经空气预热器与燃气进行热交换，入炉空气温度提高后可使炉内高温氧化区温度显著上升，进而为焦油在炉内催化裂解管的裂解反应提供了更好的温度条件，因焦油的充分裂解，生物质气化燃气的热值可提高20％以上。③气化系统运行稳定性得到提高。粗燃气流经炉外催化室和净化分离室的流动阻力较小，对气化炉所配的鼓风机没有特殊要求，装置结构简单、易于实施。

附图说明

图1为本发明气化炉及其焦油净化装置主视示意图。 

图2为本发明空气预热器的A向视图 

图3为本发明气化炉内半圆弧型裂解管的示意图。 

具体实施方式

在图1中，气化炉炉体6为用钢板做成的圆柱形状，由支脚1支撑，炉箅4的下方是灰渣室2，灰渣室设有排灰口3，顶部有用于密封的炉盖8，生物质原料从炉顶部原料进口9加入，气化剂(空气)从炉体右侧的空气进口管17鼓入，先流经空气预热室16与净化分离室19内的燃气进行换热升温后，再流经炉箅4进入炉膛7，产出的燃气从气化炉顶部排出。 

气化炉产气从炉顶部汇集后先流入炉外设置的催化室10，催化室顶部有活动盖11，用于催化剂12的添加，内有多孔板18，其上放有粒径约1～5mm的白云石等作为催化剂。燃气流经催化室时部分焦油发生裂解反应后，再进入设置有多片折流板13的净化分离室19，各片折流板在净化分离室的分布和尺寸选择应使燃气流过时的流通面积保持相同。夹带部分焦油的燃气在净化分离室的流动过程中，与净化分离室外的空气进行热量交换。 

在图2中，净化分离室外壁上布置了多片散热翅片15，散热翅片在壁 面上的布置为均布、纵向排列。随着燃气在净化分离室流动中边换热边降温，燃气中夹带的气态焦油和水发生冷凝；同时燃气在净化分离室中流动方向不断改变，冷凝的焦油和凝结水在惯性力和离心力作用下被甩到净化室壁，顺着净化分离室内壁面贴着折流板根部处开设的液流小孔21向下流动，最后汇集流入到与净化分离室底部相连的焦油回收管20，由焦油回收管收集。焦油回收管中部设一U型液封段，其出口与炉内裂解管5的进口相连。 

在图3中，炉内裂解管位于气化炉高温氧化区，裂解管呈半圆弧型，其半径尺寸的选择应使裂解管保持与气化炉的炉胆内壁紧贴，管内可放有粒径约1～5mm的白云石等作为催化剂12。炉内裂解管的圆管截面的上部和内侧部位分别开有一组排气小孔22，焦油滴在炉内高温及催化剂的作用下裂解为小分子可燃气体后，经排气小孔流入炉膛。半圆弧型裂解管的两端部有加剂盖23，便于管内催化剂的装入与更换。气化炉所产燃气通过净化分离室19的多次折流，经出气口14流向灶具。 

Claims (2)

1.一种小型生物质气化炉除焦油装置，由炉体、空气进口管、空气预热室、炉外催化室、净化分离室、焦油回收管、炉内裂解管组成，其特征是从气化炉顶部排出的气化燃气流入炉膛外设置的催化室，催化室顶部有活动盖，催化室内有催化剂；净化分离室内设置有多片折流板，各片折流板在净化分离室的分布和尺寸选择使燃气流过时的流通面积保持相同，净化分离室内壁面贴着折流板根部处开设有液流小孔，收集的冷凝焦油和水通过小孔，沿净化室壁流入到与其底部相连的焦油回收管；焦油回收管设有U型液封段，其出口与炉内裂解管相连；裂解管布置在气化炉高温氧化区，呈半圆弧型并紧贴气化炉体内壁，裂解管在圆管截面的上部和内侧部位分别开有一组排气小孔，裂解管的两端部有活动盖。

2.根据权利要求1所述的小型生物质气化炉除焦油装置，其特征是设有空气预热室，在空气预热室内的净化分离室外壁上布置了多片散热翅片用于强化燃气与空气的换热，散热翅片在壁面上为均布、纵向排列。

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