CN101781582B - 一种生物质旋风分级气化方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种生物质旋风分级气化方法及装置，它涉及一种生物质旋风气化方法及装置。本发明解决了现有的旋风气化炉存在的运行成本高和炉体温度低不利于减少焦油含量的问题。本发明方法一为单级送料分级送风，通过上一次风管、上混合器和二次风管实现；方法二为分级送料单级送风，通过上一次风管、上混合器、下一次风管和下混合器实现；方法三为分级送料分级送风，通过上一次风管、上混合器、下一次风管、下混合器和二次风管实现。本发明采用沉降管减少了内旋气流卷吸飞灰颗粒，从而降低燃气中飞灰颗粒的含量。该气化装置的容积热负荷比传统的固定床大，气化温度比流化床高，结构紧凑。本发明尤为适用于粒状的生物质，如稻壳和木屑的气化。

Description

一种生物质旋风分级气化方法及装置

技术领域

本发明涉及一种生物质旋风气化方法及装置，属于生物质气化系统技术领域。

背景技术

我国能源以化石燃料为主，在燃煤过程中，排放大量的CO₂、SOx和NOx，严重恶化了人类赖以生存的生态环境。大力发展生物质气化技术能在一定程度上缓解能源的供应与需求的矛盾以及经济发展与环境保护的矛盾。目前生物质气化燃气中焦油含量过高是制约生物质气化技术发展的最大问题。焦油作为气化过程中不可避免的副产物，对气化系统和下游设备的运行会产生十分不利的影响。

公开号为CN101255341A、公开日为2008年9月3日、专利名称为“旋风气化炉”，该气化炉分上下两部分，上部为圆柱形，下部为圆锥形。炉体上部设置圆柱形燃烧气化室和圆柱形气化室；炉体下部设置圆锥形气化室。圆柱形气化室内上部设置挡灰板，顶部设置烟气出口；圆柱形燃烧气化室上部设置燃料入口且与炉膛切线布置，燃料入口内设置电阻丝点火器；圆锥形气化室中部设置水蒸气入口，底部设置出灰口；圆柱形气化室在圆柱形燃烧气化室内，且都与圆锥形气化室同轴布置。该装置主要适用于粉末状的生物质气化，加入水蒸气后产品质量提高。但是，该气化炉存在以下不足之处：把生物质处理成粉末状增加了能耗，进而增加了运行成本；该气化炉下部圆锥形气化室，主要发生吸热反应，此处炉体温度较低，加入水蒸气后气体品质得到改善，但炉体温度会进一步降低，不利于减少焦油含量。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的旋风气化炉存在的运行成本高和炉体温度低不利于减少焦油含量的问题，进而提供一种生物质旋风分级气化方法及装置。

本发明的生物质旋风分级气化方法的技术方案一，该方法为单级送料分级送风，该方法是这样实现的：全部生物质燃料由上一次风管通过上混合器与气化介质混合切向进入高温气化室内并通过点火器点火，气流在高温气化室内由直线运动变为螺旋向下运动，高温气化室内形成旋流流场，气化的空气当量比为0.17-0.29，生物质燃料在高温气化室内释放挥发份，并发生氧化反应，释放气化反应所需热量，高温气化室上部温度控制在850-1100℃，生物质燃料在高温气化室内气化后形成的物质进入气固分离室内，同时在气固分离室的上部通过二次风管通入二次风，二次风率为10-30％，气固分离室内的气流旋转方向与高温气化室内旋流流场方向一致，气流由下而上继续做螺旋运动，形成内旋气流，使未反应完全的焦炭颗粒发生二次氧化反应，释放热量，气固分离后的物质中的气体通过排气管排出，气固分离后的物质中的飞灰通过沉降管进入灰斗内。

本发明实现生物质旋风分级气化方法的技术方案一的生物质旋风分级气化装置包括高温气化室、排气管、气固分离室、沉降管、灰斗、上一次风管、上混合器和点火器，所述高温气化室、排气管和沉降管均呈圆筒形，气固分离室呈上大下小的锥筒形，气固分离室的上端与高温气化室固接，气固分离室的下端与沉降管的上端固接，沉降管的下端与灰斗固接，所述排气管的下端设置在高温气化室内，所述高温气化室、排气管、气固分离室和沉降管同轴设置，所述上一次风管固装在高温气化室的上部并与高温气化室的内部连通，上一次风管与高温气化室相切，所述点火器固装在高温气化室的上部并与高温气化室的内部连通，所述点火器与上一次风管处于同一水平面上，且点火器的中心线与上一次风管的中心线相交于高温气化室内，上混合器固装在上一次风管上且与上一次风管的内部连通；所述分级气化装置还包括二次风管，所述二次风管固装在气固分离室的上部并与气固分离室的内部连通，二次风管与气固分离室相切，且二次风管的气流旋转方向与上一次风管的气流旋转方向相一致。

本发明的生物质旋风分级气化方法的技术方案二，该方法为分级送料单级送风，该方法是这样实现的：占总生物质燃料50-80％的生物质燃料由上一次风管通过上混合器与气化介质混合切向进入高温气化室内并通过点火器点火，气流在高温气化室内由直线运动变为螺旋向下运动，高温气化室内形成旋流流场，占总生物质燃料20-50％的生物质燃料通过下混合器和下一次风管切向进入高温气化室内与旋流流场混合，发生热解和还原反应，气化的空气当量比为0.17-0.29，生物质燃料在高温气化室内释放挥发份，并发生氧化反应，释放气化反应所需热量，高温气化室上部温度控制在850-1100℃，生物质燃料在高温气化室内气化后形成的物质进入气固分离室内，气固分离后的物质中的气体通过排气管排出，气固分离后的物质中的飞灰通过沉降管进入灰斗内。

本发明实现生物质旋风分级气化方法的技术方案二的生物质旋风分级气化装置包括高温气化室、排气管、气固分离室、沉降管、灰斗、上一次风管、上混合器和点火器，所述高温气化室、排气管和沉降管均呈圆筒形，气固分离室呈上大下小的锥筒形，气固分离室的上端与高温气化室固接，气固分离室的下端与沉降管的上端固接，沉降管的下端与灰斗固接，所述排气管的下端设置在高温气化室内，所述高温气化室、排气管、气固分离室和沉降管同轴设置，所述上一次风管固装在高温气化室的上部并与高温气化室的内部连通，上一次风管与高温气化室相切，所述点火器固装在高温气化室的上部并与高温气化室的内部连通，所述点火器与上一次风管处于同一水平面上，且点火器的中心线与上一次风管的中心线相交于高温气化室内，上混合器固装在上一次风管上且与上一次风管的内部连通；所述分级气化装置还包括下一次风管和下混合器，所述下一次风管固装在上一次风管下方的高温气化室的上部并与高温气化室的内部连通，下一次风管与高温气化室相切，且下一次风管的气流旋转方向与上一次风管的气流旋转方向相一致，所述下混合器固装在下一次风管上且与下一次风管的内部连通。

本发明的生物质旋风分级气化方法的技术方案三，该方法为分级送料分级送风，该方法是这样实现的：占总生物质燃料50-80％的生物质燃料由上一次风管通过上混合器与气化介质混合切向进入高温气化室内并通过点火器点火，气流在高温气化室内由直线运动变为螺旋向下运动，高温气化室内形成旋流流场，占总生物质燃料20-50％的生物质燃料通过下混合器和下一次风管切向进入高温气化室内与旋流流场混合，气化的空气当量比为0.17-0.29，生物质燃料在高温气化室内释放挥发份，并发生氧化反应，释放气化反应所需热量，高温气化室上部温度控制在850-1100℃，生物质燃料在高温气化室内气化后形成的物质进入气固分离室内，同时在气固分离室的上部通过二次风管通入二次风，二次风率为10-30％，气固分离室内的气流旋转方向与高温气化室内旋流流场方向一致，气流由下而上继续做螺旋运动，形成内旋气流，使未反应完全的焦炭颗粒发生二次氧化反应，释放热量，气固分离后的物质中的气体通过排气管排出，气固分离后的物质中的飞灰通过沉降管进入灰斗内。

本发明实现生物质旋风分级气化方法的技术方案三的生物质旋风分级气化装置包括高温气化室、排气管、气固分离室、沉降管、灰斗、上一次风管、上混合器和点火器，所述高温气化室、排气管和沉降管均呈圆筒形，气固分离室呈上大下小的锥筒形，气固分离室的上端与高温气化室固接，气固分离室的下端与沉降管的上端固接，沉降管的下端与灰斗固接，所述排气管的下端设置在高温气化室内，所述高温气化室、排气管、气固分离室和沉降管同轴设置，所述上一次风管固装在高温气化室的上部并与高温气化室的内部连通，上一次风管与高温气化室相切，所述点火器固装在高温气化室的上部并与高温气化室的内部连通，所述点火器与上一次风管处于同一水平面上，且点火器的中心线与上一次风管的中心线相交于高温气化室内，上混合器固装在上一次风管上且与上一次风管的内部连通；所述分级气化装置还包括二次风管、下一次风管和下混合器，所述二次风管固装在气固分离室的上部并与气固分离室的内部连通，二次风管与气固分离室相切，且二次风管的气流旋转方向与上一次风管的气流旋转方向相一致，所述下一次风管固装在上一次风管下方的高温气化室的中部并与高温气化室的内部连通，下一次风管与高温气化室相切，且下一次风管的气流旋转方向与上一次风管的气流旋转方向相一致，所述下混合器固装在下一次风管上且与下一次风管的内部连通。

本发明与现有技术相比具有以下效果：对生物质燃料颗粒要求低，木屑和稻壳等生物质无需预处理，可直接送入气化装置进行气化。在气化装置内形成旋转流场，气固混合强烈，停留时间长，在较小的空气量条件下容易实现高温气化，有利于减少燃气中焦油的含量。采用分级送料单级送风气化方式，提高了燃气热值和气化装置的产气量。采用单级送料分级送风气化方式，提高了燃气品质，降低了焦油含量。采用沉降管减少了内旋气流卷吸飞灰颗粒，从而降低燃气中飞灰颗粒的含量。该气化装置的容积热负荷比传统的固定床大，气化温度比流化床高，结构紧凑。本发明尤为适用于粒状的生物质，如稻壳和木屑的气化。

附图说明

图1是本发明的气化装置一的主视示意图，图2是图1的后视图，图3是图1的俯视图，图4是图1的A-A剖面图，图5是本发明的气化装置二的主视示意图，图6是图5后视图，图7是图5的俯视图，图8是本发明的气化装置三的主视示意图，图9是图8的后视图，图10是图8的俯视图，图11是图8的B-B剖面图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的生物质旋风分级气化方法为单级送料分级送风，该方法是这样实现的：全部生物质燃料由上一次风管6通过上混合器8与气化介质混合切向进入高温气化室1内并通过点火器9点火，气流在高温气化室1内由直线运动变为螺旋向下运动，高温气化室1内形成旋流流场，气化的空气当量比为0.17-0.29，生物质燃料在高温气化室1内释放挥发份，并发生氧化反应，释放气化反应所需热量，高温气化室1上部温度控制在850-1100℃，生物质燃料在高温气化室1内气化后形成的物质进入气固分离室3内，同时在气固分离室3的上部通过二次风管7通入二次风，二次风率为10-30％，气固分离室3内的气流旋转方向与高温气化室1内旋流流场方向一致，气流由下而上继续做螺旋运动，形成内旋气流，使未反应完全的焦炭颗粒发生二次氧化反应，释放热量，气固分离后的物质中的气体通过排气管2排出，气固分离后的物质中的飞灰通过沉降管4进入灰斗5内。

高温气化室1上部温度控制在850-1100℃，该温度有利于焦油裂解；气固分离室3近壁面颗粒浓度较高，在气固分离室3上部加入二次风，使未反应完全的焦炭颗粒发生二次氧化反应，形成局部高温，促进焦油发生二次裂解，从而大大降低了燃气中焦油的含量。

具体实施方式二：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的生物质旋风分级气化装置包括高温气化室1、排气管2、气固分离室3、沉降管4、灰斗5、上一次风管6、上混合器8和点火器9，所述高温气化室1、排气管2和沉降管4均呈圆筒形，气固分离室3呈上大下小的锥筒形，气固分离室3的上端与高温气化室1固接，气固分离室3的下端与沉降管4的上端固接，沉降管4的下端与灰斗5固接，所述排气管2的下端设置在高温气化室1内，所述高温气化室1、排气管2、气固分离室3和沉降管4同轴设置，所述上一次风管6固装在高温气化室1的上部并与高温气化室1的内部连通，上一次风管6与高温气化室1相切，所述点火器9固装在高温气化室1的上部并与高温气化室1的内部连通，所述点火器9与上一次风管6处于同一水平面上，且点火器9的中心线与上一次风管6的中心线相交于高温气化室1内，上混合器8固装在上一次风管6上且与上一次风管6的内部连通；所述分级气化装置还包括二次风管7，所述二次风管7固装在气固分离室3的上部并与气固分离室3的内部连通，二次风管7与气固分离室3相切，且二次风管7的气流旋转方向与上一次风管6的气流旋转方向相一致。本实施方式的气化装置用于实现具体实施方式一中的生物质旋风分级气化方法。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的高温气化室1的高度与内径的比值为2～5，高温气化室1和气固分离室3的总高度与高温气化室1的内径的比值为3～8，高温气化室1的内径与排气管2的内径的比值为2～3，排气管2插入高温气化室1的深度是高温气化室1内径的1～3倍，沉降管4的高度是高温气化室1内径的1～3倍。如此设置，改善气化效果，提高燃气品质。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的上一次风管6和二次风管7的横截面为环形或矩形框。如此设置，便于生产制造。其它组成和连接关系与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式五：结合图5-图7说明本实施方式，本实施方式的生物质旋风分级气化方法为分级送料单级送风，该方法是这样实现的：占总生物质燃料50-80％的生物质燃料由上一次风管6通过上混合器8与气化介质混合切向进入高温气化室1内并通过点火器9点火，气流在高温气化室1内由直线运动变为螺旋向下运动，高温气化室1内形成旋流流场，占总生物质燃料20-50％的生物质燃料通过下混合器11和下一次风管10切向进入高温气化室1内与旋流流场混合，发生热解和还原反应，气化的空气当量比为0.17-0.29，生物质燃料在高温气化室1内释放挥发份，并发生氧化反应，释放气化反应所需热量，高温气化室1上部温度控制在850-1100℃，生物质燃料在高温气化室1内气化后形成的物质进入气固分离室3内，气固分离后的物质中的气体通过排气管2排出，气固分离后的物质中的飞灰通过沉降管4进入灰斗5内。

高温气化室1上部温度控制在850-1100℃，该温度有利于焦油裂解；通过下混合器11和下一次风管10切向进入高温气化室1内的生物质燃料发生热解和还原反应，分级送料大大提高了燃气热值。

具体实施方式六：结合图5-图7说明本实施方式，本实施方式的生物质旋风分级气化装置包括高温气化室1、排气管2、气固分离室3、沉降管4、灰斗5、上一次风管6、上混合器8和点火器9，所述高温气化室1、排气管2和沉降管4均呈圆筒形，气固分离室3呈上大下小的锥筒形，气固分离室3的上端与高温气化室1固接，气固分离室3的下端与沉降管4的上端固接，沉降管4的下端与灰斗5固接，所述排气管2的下端设置在高温气化室1内，所述高温气化室1、排气管2、气固分离室3和沉降管4同轴设置，所述上一次风管6固装在高温气化室1的上部并与高温气化室1的内部连通，上一次风管6与高温气化室1相切，所述点火器9固装在高温气化室1的上部并与高温气化室1的内部连通，所述点火器9与上一次风管6处于同一水平面上，且点火器9的中心线与上一次风管6的中心线相交于高温气化室1内，上混合器8固装在上一次风管6上且与上一次风管6的内部连通；所述分级气化装置还包括下一次风管10和下混合器11，所述下一次风管10固装在上一次风管6下方的高温气化室1的中部并与高温气化室1的内部连通，下一次风管10与高温气化室1相切，且下一次风管10的气流旋转方向与上一次风管6的气流旋转方向相一致，所述下混合器11固装在下一次风管10上且与下一次风管10的内部连通。本实施方式的气化装置用于实现具体实施方式五中的生物质旋风分级气化方法。

具体实施方式七：结合图5说明本实施方式，本实施方式的高温气化室1的高度与内径的比值为2～5，高温气化室1和气固分离室3的总高度与高温气化室1的内径的比值为3～8，高温气化室1的内径与排气管2的内径的比值为2～3，排气管2插入高温气化室1的深度是高温气化室1内径的1～3倍，沉降管4的高度是高温气化室1内径的1～3倍。如此设置，改善气化效果，提高燃气品质。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图5说明本实施方式，本实施方式的上一次风管6和下一次风管10的横截面为环形或矩形框。如此设置，便于生产制造。其它组成和连接关系与具体实施方式六或七相同。

具体实施方式九：结合图5说明本实施方式，本实施方式的上一次风管6和下一次风管10之间的垂直距离为高温气化室1内径的1～2倍。如此设置，改善气化效果，提高燃气品质。其它组成和连接关系与具体实施方式六、七或八相同。

具体实施方式十：结合图8-图11说明本实施方式，本实施方式的生物质旋风分级气化方法为分级送料分级送风，该方法是这样实现的：占总生物质燃料50-80％的生物质燃料由上一次风管6通过上混合器8与气化介质混合切向进入高温气化室1内并通过点火器9点火，气流在高温气化室1内由直线运动变为螺旋向下运动，高温气化室1内形成旋流流场，占总生物质燃料20-50％的生物质燃料通过下混合器11和下一次风管10切向进入高温气化室1内与旋流流场混合，气化的空气当量比为0.17-0.29，生物质燃料在高温气化室1内释放挥发份，并发生氧化反应，释放气化反应所需热量，高温气化室1上部温度控制在850-1100℃，生物质燃料在高温气化室1内气化后形成的物质进入气固分离室3内，同时在气固分离室3的上部通过二次风管7通入二次风，二次风率为10-30％，气固分离室3内的气流旋转方向与高温气化室1内旋流流场方向一致，气流由下而上继续做螺旋运动，形成内旋气流，使未反应完全的焦炭颗粒发生二次氧化反应，释放热量，气固分离后的物质中的气体通过排气管2排出，气固分离后的物质中的飞灰通过沉降管4进入灰斗5内。

高温气化室1上部温度控制在850-1100℃，该温度有利于焦油裂解；气固分离室3近壁面颗粒浓度较高，在气固分离室3上部加入二次风，使未反应完全的焦炭颗粒发生二次氧化反应，形成局部高温，促进焦油发生二次裂解，从而大大降低了燃气中焦油的含量；通过下混合器11和下一次风管10切向进入高温气化室1内的生物质燃料发生热解和还原反应，分级送料大大提高了燃气热值。

具体实施方式十一：结合图8-图11说明本实施方式，本实施方式的生物质旋风分级气化装置包括高温气化室1、排气管2、气固分离室3、沉降管4、灰斗5、上一次风管6、上混合器8和点火器9，所述高温气化室1、排气管2和沉降管4均呈圆筒形，气固分离室3呈上大下小的锥筒形，气固分离室3的上端与高温气化室1固接，气固分离室3的下端与沉降管4的上端固接，沉降管4的下端与灰斗5固接，所述排气管2的下端设置在高温气化室1内，所述高温气化室1、排气管2、气固分离室3和沉降管4同轴设置，所述上一次风管6固装在高温气化室1的上部并与高温气化室1的内部连通，上一次风管6与高温气化室1相切，所述点火器9固装在高温气化室1的上部并与高温气化室1的内部连通，所述点火器9与上一次风管6处于同一水平面上，且点火器9的中心线与上一次风管6的中心线相交于高温气化室1内，上混合器8固装在上一次风管6上且与上一次风管6的内部连通；所述分级气化装置还包括二次风管7、下一次风管10和下混合器11，所述二次风管7固装在气固分离室3的上部并与气固分离室3的内部连通，二次风管7与气固分离室3相切，且二次风管7的气流旋转方向与上一次风管6的气流旋转方向相一致，所述下一次风管10固装在上一次风管6下方的高温气化室1的中部并与高温气化室1内部连通，下一次风管10与高温气化室1相切，且下一次风管10的气流旋转方向与上一次风管6的气流旋转方向相一致，所述下混合器11固装在下一次风管10上且与下一次风管10的内部连通。本实施方式的气化装置用于实现具体实施方式十中的生物质旋风分级气化方法。

具体实施方式十二：结合图8说明本实施方式，本实施方式的高温气化室1的高度与内径的比值为2～5，高温气化室1和气固分离室3的总高度与高温气化室1的内径的比值为3～8，高温气化室1的内径与排气管2的内径的比值为2～3，排气管2插入高温气化室1的深度是高温气化室1内径的1～3倍，沉降管4的高度是高温气化室1内径的1～3倍。如此设置，改善气化效果，提高燃气品质。其它组成和连接关系与具体实施方式十一相同。

具体实施方式十三：结合图9说明本实施方式，本实施方式的上一次风管6、二次风管7和下一次风管10的横截面为环形或矩形框。如此设置，便于生产制造。其它组成和连接关系与具体实施方式十一或十二相同。

具体实施方式十四：结合图8说明本实施方式，本实施方式的上一次风管6和下一次风管10之间的垂直距离为高温气化室1内径的1～2倍。如此设置，改善气化效果，提高燃气品质。其它组成和连接关系与具体实施方式十一、十二或十三相同。

Claims (7)

1.一种基于分级送料的生物质旋风分级气化方法，其特征在于：该方法为分级送料单级送风，该方法是这样实现的：占总生物质燃料50-80％的生物质燃料由上一次风管(6)通过上混合器(8)与气化介质混合切向进入高温气化室(1)内并通过点火器(9)点火，气流在高温气化室(1)内由直线运动变为螺旋向下运动，高温气化室(1)内形成旋流流场，占总生物质燃料20-50％的生物质燃料通过下混合器(11)和下一次风管(10)切向进入高温气化室(1)内与旋流流场混合，发生热解和还原反应，气化的空气当量比为0.17-0.29，生物质燃料在高温气化室(1)内释放挥发份，并发生氧化反应，释放气化反应所需热量，高温气化室(1)上部温度控制在850-1100℃，生物质燃料在高温气化室(1)内气化后形成的物质进入气固分离室(3)内，气固分离后的物质中的气体通过排气管(2)排出，气固分离后的物质中的飞灰通过沉降管(4)进入灰斗(5)内。

2.实现权利要求1所述基于分级送料的生物质旋风分级气化方法的生物质旋风分级气化装置，该气化装置包括高温气化室(1)、排气管(2)、气固分离室(3)、沉降管(4)、灰斗(5)、上一次风管(6)、上混合器(8)和点火器(9)，所述高温气化室(1)、排气管(2)和沉降管(4)均呈圆筒形，气固分离室(3)呈上大下小的锥筒形，气固分离室(3)的上端与高温气化室(1)固接，气固分离室(3)的下端与沉降管(4)的上端固接，沉降管(4)的下端与灰斗(5)固接，所述排气管(2)的下端设置在高温气化室(1)内，所述高温气化室(1)、排气管(2)、气固分离室(3)和沉降管(4)同轴设置，所述上一次风管(6)固装在高温气化室(1)的上部并与高温气化室(1)的内部连通，上一次风管(6)与高温气化室(1)相切，所述点火器(9)固装在高温气化室(1)的上部并与高温气化室(1)的内部连通，所述点火器(9)与上一次风管(6)处于同一水平面上，且点火器(9)的中心线与上一次风管(6)的中心线相交于高温气化室(1)内，上混合器(8)固装在上一次风管(6)上且与上一次风管(6)的内部连通；其特征在于：所述分级气化装置还包括下一次风管(10)和下混合器(11)，所述下一次风管(10)固装在上一次风管(6)下方的高温气化室(1)的中部并与高温气化室(1)的内部连通，下一次风管(10)与高温气化室(1)相切，且下一次风管(10)的气流旋转方向与上一次风管(6)的气流旋转方向相一致，所述下混合器(11)固装在下一次风管(10)上且与下一次风管(10)的内部连通。

3.根据权利要求2所述的生物质旋风分级气化装置，其特征在于：所述上一次风管(6)和下一次风管(10)之间的垂直距离为高温气化室(1)内径的1～2倍。

4.一种基于分级送料的生物质旋风分级气化方法，其特征在于：该方法为分级送料分级送风，该方法是这样实现的：占总生物质燃料50-80％的生物质燃料由上一次风管(6)通过上混合器(8)与气化介质混合切向进入高温气化室(1)内并通过点火器(9)点火，气流在高温气化室(1)内由直线运动变为螺旋向下运动，高温气化室(1)内形成旋流流场，占总生物质燃料20-50％的生物质燃料通过下混合器(11)和下一次风管(10)切向进入高温气化室(1)内与旋流流场混合，气化的空气当量比为0.17-0.29，生物质燃料在高温气化室(1)内释放挥发份，并发生氧化反应，释放气化反应所需热量，高温气化室(1)上部温度控制在850-1100℃，生物质燃料在高温气化室(1)内气化后形成的物质进入气固分离室(3)内，同时在气固分离室(3)的上部通过二次风管(7)通入二次风，二次风率为10-30％，气固分离室(3)内的气流旋转方向与高温气化室(1)内旋流流场方向一致，气流由下而上继续做螺旋运动，形成内旋气流，使未反应完全的焦炭颗粒发生二次氧化反应，释放热量，气固分离后的物质中的气体通过排气管(2)排出，气固分离后的物质中的飞灰通过沉降管(4)进入灰斗(5)内。

5.实现权利要求4所述基于分级送料的生物质旋风分级气化方法的生物质旋风分级气化装置，该气化装置包括高温气化室(1)、排气管(2)、气固分离室(3)、沉降管(4)、灰斗(5)、上一次风管(6)、上混合器(8)和点火器(9)，所述高温气化室(1)、排气管(2)和沉降管(4)均呈圆筒形，气固分离室(3)呈上大下小的锥筒形，气固分离室(3)的上端与高温气化室(1)固接，气固分离室(3)的下端与沉降管(4)的上端固接，沉降管(4)的下端与灰斗(5)固接，所述排气管(2)的下端设置在高温气化室(1)内，所述高温气化室(1)、排气管(2)、气固分离室(3)和沉降管(4)同轴设置，所述上一次风管(6)固装在高温气化室(1)的上部并与高温气化室(1)的内部连通，上一次风管(6)与高温气化室(1)相切，所述点火器(9)固装在高温气化室(1)的上部并与高温气化室(1)的内部连通，所述点火器(9)与上一次风管(6)处于同一水平面上，且点火器(9)的中心线与上一次风管(6)的中心线相交于高温气化室(1)内，上混合器(8)固装在上一次风管(6)上且与上一次风管(6)内部连通；其特征在于：所述分级气化装置还包括二次风管(7)、下一次风管(10)和下混合器(11)，所述二次风管(7)固装在气固分离室(3)的上部并与气固分离室(3)的内部连通，二次风管(7)与气固分离室(3)相切，且二次风管(7)的气流旋转方向与上一次风管(6)的气流旋转方向相一致，所述下一次风管(10)固装在上一次风管(6)下方的高温气化室(1)的中部并与高温气化室(1)内部连通，下一次风管(10)与高温气化室(1)相切，且下一次风管(10)的气流旋转方向与上一次风管(6)的气流旋转方向相一致，所述下混合器(11)固装在下一次风管(10)上且与下一次风管(10)内部连通。

6.根据权利要求5所述的生物质旋风分级气化装置，其特征在于：所述高温气化室(1)的高度与内径的比值为2～5，高温气化室(1)和气固分离室(3)的总高度与高温气化室(1)的内径的比值为3～8，高温气化室(1)的内径与排气管(2)的内径的比值为2～3，排气管(2)插入高温气化室(1)的深度是高温气化室(1)内径的1～3倍，沉降管(4)的高度是高温气化室(1)内径的1～3倍。

7.根据权利要求5或6所述的生物质旋风分级气化装置，其特征在于：所述上一次风管(6)和下一次风管(10)之间的垂直距离为高温气化室(1)内径的1～2倍。

Images