CN101805635A - 一种生物质固定床气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生物质固定床气化炉技术方案，该方案的特点是在炉体上至少有一个由耐高温材料制成的热解筒，各热解筒的轴线垂直炉体的横截面，各热解筒的上开口端为原料进口，并高出炉体的上顶端，各热解筒的下开口端位于炉体内的中部；各热解筒周围与炉体内壁之间有一气体重整器，该气体重整器将炉体内腔分隔成上下两部分，上部为燃气腔，下部为燃烧腔；产品气出口与燃气腔相通；气化剂入口有一次气化剂入口、二次气化剂入口和三次气化剂入口，一次气化剂入口与原料进口为同一入口，二次气化剂入口位于炉体底部与炉排下部的空腔相通，三次气化剂入口与燃烧腔中带喷嘴的分气环连接；在所述的气体重整器内有多条连接燃气腔和燃烧腔的重整通道。

Description

一种生物质固定床气化炉

技术领域：

本发明涉及的是一种利用含碳材料生产燃气的设备，尤其是一种生物质固定床气化炉。

背景技术：

在现有技术中，公知的技术是本单位在国家知识产权局专利局申请并公开的200710113113.2号专利申请，该专利申请公开了一种生物质分步式富氧气化制备合成气的方法和装置的技术方案，技术方案中的气化炉是采用下吸式固定床结构，整个装置能有效地产生高质量作为合成燃料的合成气，但是，这个装置是由多个设备组合成的系统装置，故其结构复杂，而且热解还需要有外加热源，这是现有技术所存在的不足之处。

发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种生物质固定床气化炉的技术方案，该方案采用固定床式结构，使生物质气化所经历的干燥热解、燃烧还原和气体重整几个步骤均在一个炉体内完成，使产气的结构变得简洁，设备构造简单，无需外加热源，并可获得几乎不含焦油的高品质产品气。

本方案是通过如下技术措施来实现的：包括有带保温层的炉体，在炉体上有原料进口、产品气出口和气化剂入口，在炉体的底部有炉排和出灰口，本方案的特点是在所述的炉体上至少有一个由耐高温材料制成的热解筒，各热解筒的轴线垂直炉体的横截面，各热解筒的上开口端为原料进口，并高出炉体的上顶端，所述各热解筒的下开口端位于炉体内的中部；所述的各热解筒周围与炉体内壁之间有一气体重整器，该气体重整器将炉体内腔分隔成上下两部分，上部为燃气腔，下部为燃烧腔；所述的产品气出口与燃气腔相通；所述的气化剂入口有一次气化剂入口、二次气化剂入口和三次气化剂入口，一次气化剂入口与原料进口为同一入口，二次气化剂入口位于炉体底部与炉排下部的空腔相通，三次气化剂入口与燃烧腔中带喷嘴的分气环连接；在所述的气体重整器内有多条连接燃气腔和燃烧腔的重整通道。本方案具体的特点还有，所述的分气环的位置在燃烧腔的上部，各热解筒下开口端的下面。所述分气环的环平面与炉体的横截面平行。所述的重整通道是垂直的通道，或是倾斜的通道，或是弯曲的通道。所述的气体重整器是用耐高温材料制成。所述气体重整器的位置是在热解筒的中下部。所述分气环上的喷嘴至少有两个，各喷嘴的喷射方向均是倾斜向上喷射。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中的炉体上至少有一个由耐高温材料制成的热解筒，各热解筒的轴线垂直炉体的横截面，各热解筒的上开口端为原料进口，并高出炉体的上顶端，所述各热解筒的下开口端位于炉体内的中部；所述的各热解筒周围与炉体内壁之间有一环状气体重整器，该气体重整器将炉体内腔分隔成上下两部分，上部为燃气腔，下部为燃烧腔；所述的产品气出口与燃气腔相通；所述的气化剂入口有一次气化剂入口、二次气化剂入口和三次气化剂入口，一次气化剂入口与原料进口为同一入口，二次气化剂入口位于炉体底部与炉排下部的空腔相通，三次气化剂入口与燃烧腔中带喷嘴的分气环连接；在所述的气体重整器内有多条连接燃气腔和燃烧腔的重整通道。这一结构在运行时，生物质原料由原料进口加入，经热解筒落入炉排之上的燃烧腔和热解筒内，热解筒内的原料由气体重整器内1000℃以上的高温燃气加热，发生干燥热解和由原料进口也是一次气化剂入口进入的气化剂进行部分气化反应，经热解和部分气化后的原料进入燃烧腔，与由二次气化剂入口进入的气化剂发生燃烧还原反应，反应完的原料变成灰由出灰口排出炉体之外。由热解筒中经热解和部分气化产生的气态物，和燃烧腔内经燃烧还原产生的气态物，与三次气化剂入口经分气环上喷嘴喷出的气化剂混合发生不完全氧化燃烧反应生成燃气，同时经气体重整器中的重整通道，对燃气中的焦油进行高温强化裂解，消除燃气中的焦油，并对气体成分进行重整，当燃气进入燃气腔时，就成了几乎不含焦油的高品质产品气由产品气出口排出。通过上述运行过程可知，只要控制好输入生物质原料的数量和各气化剂入口输入气化剂的比例，就可控制炉体内各部的温度和反应深度，从而也就可以控制所生产的产品气质量和成分。本方案是吸收了下吸式固定床气化炉和上吸式固定床气化炉的各自优点，通过分区将原料的干燥热解、燃烧还原和气体重整几个步骤在一个炉体内分步进行，使产气的结构变得简洁，设备构造紧凑简单，并且不需要外加热源，可适应的原料范围广，碳的转化率高，能获得几乎不含焦油的高品质产品气，可根据需要调节产品气中各种有效组分的比例，防止了产生焦油液的二次污染。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明：

图1为本发明第一个具体实施方式的部分剖视结构示意图。

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

图3为本发明第二个具体实施方式的部分剖视结构示意图。

图4为图2的B-B剖视结构示意图。

图中，1为二次气化剂入口，2为炉排，3为炉体，4为气体重整器，5为热解筒，6为原料进口，7为保温层，8为产品气出口，9为燃气腔，10为重整通道，11为三次气化剂入口，12为分气环，13为燃烧腔，14为出灰口，15为喷嘴。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过两个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

第一个具体实施方式可通过附图1和2看出，本方案的生物质固定床气化炉有带保温层7的炉体3，在炉体3上有原料进口6、产品气出口8和气化剂入口，在炉体3的底部有炉排2和出灰口14，本方案是在所述的炉体3上与炉体3同轴有一钢质圆柱筒的热解筒5，该热解筒5的上开口端为原料进口6，并高出炉体3的上顶端，所述热解筒5的下开口端位于炉体3内的中部。所述的热解筒5周围与炉体3内壁之间有一环状气体重整器4，该气体重整器4的位置是在热解筒5的中下部，所述的气体重整器4是用耐高温材料制成，本具体实施方式采用的是用耐火砖砌成。在所述的气体重整器4内有多条连接燃气腔9和燃烧腔13的重整通道10，所述的重整通道10可以采用垂直的通道，或是倾斜的通道，或是弯曲的通道，本具体实施方式采用的是垂直通道。所述的气体重整器4将炉体3内腔炉排2上部分隔成上下两部分，上部为燃气腔9，下部为燃烧腔13。所述的产品气出口8与燃气腔9相通。所述的气化剂入口有一次气化剂入口、二次气化剂入口1和三次气化剂入口11，一次气化剂入口与原料进口6为同一入口，二次气化剂入口1位于炉体3底部与炉排2下部的空腔相通，三次气化剂入口11与燃烧腔13中带喷嘴15的分气环12连接，所述的分气环12的位置在燃烧腔13的上部，热解筒5下开口端的下面，所述分气环12的环平面与炉体3的横截面平行，所述分气环12上的喷嘴5至少有两个，各喷嘴15的喷射方向均是倾斜向上喷射，本具体实施方式采用的喷嘴15是四个。

本方案中所述炉体上的保温层，也可采用带有水套的保温层，更增加了气化炉在产气的同时还能提供蒸汽和热水，扩大了其功能。

第二个具体实施方式可通过附图3和4看出，本方案的生物质固定床气化炉有带保温层7的炉体3，在炉体3上有原料进口6、产品气出口8和气化剂入口，在炉体3的底部有炉排2和出灰口14，本方案是为适应大型用气设备的气化炉，故在所述的炉体3上有三个由耐高温材料陶土制成的热解筒5，三个热解筒5的轴线垂直炉体3的横截面，三个热解筒5的上开口端为三个原料进口6，并高出炉体3的上顶端，所述三个热解筒5的下开口端位于炉体3内的中部。所述的三个热解筒5周围与炉体3内壁之间有一气体重整器4，该气体重整器4的位置是在各热解筒5的中下部，所述的气体重整器4是用耐高温材料制成，本具体实施方式采用的是用耐火土制成。在所述的气体重整器4内有多条连接燃气腔9和燃烧腔13的重整通道10，所述的重整通道10可以采用垂直的通道，或是倾斜的通道，或是弯曲的通道，本具体实施方式采用的是倾斜通道。所述的气体重整器4将炉体3内腔炉排2上部分隔成上下两部分，上部为燃气腔9，下部为燃烧腔13。所述的产品气出口8与燃气腔9相通。所述的气化剂入口有一次气化剂入口、二次气化剂入口1和三次气化剂入口11，一次气化剂入口也就是三个原料进口6，二次气化剂入口1位于炉体3底部与炉排2下部的空腔相通，三次气化剂入口11与燃烧腔13中带喷嘴15的分气环12连接，所述的分气环12的位置在燃烧腔13的上部，各热解筒5下开口端的下面，所述分气环12的环平面与炉体3的横截面平行，所述分气环12上的喷嘴5至少有两个，各喷嘴15的喷射方向均是倾斜向上喷射，本具体实施方式采用的喷嘴15是九个。

本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种生物质固定床气化炉，包括有带保温层的炉体，在炉体上有原料进口、产品气出口和气化剂入口，在炉体的底部有炉排和出灰口，其特征是：在所述的炉体上至少有一个由耐高温材料制成的热解筒，各热解筒的轴线垂直炉体的横截面，各热解筒的上开口端为原料进口，并高出炉体的上顶端，所述各热解筒的下开口端位于炉体内的中部；所述的各热解筒周围与炉体内壁之间有一气体重整器，该气体重整器将炉体内腔分隔成上下两部分，上部为燃气腔，下部为燃烧腔；所述的产品气出口与燃气腔相通；所述的气化剂入口有一次气化剂入口、二次气化剂入口和三次气化剂入口，一次气化剂入口与原料进口为同一入口，二次气化剂入口位于炉体底部与炉排下部的空腔相通，三次气化剂入口与燃烧腔中带喷嘴的分气环连接；在所述的气体重整器内有多条连接燃气腔和燃烧腔的重整通道。

2.根据权利要求1所述的气化炉，其特征是：所述的分气环的位置在燃烧腔的上部，各热解筒下开口端的下面。

3.根据权利要求1或2所述的气化炉，其特征是：所述分气环的环平面与炉体的横截面平行。

4.根据权利要求1所述的气化炉，其特征是：所述的重整通道是垂直的通道。

5.根据权利要求1所述的气化炉，其特征是：所述的重整通道是倾斜的通道。

6.根据权利要求1所述的气化炉，其特征是：所述的重整通道是弯曲的通道。

7.根据权利要求1所述的气化炉，其特征是：所述的气体重整器是用耐高温材料制成。

8.根据权利要求1或7所述的气化炉，其特征是：所述气体重整器的位置是在各热解筒的中下部。

9.根据权利要求3所述的气化炉，其特征是：所述分气环上的喷嘴至少有两个，各喷嘴的喷射方向均是倾斜向上喷射。

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