CN101885988B

CN101885988B - 蒸汽混合空气介质生物质气化炉

Info

Publication number: CN101885988B
Application number: CN 201010224681
Authority: CN
Inventors: 刘善华; 邓连友
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2030-07-06
Also published as: CN101885988A

Abstract

一种蒸气混合空气介质生物质气化炉，主体由气化室、焦油裂解器、组合间壁水箱、补气系统、出灰系统组成，气化室壁为水箱式结构，它分为水箱上体和水箱下体，水箱上体一侧设计有一高一低多道间壁水箱，间壁水箱之间设计有焦油裂解器，气化室水箱上体设有间壁水箱一侧开有燃气出口，补气系统主体为一补气管，补气管一端与水箱上体腔体相连通，补气管另一端为补气桶，补气桶位于气化室内。本蒸气混合空气介质生物质气化炉采用气化室水箱和多层间壁水箱组合为燃气间接降温，同时利用湿蒸汽和空气混合在作为生物质气化气化剂，并且安装了焦油裂解器，使焦油分解为永久性气体。

Description

蒸汽混合空气介质生物质气化炉

技术领域

本发明涉及一种生物质气化设备，尤其涉及一种固定床生物质以蒸汽混和空气为气化介质的气化炉。

背景技术

目前，全世界生物质气化技术发展迅速，生物质气化单体炉家用做饭、生物质气化集中供气、生物质气化烤烟、生物质气化发电、生物质气化处理垃圾等技术逐渐延伸，生物质气化为在全球替代石化、天然气、煤炭等固定资源掀起了一场能源革命。但生物质气化革命才刚刚进入初始阶段，其现状为：生物质气化集中供气、生物质气化烤烟、生物质气化发电使用的气化剂是空气，由于生物质含碳量少、热值低，热能转换水平受局限，气化后的燃气炊用仅能烧水煮饭，以现有的生物质气化技术处理垃圾不得不以纯氧气或干蒸汽作气化介质；国际上大多数国家要求燃气温度不得高于35℃，生物质气化集中供气、生物质气化烤烟、生物质气化发电普遍采用冷煤气工艺，直接喷淋冷水为燃气降温除焦油，焦油、水的排放不仅二次污染，还降低了可燃气体的含量，为了杜绝二次水污染，有些部门正在研发冷水冷气为燃气间接降温。总之，燃气热值低、焦油处理难、二次水污染、热煤气转化为冷煤气热能损失大，是生物质气化行业性的技术缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种将制作冷煤气的热能转换为湿蒸汽与空气混合作为生物质气化的气化剂，有效地提高生物质燃气热值的蒸汽混合空气介质生物质气化炉。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种蒸气混合空气介质生物质气化炉，主体由气化室、焦油裂解器、组合间壁水箱、补气系统、出灰系统组成，其特征是：气化室壁为水箱式结构，它分为水箱上体和水箱下体，水箱上体一侧设计有一高一低多道间壁水箱，高的间壁水箱底部留有气道，低的间壁水箱上部留有气道；间壁水箱之间设计有焦油裂解器，气化室水箱上体设有间壁水箱一侧壁上开有燃气出口，气化室、焦油裂解器填料间隙、高间壁水箱下沿口、低间壁水箱上端口、燃气出口、构成燃气通道。

上述的一种蒸气混合空气介质生物质气化炉其特征还在于：补气系统主体为一补气管，补气管一端与水箱上体腔体相连通，补气管另一端为补气桶，补气桶位于气化室内。

上述的一种蒸气混合空气介质生物质气化炉其特征还在于：补气桶为网眼型补气桶，它位于气化室中心，气化室外横向补气管下侧安装有凝水缸，凝水缸底部设计有排水阀，横向补气管上端安装有空气过滤器，空气过滤器上端安装有空气进气阀，补气管上连接有汽水分离器，汽水分离器接通水箱上体顶部，网眼型补气桶、补气管、空气过滤器、空气进气阀、汽水分离器、气化室水箱构成生物质气化补气系统。

上述的一种蒸气混合空气介质生物质气化炉其特征还在于：气化室的水箱上体内的焦油裂解器位于紧邻气化室的两间壁水箱之间，焦油裂解器设计有裂解器栅栏，裂解器栅栏内装有裂解填料；焦油裂解器上部为填料仓，填料仓截面为倒梯形，其上部开有裂解填料进口；水箱上体的顶板与焦油裂解器填料仓密闭连接。

上述的一种蒸气混合空气介质生物质气化炉其特征还在于：气化室底部设计为灰斗，灰斗底部设计有电机带动的旋叶式排灰机，灰斗、排灰机构成出灰系统。

上述的一种蒸汽混合空气介质生物质气化炉其特征还在于：间壁水箱为五道，由气化室至燃气出口从内向外分别为第一间壁水箱、第二间壁水箱、第三间壁水箱、第四间壁水箱，第五间壁水箱，焦油裂解器位于第一间壁水箱、第二间壁水箱之间，在第四间壁水箱与第五间壁水箱间、第五间壁水箱与水箱上体侧壁间分别设计有由封盖封堵的右除尘口和左除尘口。

上述的一种蒸汽混合空气介质生物质气化炉其特征还在于：在水箱上体的顶部开蒸汽排空阀。

本发明针对生物质气化依赖气化介质且燃气生成后必须降温使用的特点，本蒸气混合空气介质生物质气化炉，采用气化室水箱和一高一低多层间壁水箱组合为燃气间接降温，同时利用高温燃气将水由液体导热为汽体，将湿蒸汽和空气混合在一起满足生物质气化气化剂的需求，弥补了单纯以空气为气化剂造成的燃气热值低的缺陷，并且在气化室内大于750℃的高温区安装了焦油裂解器，使焦油分解为永久性气体，增大燃气热值。具体而言：

1、以蒸汽混合空气为气化剂，提高了燃气热值。水由氢和氧化合而成，其化学分子式为H₂O，氧气是生物质气化剂一种，氢气(107.94kj)不但本身是可燃气体，而且在高温下与一氧化碳(126.44kj)合成高热值的甲烷(359.06kj)，燃气热值提高幅度大。

2、以蒸汽混合空气为气化剂，降低了生物质燃气中的氮气含量。空气中的氮气含量大于78％，氧气含量仅占21.5％，使用空气作为气化剂，目前的生物质气化技术水平，燃气中的氮气含量一般在68％以上。水蒸气中没有氮气存在，气化剂中使用蒸汽混合空气为气化剂，燃气中的氮气含量大大降低，燃气中的可燃气体含量相应提高。

3、以蒸汽混合空气为气化剂，开发利用了降温燃气白白消耗的热能。由热煤气变为冷煤气，燃气必然要从气化炉出口650℃降温至35℃，就当前的生物质气化技术水平，只能当做包袱甩掉大量的辅助降温热能。将热煤气降温水在气化炉内由液态变为气态蒸汽，作为生物质气化的气化剂直接补入炉内助燃，既提高了燃气热值，又杜绝了二次水污染。

4、在高温区安装了焦油裂解器，提高了燃气的纯净度，在气化室内大于750℃的高温区安装焦油裂解器，充分利用白云石或木炭裂解焦油，使焦油分解为永久性气体混入燃气，增大了燃气热值，使燃气焦油含量低于国家标准15mg。

本发明的工作原理如下：

本发明采用负压运行，燃料陆续投入气化室，气化室水箱、组合间壁水箱计量注水，空气携带21.5％氧气进入网眼型补气桶后助燃燃料，气化室内燃料进行热化学反应，其各料层的温度分别为：干燥层300℃、干馏层600℃、氧化层1000℃、还原层900℃，高温燃气进入焦油裂解器，导热裂解焦油填料750℃以上对燃气携带的焦油进行分解，分解焦油后不低于650℃的燃气曲线进入组合间壁水箱气体通道，将间壁水箱液态水转换为气态蒸汽，在蒸汽压力和气化炉负压运行的作用下，蒸汽进入网眼型补气桶为燃料充当气化剂，取代含氧量低的空气气化介质。

本发明的使用方法如下：

向气化室投入燃料，为气化室水箱、组合间壁水箱注水，先用空气介质为燃料助燃，高温燃气自然通过裂解焦油填料分解燃气携带的焦油，并将间壁水箱液态水转换为气态蒸汽，在蒸汽压力和气化炉负压运行的作用下，饱和蒸汽进入网眼型补气桶为生物质燃料充当气化剂，根据饱和蒸汽量调节空气进气阀，运行中以蒸汽为主进行生物质气化气化介质供给，并适时排掉凝水缸的积水，气化完毕打开蒸汽排空阀向空中排放蒸汽。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中：

1、灰斗；2、水箱下体；3、支脚；4、左除尘口；5、右除尘口；6、进水口；7、焦油裂解器栅栏；8、裂解填料；9、燃气出口；10、水箱上体；11、间壁水箱；12、间壁水箱；13、间壁水箱；14、间壁水箱；15、间壁水箱；16、顶板；17、焦油裂解器；18、裂解填料进口；19、蒸汽排空阀；20、汽水分离器；21、气化室；22、补气管；23、空气进气阀；24、空气过滤器；25、凝水缸；26、网眼型补气桶；27、排水阀；28、底板；29、排灰机。

具体实施方式

实施例1

一种蒸气混合空气介质生物质气化炉，如图1所示，其炉壁采用水套式结构，炉内为气化室21。炉壁分为水箱上体10和水箱下体2，水箱上体10上部顶板16封闭，水箱下体2底部收缩为灰斗1；灰斗1底部设计有电机带动的旋叶式排灰机29，灰斗1、排灰机29构成出灰系统。水箱上体10一侧壁向外突出，突出部下部的底板设计有支脚3支撑，气化室水箱上体10底部一侧连接气化室水箱下体2。水箱上体10的突出部内安装有五道间壁水箱，它们从气化室向外至燃气出口依次为第一间壁水箱11、第二间壁水箱12、第三间壁水箱13、第四间壁水箱14，第五间壁水箱15，第一间壁水箱11、第三间壁水箱13、第五间壁水箱15上部与顶板16连接，下部为燃气通道；第二间壁水箱12、第四间壁水箱14下部与底板28连接，上部留有间隙为燃气通道；第五间壁水箱15下部与气化室21相通。焦油裂解器17位于第一间壁水箱11、第二间壁水箱12之间，在第四间壁水箱14与第五间壁水箱15间、第五间壁水箱15与水箱上体侧壁间分别设计有由封盖封堵的右除尘口5和左除尘口4。焦油裂解器17下端安装裂解器栅栏7，裂解器栅栏7内装有裂解填料8，焦油裂解器17顶部为截面为倒梯形的填料仓，填料仓上部设计有裂解填料进口18，水箱上体一侧上部开有燃气出口9，水箱上体一侧下部开有进水口6，在水箱上体10的顶部开蒸汽排空阀19。气化室水箱上体10顶部设计有蒸汽排空阀19和汽水分离器20，汽水分离器20连接有补气管22，补气管22横向上端安装有空气过滤器24，空气过滤器24设计有空气进气阀23，补气管22横向下端安装有凝水缸25，凝水缸设计有排水阀27，补气管22末端连接网眼型补气桶26，网眼型补气桶26垂直坐落于气化室21中心。

Claims

1.一种蒸气混合空气介质生物质气化炉，主体由气化室(21)、焦油裂解器(17)、组合间壁水箱、补气系统、出灰系统组成，其特征在于：气化室壁为水箱式结构，它分为水箱上体(10)和水箱下体(2)，水箱上体(10)一侧设计有一高一低多道间壁水箱，高的间壁水箱底部留有气道，低的间壁水箱上部留有气道；间壁水箱之间设计有焦油裂解器(17)，气化室水箱上体设有间壁水箱一侧壁上开有燃气出口(9)，气化室、焦油裂解器填料间隙、高间壁水箱下沿口、低间壁水箱上端口、燃气出口构成燃气通道。

2.根据权利要求1所述的一种蒸气混合空气介质生物质气化炉，其特征在于：补气系统主体为一补气管(22)，补气管一端与水箱上体腔体相连通，补气管另一端为补气桶，补气桶位于气化室内。

3.根据权利要求2所述的一种蒸气混合空气介质生物质气化炉，其特征在于：补气桶为网眼型补气桶(26)，它位于气化室(21)中心，气化室外横向补气管下侧安装有凝水缸(25)，凝水缸(25)底部设计有排水阀(27)，横向补气管上端安装有空气过滤器(24)，空气过滤器(24)上端安装有空气进气阀(23)，补气管上连接有汽水分离器(20)，汽水分离器(20)接通水箱上体(10)顶部，网眼型补气桶、补气管、空气过滤器、空气进气阀、汽水分离器、气化室水箱构成生物质气化补气系统。

4.根据权利要求2或3所述的一种蒸气混合空气介质生物质气化炉，其特征在于：气化室的水箱上体(10)内的焦油裂解器(17)位于紧邻气化室(21)的两间壁水箱之间，焦油裂解器(17)设计有裂解器栅栏(7)，裂解器栅栏(7)内装有裂解填料(8)；焦油裂解器(17)上部为填料仓，填料仓截面为倒梯形，其上部开有裂解填料进口(18)；水箱上体(10)的顶板(16)与焦油裂解器填料仓密闭连接。

5.根据权利要求4所述的一种蒸气混合空气介质生物质气化炉，其特征在于：气化室底部设计为灰斗(1)，灰斗(1)底部设计有电机带动的旋叶式排灰机(29)，灰斗(1)、排灰机(29)构成出灰系统。

6.根据权利要求5所述的一种蒸汽混合空气介质生物质气化炉，其特征在于：间壁水箱为五道，从内向外分别为第一间壁水箱(11)、第二间壁水箱 (12)、第三间壁水箱(13)、第四间壁水箱(14)，第五间壁水箱(15)，焦油裂解器(17)位于第一间壁水箱(11)、第二间壁水箱(12)之间，在第四间壁水箱(14)与第五间壁水箱(15)间、第五间壁水箱(15)与水箱上体侧壁间分别设计有由封盖封堵的右除尘口(5)和左除尘口(4)。

7.根据权利要求6述的一种蒸汽混合空气介质生物质气化炉，其特征在于：在水箱上体(10)的顶部开蒸汽排空阀(19)。