CN102329654A - 生物质气化装备及其气化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质气化装备及其气化工艺，所述装备包括由输气管道相连接的气化反应室，蒸汽换热器和蒸汽缓冲罐，空气缓冲罐，内外双旋风换热除尘器，冷却塔，电捕焦油器，除硫化氢喷淋器，水环压缩机，气水分离器，燃气储存罐，以及装备的控制系统；气化反应室包括自动上料装置、两级气化区、振动炉蓖、自动点火装置、自动排渣装置及自动整平装置。所述气化工艺包括如下步骤：燃气生成；气化介质预热；燃气净化过滤；燃气压缩储存。本发明科学环保，具有结构设计合理，自动化程度高，气化反应稳定可控，连续，无间断的显著特点，而且气化效率高，整体热值高；适合大面积推广应用，尤其是可应用于现有燃气发电机组的连续稳定发电。

Description

生物质气化装备及其气化工艺

技术领域

本发明涉及含碳物料的干馏生产燃气，尤其涉及一种生物质气化装备及气化工艺。

背景技术

能源与环保是当今世界亟待解决的两大问题，现时绝大多数能源供应仍然依赖化石燃料，然而其燃烧时排放的各类污染物却让环保问题雪上加霜。同时，众所周知，我们所使用的化石燃料，却来源于生物质，而生物质其实是一种100％可再生的清洁能源。

广义上，生物质包括所有的植物，微生物，动物，以及它们产生的废弃物。生物质资源非常丰富，诸如城市固体垃圾(MSW)，林木，农业废弃物和其他富碳有机材料都是优良的生物质资源。每年地球上都因基于叶绿素的光合作用生成1400-1800亿吨生物质。储藏在这些生物质里面的化学能源是世界总能源消耗量的三倍以上，但是我们目前的利用率不足总量的3％。

现有生物质气化装备利用厌氧燃烧产生可燃气体，但是由于其结构简陋，设计不合理，存在诸多缺陷，如：排烟时间长，污染环境，产气不稳定，产气焦油含量高造成输气管线阻塞，或者损害腐蚀终端应用设备。因此无法长期连续使用，不便于储存运输或者大面积推广应用，也无法应用于现有燃气发电机组连续稳定发电。

发明内容

鉴于现有技术所存在的上述问题，本发明旨在公开一种设计更为合理的生物质气化装备及气化工艺，具有结构合理，气化效率高，产气稳定可控的特点，尤其实现了不间断连续气化。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种生物质气化装备，包括由输气管道相连接的气化反应室，蒸汽换热器和蒸汽缓冲罐，空气缓冲罐，冷却塔，除硫化氢喷淋器，水环压缩机，气水分离器，燃气储存罐，以及装备的控制系统，其特征在于：

还包括电捕焦油器和内外双旋风换热除尘器；

所述电捕焦油器的入气口和出气口分别通过输气管路与冷却塔的出气口及除硫化氢喷淋器的入气口相连接；

所述内外双旋风换热除尘器为内外双层立式筒状的一体结构，上部为圆筒状，下部为倒圆台筒状，里层为旋风分离仓，外层为旋风换热仓；所述旋风分离仓自下而上分为集液区、旋风分离区和净化区，其燃气进气口和出气口分别经输气管道与蒸汽换热器的出气口及冷却塔的入气口相连接；所述旋风换热仓设置导流板，所述导流板为不锈钢板呈螺旋状焊接于所述旋风换热仓的内壁上，其水平宽度与所述换热仓的宽度相当；所述旋风换热仓下部设置冷空气进气口，上部设置热空气出气口，所述出气口通过空气缓冲罐与所述气化反应室的进气管路相连接；

所述气化反应室包括上料装置、气化区、炉蓖、点火装置、排渣装置及自动整平装置；

所述上料装置为自动上料装置，位于气化反应室的顶部，包括两级球阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级球阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部；

所述气化区由一体式的初级气化区和二次气化区组成，所述初级所化区在上，二次气化区在下，两者之间设置炉蓖；两套所述炉内压力调节系统分别位于所述初级气化区顶部和二次气化区顶部；

所述炉蓖为振动炉蓖，是上下两层分体结构；下层炉蓖是固定炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈正梯型放置并通过其两端固定连接于下层炉蓖圈内侧形成，所述固定炉蓖固定于所述气化反应室的耐火材料壁上；上层炉蓖是活动炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈倒梯型放置并通过其两端固定连接于上层炉蓖圈内侧形成，所述上层炉蓖与液压动力装置连接并连动；所述下层炉蓖的齿条与上层炉蓖的齿条对应咬合，并设定相邻的上下两层炉蓖的齿条咬合处的横向间隙为5-80mm；通过PLC自动控制系统控制所述液压动力装置带动所述上层炉蓖以不大于200次/分钟的频率振动；

所述自动整平装置包括动力部分和整平器；所述动力部分位于初级气化区的顶部，由液压推动装置和减速电机组成；所述整平器位于初级气化区内部，包括套装固定于中心轴上的整平转臂；所述液压推动装置的缸头与减速电机相连接，减速电机的输出端与中心轴相连接，所述中心轴、减速电机的输出轴及缸头的中心线与所述气化区的中心线重合；

所述点火装置为自动点火装置，位于所述初级气化区下端的反应室侧壁处，包括油枪、点火器和推进系统；

二次气化区的燃气出气管路位于气化反应室底部，经输气管路连接至蒸汽换热器的进气管路；

所述气化反应室、蒸汽换热室、内外双旋风换热除尘器及冷却塔均设置自动排渣装置，所述自动排渣装置包括两级球阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级球阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部。

进一步的，所述初级气化区和二次气化区的耐火层均由硅酸铝耐火混凝土浇筑形成，保温层由陶瓷纤维包裹而成，初级气化区的进气口位于初级气化区顶部；二次气化区的进气口位于二次气化区的上部，其燃气出气口位于二级气化区中部。

所述振动炉蓖的不锈钢齿条的上底宽约10-100mm，上底与下底的宽度为1∶2-2∶3，厚度为20-150mm。

进一步的，所述自动整平装置的所述液压推动装置的行程为50-500mm，所述减速电机的转速为5-20rpm。

进一步的，所述炉温监测系统包括4-16个热电偶，均匀分布于所述初级气化区内。

所述生物质气化装备的气化工艺，包括如下工艺步骤：

(a)燃气生成：

上料和进气生物质原料进入自动上料系统，上料系统的一级球阀打开，原料进入料仓，料位监测装置检测到高位信号时，一级球阀关闭，之后二级球阀打开，原料进入初级气化区，料位监测装置检测到低位信号时，二级球阀关闭；同时，用鼓风机向气化反应室吹入温度在200℃以上的蒸汽和/或160℃热空气组成的气化介质；

初级气化：生物质原料进入初级气化区后，在微波料位监测仪检测到高位信号后，停止进料，由自动整平系统进行整平，之后由自动点火系统进行点火，火焰监测装置监测火焰达到预定指标后，油枪退出炉膛，大气联通管关闭，初级气化开始，即通过厌氧燃烧，形成燃气：在初级气化区，原料分为5层，分别为干燥层、热解层、燃烧层、还原层、灰烬层，均布的热电偶不间断向控制台传输各个料层的温度，通过控制进气量和整平装置的动作对初级气化区的5个层面进行控制和调整；形成包括燃气的混合气，包括CO、H₂、CH₄、C₂H₆、CnHm、N₂、CO₂；

二次气化：初次气化形成的固体余渣和结焦灰渣，经振动炉蓖的振动和挤压变为小颗粒炉渣顺利排放至二次气化区，同时向二次气化区再次通入预热的气化介质，进行二次气化；

自动排渣：炉渣进入自动排渣系统后，一级球阀保持打开，炉渣进入料仓，料位监测装置检测到高位信号时，一级球阀关闭，之后二级球阀打开进行排渣，料位监测系统检测到低位信号时二级球阀关闭；

(b)气化介质预热：将所生成燃气，其温度为600～800℃，经输气管道送入蒸汽热交换器和内外双旋风换热除尘器分别获得200℃以上的蒸汽和160℃以上的热空气，两者分别经蒸汽缓冲器和空气缓冲器，并在管道中混合后送入气化反应室中作为混合气化介质，或选择其中一种作为气化介质，参与气化反应；

(c)燃气净化过滤：在水环压缩机的抽力作用下，生成的燃气在气化反应室中通过燃烧层和还原层，经输气管道进入蒸汽换热器中，自动进行热量交换获得蒸汽并以输气管路送至气化反应室作为气化介质，同时发生杂质的沉降；继而进入内外双旋风换热除尘器，燃气中的颗粒物和木焦油等杂质进一步沉降的同时进行热量交换，即给冷空气预热获得热空气并经输气管道送至气化反应室作为气化介质；燃气紧接再依次进入冷却塔，电捕焦油器和除硫化氢喷淋器中进一步脱除杂质，最后进入气水分离器进行气水分离；在上述所有环节均自动进行排污和排水处理；

(d)燃气压缩储存：净化后的燃气在水环压缩机的作用被压缩存入储气罐中，所述水环压缩机的排量范围是：90m³/h-1800m³/h，最大工作压力0.6MPa。

采用预热至160℃以上的热空气和蒸汽的混合气化介质，当蒸汽的温度达到200℃以上时，使得原料最大限度地快速反应，增加气化强度，进而可减少所述气化反应室的截面面积，减小设备体积，并平衡气化室的压力；尤其是增加了生成的混合气体中氢气的含量，减少部分氮气，提高气化效率和燃气热值。

与现有技术相比，本发明的优势显而易见：

(1)经过初级气化和二次气化，燃气流经燃烧层和还原层，焦油成分被裂解为燃气，气化效率可达到75％，较现有技术所达到的60％～70％的气化效率得到明显提高；

(2)原料添加与排渣可同时连续进行，不会产生空气倒流入气化装备内的情况，操作更安全可控，同时实现了连续无间断气化；

(3)自动整平装置可控的旋转下压动作，实现了更有效可控的整平操作，更有利于所述气化反应室的在氧化过程中的密封和连接气化。

(4)振动炉篦通过振动和挤压的共同作用完全解决了结焦和大颗粒炉渣无法排出的问题；

(5)点火装置实现完全自动化控制，使用寿命延长；

(6)气化反应室的初级气化区内均布的热电偶监控各料层温度，气化反应稳定可控；

(7)采用200℃以上的蒸汽与160℃以上的热空气作为气化介质，充分回收所产燃气余热的同时，提前裂解原料，加快原料中水分释出，平衡气化反应室内温度，促使燃烧层温度快速提高，从而了提高气化反应室气化效率，燃气中氮气含量降低，氢气含量增加，尤其是焦油含量降低，整体热值得到提高。

(8)采用电捕焦油器，利用静电吸附及惯性分离的原理对降温后的燃气中所凝结的焦油微粒和固体颗粒物进行分离沉降，焦油脱除率达到99.99％以上，最终所产燃气中焦油和颗粒物含量低于0.5mg/Nm³。

综上，本发明科学环保，具有结构设计合理，自动化程度高，气化反应稳定可控，连续，无间断的显著特点，而且气化效率高，整体热值高；适合大面积推广应用，尤其是可应用于现有燃气发电机组的连续稳定发电。

附图说明

图1是实施例的结构示意图；

图2是气化反应室的结构示意图；

图3是气化反应室的俯视图；

图4是上料装置的结构示意图；

图5是振动炉蓖的结构示意图；

图6是内外双旋风换热除尘器的结构示意图。图中，

1气化反应室  2空气缓冲罐  3蒸汽缓冲罐  4蒸汽换热器  5内外双旋风换热除尘器6冷却塔  7电捕焦油器  8除硫化氢喷淋器  9气水分离器  10储气罐  100气体分析仪200氧分析仪

101自动上料装置  1011、1013一级、二级气动偏心球阀  1012料仓

102自动整平装置  1021动力部分  1022整平转臂  1023中心轴

103初级气化区

104自动点火装置

105振动炉蓖  1051上层炉蓖  1052下层炉蓖  2000液压缸

106二次气化区

107自动排渣装置

501旋风分离仓  5011混合气进气口  5012混合气出气口

502旋风换热仓  5021导流板  5022冷空气进气口  5023热空气出气口

503双球阀排尘结构  5031，5033一级、二级球阀  5032储尘室

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的具体说明。

一种生物质气化装备，如图1所示，包括由输气管道依次连接的气化反应室1、空气缓冲罐2、蒸汽缓冲罐3、蒸汽换热器4、内外双旋风换热除尘器5、冷却塔6、电捕焦油器7、除硫化氢喷淋器8、气水分离器9和储气罐10；

蒸汽换热器4，蒸汽缓冲罐3，气化反应室1通过蒸汽管道依次相连；鼓风机，内外双旋风换热除尘器5，空气缓冲罐2，气化反应室1通过空气管道依次相连；(燃气)储气罐10则通过减压阀与用户端燃气应用设备或输气管网相连。

所述气化反应室，为下吸式气化反应室，如图2、图3所示，自上而下包括自动上料装置101、自动整平装置102、初级气化区103、自动点火装置104、振动炉蓖105、二次气化区106、自动排渣装置107；以及分别位于初级气化区顶部和二次气化区顶部的两套炉内压力调节系统、均匀分布于初级气化区内的12个热电偶组成的炉温监测系统、由两个微波料位探测仪组成安装于初级气化区内的炉内料位监测系统、分别安装于气体进口输送管和出口管口处的进出口气体温度监测系统和气体进出口压力监测系统，以及位于点火器上方的火焰监测系统；

所述自动上料装置101，位于气化反应室的顶部，如图4所示，包括两级气动偏心球阀1011和1013、一个料仓1012以及一个高低位料位监测器，所述料仓1012位于两级球阀1011和1013之间，高低位料位检测器位于其料仓1012内部；

气化区由一体式的初级气化区103和二次气化区106组成，所述初级所化区103在上，二次气化区106在下，两者之间设置振动炉蓖105；气化区的耐火层均由硅酸铝耐火混凝土浇筑形成，保温层由陶瓷纤维包裹而成；初级气化区103的混合气化介质进气口位于初级气化区顶部；二次气化区106的混合气化介质进气口位于二次气化区的上部，其燃气出气口位于二级气化区中部。

所述振动炉蓖105，如图5所示，是上下两层分体结构；下层炉蓖1052是固定炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈正梯型放置并通过其两端固定连接于下层炉蓖圈内侧形成，所述固定炉蓖固定于所述气化反应室的耐火材料壁上；上层炉蓖1051是活动炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈倒梯型放置并通过其两端固定连接于上层炉蓖圈内侧形成，所述上层炉蓖1051与液压动力装置2000连接并连动；所述下层炉蓖1052的齿条与上层炉蓖1051的齿条对应咬合，并设定相邻的上下两层炉蓖的齿条咬合处的横向间隙为5-80mm；所述不锈钢齿条的上底宽约20mm，下底宽约40mm。通过PLC自动控制系统控制所述液压动力装置带动所述上层炉蓖以不大于200次/分钟的频率振动；

所述自动整平装置101包括动力部分1021和十字型整平转臂1022；所述动力部分1021位于初级气化区103的顶部，由液压推动装置和减速电机组成；所述整平转臂1022位于初级气化区103内部，套装固定于中心轴1023上；所述液压推动装置的缸头与减速电机相连接，减速电机的输出端与中心轴1023相连接，所述中心轴1023、减速电机的输出轴及缸头的中心线与所述气化区的中心线重合；自动整平装置102的所述液压推动装置的行程为50-500mm，所述减速电机的转速为5-20rpm。

所述自动点火装置104，位于所述初级气化区103下端的反应室侧壁处，包括3套油枪、点火器和推进系统；

所述自动排渣装置107，与所述二次气化区106底部的排渣通道相连接，包括两级气动偏心球阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级球阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部；

所述蒸汽换热器4通过输气管路与二次气化区106的燃气出气管路连接；所述蒸汽缓冲罐3通过输气管路分别连接至蒸汽换热器4的蒸汽出气管路和气化区的蒸汽进气管路；所述蒸汽换热器上，装有液位计与压力表，用于监测蒸汽换热器内部压力与水位；同时有温度计，用于监测所产生的蒸汽温度，并配有安全阀，用于压力过大时泄压；所述蒸汽缓冲罐，在其蒸汽入口处配有温度计，出口处配有压力表与流量计，并于出口处设置调节阀加以控制。

所述内外双旋风换热除尘器为5内外双层立式筒状的一体结构，上部为圆筒状，下部为倒圆台筒状，里层为旋风分离仓501，外层为旋风换热仓502；所述旋风分离仓501自下而上分为集液区、旋风分离区和净化区，其燃气进气口5011和出气口5012分别经输气管道与蒸汽换热器4的出气口及冷却塔6的入气口相连接；所述旋风换热仓502设置导流板5021，所述导流板5021为不锈钢板呈螺旋状焊接于所述旋风换热仓502的内壁上，其水平宽度与所述换热仓502的宽度相当；所述旋风换热仓502下部设置冷空气进气口5022，上部设置热空气出气口5023，所述出气口5023通过空气缓冲罐3与所述气化反应室1的进气管路相连接；

所述内外双旋风换热除尘器5底部，配有变频鼓风机，用于向其外层的旋风换热仓送入常温空气，在其内部还配有液位计用于监测底部排渣出口处液位。

在所述冷却塔6气体出口处，装有气体温度计，用于监测燃气温度。在冷却塔6内部，装有水温度计，用于监测冷却塔中水温，并配有调频水泵，用于控制冷却塔循环水。在底部排渣出口上端，另装有液位计，用于监测底部液位。

在所述电捕焦油器7进气口位置，配有氧分析仪200，用于监测进入电捕焦油器的燃气中氧含量。底部排渣出口上端，配有液位计，用于监测底部排渣出口出液位。

在所述除硫化氢喷淋器8中，盛放按一定比例配比的氢氧化钠水溶液，装有液位计，用于监测除硫化氢喷淋器中水溶液液位。同时配有水泵控制其中水溶液的循环。

在所述气水分离器9出气口处，装有气体分析仪100，用于监测最终所产燃气成分。

所述蒸汽换热器3、内外双旋风换热除尘器5、冷却塔6的排渣出口，均设置与所述气化反应室相同的自动排渣装置，即为双球阀结构，使用时，一级球阀先开启，废渣落入排渣仓，第一级球阀关闭后，第二级球阀再打开，排出废渣废液，第二级球阀关闭。因此不会发生空气通过排渣出口倒流入气化装备内部的情况。

所述气化装备的气化工艺，包括如下工艺步骤：

(a)燃气生成：

上料和进气生物质原料进入自动上料系统，上料系统的一级球阀打开，原料进入料仓，料位监测装置检测到高位信号时，一级球阀关闭，之后二级球阀打开，原料进入初级气化区，料位监测装置检测到低位信号时，二级球阀关闭；同时，用鼓风机向气化反应室吹入温度在200℃以上的蒸汽和/或160℃热空气组成的气化介质；

初级气化：生物质原料进入初级气化区后，在微波料位监测仪检测到高位信号后，停止进料，由自动整平系统进行整平，之后由自动点火系统进行点火，火焰监测装置监测火焰达到预定指标后，油枪退出炉膛，大气联通管关闭，初级气化开始，即通过厌氧燃烧，形成燃气：在初级气化区，原料分为5层，分别为干燥层、热解层、燃烧层、还原层、灰烬层，均布的热电偶不间断向控制台传输各个料层的温度，通过控制进气量和整平装置的动作对初级气化区的5个层面进行控制和调整；形成包括燃气的混合气，包括CO、H₂、CH₄、C₂H₆、CnHm、N₂、CO₂；各个层面的反应如下

①干燥层，温度约达100℃

该层通过200℃的空气和水蒸气对物料进行干燥，提取出物料中的H₂O，生成水蒸气。

②热解层和燃烧层，温度约500℃～1000℃

主要反应：

A：CH_1.4O_0.6+0.6O₂+1.6N₂→0.7CO+0.6H₂+0.3CO₂+0.1H₂O+1.6N₂

B：CH_1.6O_0.6+0.4H₂O→CO+1.1H₂

C：C+O₂→CO₂

D：C+CO→CO₂

该层通过生物质原料和脱挥反应的生成物部分氧化，并释放大量的热量，将区域温度提升至1000摄氏度以上，生成CO，H₂，CO₂，H₂O。

③还原层，温度约850℃

主要反应：

A：C+CO₂→2CO                                   (还原反应)

B：C+H₂O→CO+H₂                                 (还原反应)

C：CH_1.6O_0.6+0.4H₂O→CO+1.1H₂                   (氧化反应)

该层为无氧反应区，这些反应将炉床的温度降至750-800℃，任何在炉床上方生成，并残余的焦油在此将会被热解，并进一步增加混合气体的产气量，

CH_1.6O_0.6+0.4H₂O→CO+1.1H₂

部分在火焰热解中生成的二氧化碳在此同焦结发生碳溶损反应，并增加产出混合气体的能量密度

C+CO₂→2CO

部分在干燥和火焰热解过程中生成的水蒸气又同焦结反应，使混合气体中氢气含量增加

C+H₂O→CO+H₂。

④灰烬层

在还原层之下，就是灰烬收集区。每隔一段时间，灰烬就通过炉篦，聚集到气化炉底部。

二次气化：初次气化形成的固体余渣和结焦灰渣，经振动炉蓖的振动和挤压变为小颗粒炉渣顺利排放至二次气化区，同时向二次气化区再次通入预热的气化介质，进行二次气化；发生如下反应：

少量的混合气化介质从炉蓖下方被注进混合气体当中，并进一步降低气体中焦油的含量，增加氢气含量和总的气体产量。

C+O₂→CO₂

C+H₂O→CO+H₂

2CO+O₂→2CO₂

C+CO₂→2CO

自动排渣：炉渣进入自动排渣系统后，一级球阀保持打开，炉渣进入料仓，料位监测装置检测到高位信号时，一级球阀关闭，之后二级球阀打开进行排渣，料位监测系统检测到低位信号时二级球阀关闭；

(b)气化介质预热：将所生成燃气经输气管道送入蒸汽热交换器和内外双旋风换热除尘器分别获得200℃以上的蒸汽和160℃以上的热空气，两者分别经蒸汽缓冲器和空气缓冲器，并在管道中混合后送入气化反应室中作为气化介质，或选择其中一种作为气化介质；

(c)燃气净化过滤：在水环压缩机的抽力作用下，生成的燃气在气化反应室中通过燃烧层和还原层，经输气管道进入蒸汽换热器中，自动进行热量交换获得蒸汽并以输气管路送至气化反应室作为气化介质，同时发生杂质的沉降；继而进入内外双旋风换热除尘器，燃气中的颗粒物和木焦油等杂质进一步沉降的同时进行热量交换，即给冷空气预热获得热空气并经输气管道送至气化反应室作为气化介质；燃气紧接再依次进入冷却塔，通过封闭水体对燃气进行进一步的降温；电捕焦油器，利用静电吸附及惯性分离的原理对燃气降温后其中凝结的焦油微粒和颗粒物进行分离沉降，焦油脱除率在99.99％以上；和除硫化氢喷淋器中，通入氢氧化钠水溶液，并进行喷淋，去除燃气中所含的H₂S成分，经过处理后的燃气中H₂S含量低于0.00001％，经过上述一系列的脱除杂质，最后进入气水分离器进行气水分离，即通过气水分离器中过滤网，对燃气中所含水分进行分离；在上述所有环节均自动进行排污和排水处理；

(d)燃气压缩储存：净化后的燃气在水环压缩机的作用被压缩存入储气罐中，所述水环压缩机的排量范围是：90m³/h-21600m³/h，最大工作压力0.6MPa。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种生物质气化装备，包括由输气管道相连接的气化反应室，蒸汽换热器和蒸汽缓冲罐，空气缓冲罐，冷却塔，除硫化氢喷淋器，水环压缩机，气水分离器，燃气储存罐，以及装备的控制系统，其特征在于：

还包括电捕焦油器和内外双旋风换热除尘器；

所述电捕焦油器的入气口和出气口分别通过输气管路与冷却塔的出气口及除硫化氢喷淋器的入气口相连接；

所述内外双旋风换热除尘器为内外双层立式筒状的一体结构，上部为圆筒状，下部为倒圆台筒状，里层为旋风分离仓，外层为旋风换热仓；所述旋风分离仓自下而上分为集液区、旋风分离区和净化区，其燃气进气口和出气口分别经输气管道与蒸汽换热器的出气口及冷却塔的入气口相连接；所述旋风换热仓设置导流板，所述导流板为不锈钢板呈螺旋状焊接于所述旋风换热仓的内壁上，其水平宽度与所述换热仓的宽度相当；所述旋风换热仓下部设置冷空气进气口，上部设置热空气出气口，所述出气口通过空气缓冲罐与所述气化反应室的进气管路相连接；

所述气化反应室包括上料装置、气化区、炉蓖、点火装置、排渣装置及自动整平装置；

所述上料装置为自动上料装置，位于气化反应室的顶部，包括两级球阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级球阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部；

所述气化区由一体式的初级气化区和二次气化区组成，所述初级所化区在上，二次气化区在下，两者之间设置炉蓖；两套所述炉内压力调节系统分别位于所述初级气化区顶部和二次气化区顶部；

所述炉蓖为振动炉蓖，是上下两层分体结构；下层炉蓖是固定炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈正梯型放置并通过其两端固定连接于下层炉蓖圈内侧形成，所述固定炉蓖固定于所述气化反应室的耐火材料壁上；上层炉蓖是活动炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈倒梯型放置并通过其两端固定连接于上层炉蓖圈内侧形成，所述上层炉蓖与液压动力装置连接并连动；所述下层炉蓖的齿条与上层炉蓖的齿条对应咬合，并设定相邻的上下两层炉蓖的齿条咬合处的横向间隙为5-80mm；通过PLC自动控制系统控制所述液压动力装置带动所述上层炉蓖以不大于200次/分钟的频率振动；

所述自动整平装置包括动力部分和整平器；所述动力部分位于初级气化区的顶部，由液压推动装置和减速电机组成；所述整平器位于初级气化区内部，包括套装固定于中心轴上的整平转臂；所述液压推动装置的缸头与减速电机相连接，减速电机的输出端与中心轴相连接，所述中心轴、减速电机的输出轴及缸头的中心线与所述气化区的中心线重合；

所述点火装置为自动点火装置，位于所述初级气化区下端的反应室侧壁处，包括油枪、点火器和推进系统；

二次气化区的燃气出气管路位于气化反应室底部，经输气管路连接至蒸汽换热器的进气管路；

所述气化反应室、蒸汽换热室、内外双旋风换热除尘器及冷却塔均设置自动排渣装置，所述自动排渣装置包括两级球阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级球阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部。

2.根据权利要求1所述的生物质气化装备，其特征在于：

所述初级气化区和二次气化区的耐火层均由硅酸铝耐火混凝土浇筑形成，保温层由陶瓷纤维包裹而成，初级气化区的进气口位于初级气化区顶部；二次气化区的进气口位于二次气化区的上部，其燃气出气口位于二级气化区中部。

3.根据权利要求1所述的生物质气化装备，其特征在于：

所述振动炉蓖的不锈钢齿条的上底宽约10-100mm，上底与下底的宽度为1∶2-2∶3，厚度为20-150mm。

4.根据权利要求1所述的生物质气化装备，其特征在于：

自动整平装置的所述液压推动装置的行程为50-500mm，所述减速电机的转速为5-20rpm。

5.根据权利要求1所述的生物质气化装备，其特征在于：

所述炉温监测系统包括4-16个热电偶，均匀分布于所述初级气化区内。

6.一种生物质气化工艺，包括如下工艺步骤：

(a)燃气生成：

上料和进气生物质原料进入自动上料系统，上料系统的一级球阀打开，原料进入料仓，料位监测装置检测到高位信号时，一级球阀关闭，之后二级球阀打开，原料进入初级气化区，料位监测装置检测到低位信号时，二级球阀关闭；同时，用鼓风机向气化反应室吹入温度在200℃以上的蒸汽和/或160℃热空气组成的气化介质；

初级气化：生物质原料进入初级气化区后，在微波料位监测仪检测到高位信号后，停止进料，由自动整平系统进行整平，之后由自动点火系统进行点火，火焰监测装置监测火焰达到预定指标后，油枪退出炉膛，大气联通管关闭，初级气化开始，即通过厌氧燃烧，形成燃气：在初级气化区，原料分为5层，分别为干燥层、热解层、燃烧层、还原层、灰烬层，均布的热电偶不间断向控制台传输各个料层的温度，通过控制进气量和整平装置的动作对初级气化区的5个层面进行控制和调整；形成包括燃气的混合气，包括CO、H₂、CH₄、C₂H₆、CnHm、N₂、CO₂；

二次气化：初次气化形成的固体余渣和结焦灰渣，经振动炉蓖的振动和挤压变为小颗粒炉渣顺利排放至二次气化区，同时向二次气化区再次通入预热的气化介质，进行二次气化；

自动排渣：炉渣进入自动排渣系统后，一级球阀保持打开，炉渣进入料仓，料位监测装置检测到高位信号时，一级球阀关闭，之后二级球阀打开进行排渣，料位监测系统检测到低位信号时二级球阀关闭；

(b)气化介质预热：将所生成燃气经输气管道送入蒸汽热交换器和内外双旋风换热除尘器分别获得200℃以上的蒸汽和160℃以上的热空气，两者分别经蒸汽缓冲器和空气缓冲器，并在管道中混合后送入气化反应室中作为气化介质，或选择其中一种作为气化介质；

(c)燃气净化过滤：在水环压缩机的抽力作用下，生成的燃气在气化反应室中通过燃烧层和还原层，经输气管道进入蒸汽换热器中，自动进行热量交换获得蒸汽并以输气管路送至气化反应室作为气化介质，同时发生杂质的沉降；继而进入内外双旋风换热除尘器，燃气中的颗粒物和木焦油等杂质进一步沉降的同时进行热量交换，即给冷空气预热获得热空气并经输气管道送至气化反应室作为气化介质；燃气紧接再依次进入冷却塔，电捕焦油器和除硫化氢喷淋器中进一步脱除杂质，最后进入气水分离器进行气水分离；在上述所有环节均自动进行排污和排水处理；

(d)燃气压缩储存：净化后的燃气在水环压缩机的作用被压缩存入储气罐中，所述水环压缩机的排量范围是：90m³/h-1800m³/h，最大工作压力0.6MPa。

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