CN103102990A - 生物质异形循环流化床气化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供生物质异形循环流化床气化炉，由流化床、气体分布器、排灰管、进气管、进料口、一级气固分离器、粗灰循环返料管、返料器、二级气固分离器、硅钾肥出口、燃气出口组成；流化床由湍流流化床和携带床反应器组成，湍流流化床底部设有气体分布器和排灰管，在携带床反应器底部100-2000mm的位置设有生物质进料口，顶部设有一级气固分离器和二级气固分离器；一级气固分离器的粗颗粒灰进过循环返料管通过返料器与异形循环流化床底部的湍流式流化床相连，第二级气固器分离的高温细灰从硅钾肥出口作为硅钾肥外送，气体从燃气出口作为产品气外送。

Description

生物质异形循环流化床气化炉
1.技术领域
本发明提供生物质异形循环流化床气化炉，属于生物质能源设备领域。
2.背景技术
中国可用的固体生物质数量巨大，主要以农业废弃物和木材废物为主。生物质分布分散，收集和运输困难，在中国目前的条件下，难以采用大规模燃烧技术。生物质气化技术是二十世纪出现的利用生物质作为能源的一种新技术。
生物质(以农作物秸秆为主)气化是生物质热化学转换的一种技术，其基本原理是在不完全燃烧条件下，将生物质原料加热，使具有较高分子量的有机碳氢化合物链裂解，变成较低分子量的CO、H2、CH4等可燃气体，是一种常用的生物质能转换途径。生物质气化能量转换效率高，设备简单，易操作，不受地区、燃料种类和气候的限制。生物质经气化生成的可燃气，可广泛用于炊事、采暖和作物烘干，还可以用作内燃机、热气机等动力装置的燃料，输出电力或动力，提高了生物质的能源品位和利用效率。
生物质气化技术按气化炉技术可分为固定床气化技术、流化床气化技术及携带床气化技术。固定床气化技术设备结构简单，运行成本低，生物质转化率高达98％以上，但焦油较多、难处理，适合用于小规模气化；流化床气化技术能够用于大、中规模气化，操作负荷变化大，焦油含量低，但设备结构相对复杂，操作费用较大，气体热值低；携带床操作温度高、无焦油生成、气体后续处理难度低，但热值低、设备投资大。生物质气化的产品因为规模效应最适合用作燃气，急需开发转化率高、热值高、无焦油，且能有效利用生物质硅和钾资源的生物质气化技术和设备。
3.发明内容
本发明的目的就是为了克服现有生物质气化设备技术存在的不足而提供一种生物质异形循环流化床气化炉，既能燃气热值高、不含焦油、不产生酚水，处理规模大，又能合理的利用了生物质的硅和钾资源。
本发明的技术方案：
生物质异形循环流化床气化炉，由流化床、气体分布器、排灰管、进气管、进料口、一级气固分离器、粗灰循环返料管、返料器、二级气固分离器、硅钾肥出口、燃气出口组成。其特征在于异形循环流化床由湍流流化床和携带床反应器组成，湍流流化床底部设有气体分布器和排灰管，在携带床反应器底部100-2000mm的位置设有生物质进料口，顶部设有一级气固分离器和二级气固分离器；一级气固分离器的粗颗粒灰进过循环返料管通过返料器与异形循环流化床底部的湍流式流化床相连，第二级气固器分离的高温细灰从硅钾肥出口作为硅钾肥外送，气体从燃气出口作为产品气外送。
异形循环流化床是由下部的湍流流化床和上部的携带反应器组合而成，湍流流化床直径较大，携带反应器的小管直径较小，直径比值为1.5～4∶1；携带反应器由大小直径不同的直管通过大小头管件连接而成，大小直管的直径比值为1.2～2∶1。
本发明将实施例来详细叙述本发明的特点。
4.附图说明
附图图1为本发明生物质异形循环流化床气化炉的结构示意图。
附图的图面设明如下：
1、异形循环流化床2、气体分布器3、进气管4、排灰管5、生物质加料口6、一级气固分离器7、返料器8、二级气固分离器9、硅钾肥出口10、燃气出口11、湍流流化床12、携带反应器
下面结合附图和实施例来详述本发明的工艺特点。
5.具体实施方式
生物质异形循环流化床气化炉由异形循环流化床(1)、气体分布器(2)、进气管(3)、排灰管(4)、生物质进料口(5)、一级气固分离器(6)、返料器(7)、二级气固分离器(8)、硅钾肥出口(9)、燃气出口(10)组成，其特征在于组合式流化床(1)底部设有气体分布器(2)、进气管(3)和排灰管(4)，气体分布器(2)下面设有进气管(3)，排灰管(4)布置在气体分布器(2)的中心或三角形分布；距底部1000-2000mm的位置设有Y型连通的旋流式气流床(11)，在旋流式气流床(11)上部500-3000mm的位置设有粉煤进料口(5)，顶部设有一级气固分离器(6)和二级气固分离器(9)；一级气固分离器(6)的粗灰循环返料管(7)通过返料器(8)与组合式循环流化床(1)底部相连，二级气固分离器(9)的细灰循环返料管(10)通过返料器(8)与旋流式气流床(11)相连；二级气固分离器(9)连接合成气出口(12)。
异性循环流化床(1)是由下部的湍流流化床(11)和上部的携带反应器(12)组合而成，湍流流化床(11)直径较大，携带反应器(12)的小管直径较小，直径比值为1.5～4∶1；携带反应器由大小直径不同的直管通过大小头管件连接而成，大小直管的直径比值为1.2～2∶1。
具体运行时，将小于5mm的生物质和少量热载体从生物质进料口(5)送入异形循环流化床(1)下中部的携带反应器(12)中与气化气和循环灰混合向上提升进行临氢热解，经过两级气固分离，第一级气固器(6)分离的高温粗半焦和循环灰返回异形循环流化床(1)底部的湍流流化床(11)，与通过进气管(3)加入的空气和水蒸气在气体分布器(2)上在800～1100℃下反应，生成气化气，与循环灰一起向上流动形成物料循环；第二级气固器(8)分离的高温细灰从硅钾肥出口(9)作为硅钾肥外送，气体从燃气出口(10)作为产品气外送，停车时热载体从布置在气体分布器(2)的中心或三角形分布的排灰管(4)排出。
本发明所提供的生物质异形循环流化床气化炉，依据生物质的反应特性实现了生物质不同条件下分阶段热解气化，氧耗低、气化效率高、合理的利用了生物质的硅和钾资源生产了农业急需的硅钾肥；燃气富含甲烷热值高，消除气化过程的焦油，不产生酚水；气化强度和规模大，设备体积小，钢材耗量低，固定投资大大降低，排灰过程简单。

Claims (2)

1.生物质异形循环流化床气化炉，由异形循环流化床、气体分布器、排灰管、进气管、进料口、一级气固分离器、粗灰循环返料管、返料器、二级气固分离器、硅钾肥出口、燃气出口组成，其特征在于异形循环流化床由湍流流化床和携带床反应器组成，湍流流化床底部设有气体分布器和排灰管，在携带床反应器底部100-2000mm的位置设有生物质进料口，顶部设有一级气固分离器和二级气固分离器；一级气固分离器的粗颗粒灰进过循环返料管通过返料器与异形循环流化床底部的湍流式流化床相连，第二级气固器分离的高温细灰从硅钾肥出口作为硅钾肥外送，气体从燃气出口作为产品气外送。
2.根据权利要求1所提述的生物质异形循环流化床气化炉，其特征在于异形循环流化床是由下部的湍流流化床和上部的携带反应器组合而成，湍流流化床直径较大，携带反应器的小管直径较小，直径比值为1.5～4∶1；携带反应器由大小直径不同的直管通过大小头管件连接而成，大小直管的直径比值为1.2～2∶1。
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