CN103305276A - 生物质气化器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物质气化器。本申请因此提供用于将给料材料转化成合成气的气化器。气化器可包括外腔室、定位在外腔室内的反应区，以及破坏装置，其能够在外腔室内操纵以确保给料材料稳定流入反应区而不桥接。

Description

生物质气化器
技术领域
本申请和获得的专利大体涉及功率生成系统，并且更特别地，涉及气化器，其具有内部破坏装置以便防止生物质和其它类型的给料材料在其中的桥接。
背景技术
在烃气化工艺中，诸如木材、农业废料等的固体燃料被气化以生成气体燃料。具体地，这种气化工艺可通过在气化器中与氧气和蒸汽的反应而将生物质或其它烃的给料转化成一氧化碳与氢的气态混合物，即，被称为发生炉煤气的合成气体或合成气。接着，这些气体可被清洁、处理和利用以作为发动机中的燃料，以产生电。在其它系统中，发生炉煤气可用于生成功率、产生用于加热的燃料或生成诸如费托液体等的化学产品。
这种农业废品的实例包括甘蔗等。这种生物质给料材料倾向于为纤维性的。就此而言，生物质给料材料可倾向于在供给在气化器的内部中时横跨气化器的内部桥接。这种生物质桥在形成时可减小给料材料到反应区中的流，并且因此可在组分和流率方面对发生炉煤气的输出有影响。
一种减少给料材料在气化器中的桥接的已知方法包括操作员利用杆物理地戳刺(poke)给料材料的桥。然而，对操作员干预的需要可使操作员暴露于高于正常水平的反应产物气体并暴露于气化器的热表面。此外，操作员干预的需要通常不被检测直到存在气化器的总体性能的一些下降。 
因此，期望改进的生物质气化器。优选地，这种改进气化器可防止或限制诸如生物质材料的给料材料的桥接，以便确保合成气的恒定输出而不要求操作员手动干预。
发明内容
本申请和获得的专利因此可提供一种用于将给料材料转化成合成气的气化器。气化器可包括外腔室、定位在外腔室内的反应区，以及破坏装置，其能够在外腔室内操纵以确保给料材料稳定流入反应区而不桥接。
本申请和获得的专利还可提供一种操作气化器以产生合成气的方法。该方法可包括如下步骤：使给料材料流入气化器的外腔室，操纵外腔室内的破坏装置以防止给料材料在其中的桥接，以及使给料材料流入反应区。
本申请和获得的专利还可提供一种用于将给料材料转化成合成气的生物质气化器。生物质气化器可包括外腔室、定位在外腔室内的反应区，以及破坏装置，其能够在外腔室内操纵以确保给料材料稳定流入反应区。破坏装置可包括由驱动装置操纵的轴。
在审阅结合若干附图进行的下列详细描述和所附权利要求之后，本申请和获得的专利的这些及其它的特征和优点对本领域技术人员而言将变得显而易见。
附图说明
图1为具有气化器的发电装置的实例的示意图。
图2为具有位于其中的给料材料的桥的已知气化器的示意图。
图3为具有如本文中所述的破坏装置的气化器的示意图。
图4为如本文中所述的破坏装置的可选实施例的示意图。
图5为如本文中所述的破坏装置的可选实施例的示意图。
图6为具有如本文中所述的破坏装置的气化器的可选实施例的示意图。
部件列表
10生物质气化系统
15功率生成系统
20生物质给料
25发生炉煤气
30给料制备单元
35空气
40气化器
45入口
50空气入口
55灰烬提取系统
60处理装置
65桥
100发电装置
110给料材料
120发生炉煤气
125反应区
130生物质材料
135外腔室
140破坏装置
150轴
160延伸部
170桨叶
180驱动装置
190插入装置
200延伸的螺旋件
210延伸的丝杠
220上入口
230大致竖直的方位
240侧壁
250大致水平的方位
260输入压力传感器
270输出压力传感器
280流量计。
具体实施方式
现在参考附图，在该附图中，同样的标记在全部若干视图中表示同样的元件，图1示出了生物质气化系统10的示意图。出于简化的目的，仅示出生物质气化系统10的涉及本文中描述的主题的构件的高层次描述。本领域技术人员将理解，整个生物质气化系统10可具有其它构型，并且可使用许多其它类型的构件。生物质气化系统10可与功率生成系统15集成。
一般而言，生物质气化系统10使生物质给料20气化以产生经处理的发生炉煤气25。发生炉煤气25为一种稀释合成气，其可通过生物质在存在空气的情况下的相对低温度气化而产生。发生炉煤气25可作为燃料源引导到功率生成系统15以生成功率等。作为实例，经处理的发生炉煤气25可在功率生成系统15内所包含的一个或更多个燃气发动机等内燃烧以产生电。其它类型的发电机也可使用在本文中。经处理的发生炉煤气25还可具有许多其它用途，诸如用于加热的燃料，或费托液体的产生等等。
生物质气化系统10可包括给料制备单元30以制备和调节生物质给料20。调节可包括选定生物质给料20、确定生物质给料20的尺寸和/或使生物质给料20干燥以及提供各种类型的添加剂。在制备之后，生物质给料20可随同空气源35一起引导到生物质气化器40。如示出的，生物质气化器40可为露天气化器等。生物质气化器40可具有入口45，其使气化器40能够接收生物质给料20和空气35的基本上恒定的脉流。气化器40内发生一系列反应，其包括生物质给料20和空气35的燃烧。生物质给料20和空气35可在亚化学计量燃料与空气比率下燃烧，以产生一氧化碳(CO)、氢气(H2)、二氧化碳(CO2)、水(H2O)和热炭或热灰烬床。气化器40可包括许多空气入口50以促进该燃烧。气化器40还可包括构造成从工艺提取灰烬的灰烬提取系统55。
气化器40因此可产生发生炉煤气25的流。发生炉煤气25可转递到一个或更多个处理装置60用于清洁等。这些处理装置60可包括旋风分离器、一个或更多个洗涤单元、过滤系统等。接着，发生炉煤气25可提供给功率生成系统15或者另外被引导。其它构件和其它构型可使用在本文中。
图2示出了气化器40的实例的示意图。如上所述，给料材料20倾向于在其中形成材料桥65。该材料桥65可阻止另外的给料材料20进入，使得在其中产生的、生成的发生炉煤气25的流可减小或者另外被损害。
图3示出了如本文中所述的气化器100的实例。气化器100可与功率生成系统15一起使用或者使用在别处。气化器100以任何方式将给料材料110转化成发生炉煤气120或其它类型的合成气等。在该实例中，给料材料110可采取任何类型的生物质材料130的形式。然而，任何其它类型的给料材料110可使用在本文中。其它构件和其它构型可使用在本文中。
气化器100可包括定位在外腔室135内的反应区125。气化器100还可包括定位在外腔室135内的破坏装置140。破坏装置140可为任何类型的装置或系统，其充分地破坏进入气化器100时的给料材料110的流，以便防止形成与以上描述的给料桥相似的给料桥65。在图3的实例中，破坏装置140可包括具有位于其上的许多延伸部160的轴150。轴150可具有任何期望的尺寸、形状或构型。延伸部160可呈许多桨叶170或任何类型的大致水平地延伸的结构的形式。桨叶170或其它类型的延伸部160也可具有任何尺寸、形状或构型。任何数量的桨叶170或其它类型的延伸部160可在任何方位上使用在本文中。
轴150可在外腔室135内由驱动装置180操纵。驱动装置180可包括常规电动机等。驱动装置180可旋转轴150，摇动轴150，振动轴150，或者给予轴150和因此位于其上的延伸部160任何类型的运动。气化器100还可具有插入装置190。插入装置190也可包括电动机等。插入装置190可在任何方位上将破坏装置140插入气化器100和从气化器100移除破坏装置140。具体地，破坏装置140可手动地或经由插入装置190和/或其它类型的插入器件插入。可选地，破坏装置140可固定在气化器100内。其它构件和其它构型可使用在本文中。
破坏装置140可使用许多不同构件和构型。例如，图4示出了呈延伸的螺旋件200的形式的破坏装置140。螺旋件200也可旋转、摇动、振动或者另外在其中被操纵以破坏桥80的形成。同样地，图5示出了呈延伸的丝杠210的形式的破坏装置140。如上，延伸的丝杠210也可旋转、摇动、振动或者另外在其中被操纵以破坏桥80的形成。其它构件和其它构型可使用在本文中。
破坏装置140的方位也可变化。例如，图3示出了破坏装置140在大致竖直的方位230上穿过气化器100的上入口220的插入。然而，图6示出了破坏装置140在大致水平的方位250上经由气化器100的侧壁240的插入。因此，破坏装置140从任何方向或方位的插入可使用在本文中。其它构件和其它构型也可使用在本文中。
破坏装置140的操作可手动地启动，或者作为反馈环的一部分自动地启动。例如，横跨气化器100的压降可由输入压力传感器260和输出压力传感器270以及相似类型的装置确定。由传感器260，270确定的横跨气化器100的压降的增大可指示不足的给料材料110的流。同样地，流量传感器280等可定位在气化器100的出口周围或在别处。合成气120的流的减小也可指示不足的给料材料110的流。其它类型的传感器可在本文中与不同类型的控制逻辑一起使用。其它构件和其它构型可使用在本文中。
因此，破坏装置140防止给料材料110的桥65在气化器100内形成。破坏装置140可旋转、摇动、振动或者另外操纵以确保充足的给料材料110的流。如上所述，破坏装置140可采取许多不同形式、许多不同方位和许多不同操作形式。通过防止给料材料110的桥接，气化器100可提供发生炉煤气120的稳定产生，以便确保整个发电装置15的稳定操作和总体有效的功率产生。此外，可在本文中避免操作员手动干预。
应当显而易见的是，前述仅涉及本申请和获得的专利的某些实施例。在不背离由下列权利要求及其等同物限定的本发明的大体精神和范围的情况下，本领域技术人员可在本文中作出许多变化和修改。

Claims (20)

1.一种用于将给料材料转化成合成气的气化器，其包括：
外腔室；
反应区，其定位在所述外腔室内；以及
破坏装置，其能够在所述外腔室内操纵以确保所述给料材料稳定流入所述反应区而不桥接。
2.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，所述破坏装置包括轴。
3.根据权利要求2所述的气化器，其特征在于，所述破坏装置包括驱动装置以操纵所述外腔室内的所述轴。
4.根据权利要求2所述的气化器，其特征在于，所述破坏装置包括插入装置以将所述破坏装置插入在所述腔室内和从所述腔室内移除所述破坏装置。
5.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，所述破坏装置包括一个或更多个延伸部。
6.根据权利要求5所述的气化器，其特征在于，所述一个或更多个延伸部包括一个或更多个桨叶。
7.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，所述破坏装置包括延伸的螺旋件。
8.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，所述破坏装置包括延伸的丝杠。
9.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，所述外腔室包括上入口，并且其中，所述破坏装置包括大致竖直的方位。
10.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，所述外腔室包括侧壁，并且其中，所述破坏装置包括大致水平的方位。
11.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，还包括输入压力传感器和输出压力传感器。
12.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，还包括流量计。
13.一种操作气化器以产生合成气的方法，其包括：
使给料材料流入所述气化器的外腔室；
操纵所述外腔室内的破坏装置，以防止所述给料材料在其中的桥接；以及
使所述给料材料流入反应区。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，操纵所述破坏装置的步骤包括旋转、摇动和/或振动所述外腔室内的所述破坏装置。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括将所述破坏装置插入在所述外腔室内和从所述外腔室内移除所述破坏装置的步骤。
16.一种用于将给料材料转化成合成气的生物质气化器，其包括：
外腔室；
反应区，其定位在所述外腔室内；以及
破坏装置，其能够在所述外腔室内操纵以确保所述给料材料稳定流入所述反应区；
所述破坏装置包括由驱动装置操纵的轴。
17.根据权利要求16所述的生物质气化器，其特征在于，所述破坏装置包括插入装置以将所述破坏装置插入在所述外腔室内和从所述外腔室内移除所述破坏装置。
18.根据权利要求16所述的生物质气化器，其特征在于，所述破坏装置包括附接于所述轴的一个或更多个延伸部。
19.根据权利要求16所述的生物质气化器，其特征在于，所述轴包括延伸的螺旋件。
20.根据权利要求16所述的生物质气化器，其特征在于，所述轴包括延伸的丝杠。
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