CN104004544A - 可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉 - Google Patents

Abstract

一种可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，包括炉膛和炉壳，所述炉膛设在所述炉壳内，所述炉膛从上至下依次分为进料部、干燥部、热解部、氧化部和还原部；在所述还原部下方设有水蒸汽发生部，所述水蒸汽发生部的进口与水管连接，所述水蒸汽发生部的出口通过蒸汽出管与介于氧化部和还原部之间的蒸汽喷射管连接，将蒸汽发生部所产生的蒸汽喷入还原部，以提高产气率和燃气热值。

Description

可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉

技术领域

本发明涉及一种可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉。

背景技术

我国是能源消耗大国，而使用的能源种类以煤炭、石油类产品、天然气等不可再生能源为多，尤其是我国长久以来采用的煤炭及劣质燃油，已产生严重的环境污染，近年全国大地反复出现的雾霾，PM2.5严重超标，已影响国民的身心健康；环境治理已成为我国生态文明建设的重要国策。

近年以来，全国各地已出台限用煤炭、劣质燃油和劣质生物质直燃等各种能源政策，各地停用了大批量燃煤、燃烧重油的锅炉及工业窑炉，转而采用天然气、液化石油气、轻质柴油及电力等清洁环保能源，但其高昂的生产成本已使企业不堪重负，同时，石油类能源（柴油、天然气）为不可再生通源，随着需求量的高速增长，其价格上涨趋势已不可逆转。据全球最权威的能源统计年鉴《BP世界能源》资料显示，我国天然气消费以20%的增长速度，引领全球天然气的增长，专家预测，中国天然气价格与油价并轨的趋势已不可逆转；并且油气均为国家战略资源，现主要靠进口，断油、断气的不可预测情况可能发生。因此，寻找一种安全、清浩、环保和性价比优异的可再生能源代替石油能源，已成为业内的技术攻坚课题。

生物质能是可再生能源，包括：1、木材及森林工业废弃物；2、农业废弃物；3、水生植物；4、油料植物；5、城市垃圾；6、工业垃圾；7、养殖业排泄物等等。我国是农林作物秸杆的产生大国，但在再生能源的研发应用方面与市场需求仍有较大差距。

生物质气化炉主要分为固定床气化炉和流化床气化炉，其中，固定式气化炉又可主要分为下吸式气化炉和上吸式气化炉，所谓下吸式气化炉是指燃气从下面吸出的气化炉，上吸式气化炉是指燃气从上面吸出的气化炉。经检索中国专利文献库，国内已有不少气化炉方面的专利文献，如中国专利文献CN101144022A所公开的三段生物质气化炉，即属于此类文献。目前，我国市场上的生物质气化炉均存在一些共同的问题，一是气化率较低，二是燃气热值低。为了提高产气率最常用的办法是选用热值较高的生物质，这样会增加产气成本，并且这种热值较高的生物质还要受到原料的限制；在同等生物质材料的情况下，要提高产气率，一般采取的技术措施是提高气化时的炉温，为此，必须增加生物质氧化产热速度而增加空气的吹入，这样一来，生物质自身产热的耗量增加，而减低了产气原料份量，同时也增加了燃气中的氮气含量，使产生的燃气的热值进一步降低，使生物质气化炉的燃气使用范围受限。

发明内容

本发明的目的是针对现有生物质气化炉存在的上述问题，提供一种不增加消耗本身生物质，就可提高产气率，且可减少燃气中氮气含量，进而提高燃气的燃气热值的生物质气化炉。

本发明的技术方案是：提供一种可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，包括炉膛和炉壳，所述炉膛设在所述炉壳内，所述炉膛从上至下依次分为进料部、干燥部、热解部、氧化部和还原部；在所述还原部下方设有水蒸汽发生部，所述水蒸汽发生部的进口与压力水管连接，所述水蒸汽发生部的出口通过蒸汽出管与介于氧化部和还原部之间的蒸汽喷射管连接，将蒸汽发生部所产生的蒸汽喷入还原部，以提高产气率和燃气热值。

作为对本发明的改进，在所述蒸汽出管设有管道直径变小的变径部，在所述变径部上设有催化剂添加部或/和空气导入部。

作为对本发明的改进，所述催化剂添加部内的催化剂包括重量百分比的下述组份，白云石粉35%-65%；橄榄石粉15%-45%；镀镍的白云石粉6%-10%；镀镍的橄榄石粉3%-8%；镍金属间化物2%-6%。

作为对本发明的改进，所述镍金属间化物是硼化镍或/和氮化镍。

作为对本发明的改进，所述催化剂的用量占生物质总量的0.1-5%。

作为对本发明的改进，在所述炉膛的内壁上设有远红外辐射涂料层。

作为对本发明的改进，在所述炉膛的外壁和炉壳的内壁设有间隙，可燃气体经间隙通过位于外壳上部的燃气出口排出。

作为对本发明的改进，在所述间隙内设有若干导热翅片，若干所述导热翅片分布在炉膛的外壁上。

作为对本发明的改进，对应于所述氧化部设有若干空气导入管。

作为对本发明的改进，在所述外壳的底部设有灰烬出口。

     本发明由于将蒸汽发生部置于炉膛还原部的下部，用下行的燃气及炽热的碳灰加热蒸汽发生部内的冷水，产生高温蒸汽，高温蒸汽经变径部而形成高速射流，而在变径管内产生负压，吸入少量空气或/和吸入经调节的催化剂，通过蒸汽喷射管的喷孔喷入炉膛的还原部，使下行的炽热生物质具有更高的产气率，更好的燃气热值。本发明结构简单，不需要外供热源，即可产生供还原的高温蒸汽；气化所需要的一部分氧气，同时由水蒸汽提供，减少了空气的消耗量（即减少了稀释可燃组分含量的氮气的吸入），并可使炽热生物质产生更多的氢气及碳氢化合物，提高了燃气热值；另，超细催化剂粉体的渗入，加速了焦油裂变成燃气及一氧化碳，并将氧化区下行的二氧化碳还原成一氧化碳，，从而可降低燃气中的二氧化碳含量，进一步使燃气中的热值进一步提高。

附图说明

图1是本发明一种实施例的剖视结构示意图。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

具体实施方式

请参见图1，图1揭示的是一种可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，包括炉膛1和炉壳2，所述炉膛1设在所述炉壳2内，所述炉膛1从上至下依次分为进料部11，干燥部12，其温度控制在300摄氏度至600摄氏度，热解部13，其温度控制在600摄氏度至800摄氏度，氧化部14，其温度控制在900摄氏度至1200摄氏度，还原部15，其温度控制在800摄氏度至900摄氏度；在所述还原部15下方设有水蒸汽发生部16，所述水蒸汽发生部16的进口161与水管162连接（水管162内的水压要有一定压力，否则，水蒸汽会从水管162回流），所述水蒸汽发生部16的出口163通过蒸汽出管164与介于氧化部14和还原部15之间的蒸汽喷射管165连接，将蒸汽发生部16所产生的蒸汽经过喷射管165上的喷孔167喷入还原部15，以提高产气率和燃气热值；本实施例中，所述蒸汽发生部16可以是用盘管制成的，所述蒸汽喷射管165可以环形管制成，管壁上设有喷射击孔167。

优选的，在所述蒸汽出管164设有管道直径变小的变径部1641，在所述变径部1641上设有催化剂添加部1642或/和空气导入部1643。这样，将蒸汽发生部置于炉膛还原部的下部，用下行的燃气及炽热的碳灰加热蒸汽发生部内的冷水，产生高温蒸汽，高温蒸汽经变径部而形成高速射流，而在变径管内产生负压，吸入少量空气或/和吸入经调节的催化剂，通过蒸汽喷射管喷入炉膛的还原部，使下行的炽热生物质具有更高的产气率，更好的燃气热值。

优选的，所述催化剂添加部1642内的催化剂包括重量百分比的下述组份，白云石粉35%-65%；橄榄石粉15%-45%；镀镍的白云石粉6%-10%；镀镍的橄榄石粉3%-8%；镍金属间化物2%-6%。本发明中的镍金属间化物可以硼化镍或/和氮化镍，硼化镍和氮化镍可以等量加入，即各占半。本发明中，所述催化剂的用量可以占生物质总量的0。1-5%。本发明中的催化剂具有很高的催化活性，在加入时，可以根据气化炉的还原部的工艺条件调节催化剂的喷入量，其调节方法可采用自动控制或人工调节控制。

为了进一步提高产生率，可以在所述炉膛1的内壁上设有远红外辐射涂料层17。本实施例中，在所述炉膛1的外壁18和炉壳2的内壁21设有间隙22，可燃气体经间隙22通过位于外壳2上部的燃气出口23排出；在所述间隙22内设有若干导热翅片19，若干所述导热翅片19分布在炉膛1的外壁18上。通过导热翅片19将间隙内的燃气热量更多地导入干燥部12，提高干燥效果。

作为对本发明的改进，对应于所述氧化部14设有若干空气导入管141，氧化部14内的生物质氧化放热，并将氧化部14的炉温保持在900摄氏度至1200摄氏度，并提供干燥部12、热解部13及还原部15所需热量。为了方便灰烬166排出，在所述外壳2的底部设有灰烬出口24。

Claims (10)

1.一种可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，其特征在于，包括炉膛（1）和炉壳（2），所述炉膛（1）设在所述炉壳（2）内，所述炉膛（1）从上至下依次分为进料部（11）、干燥部（12）、热解部（13）、氧化部（14）和还原部（15）；在所述还原部（15）下方设有水蒸汽发生部（16），所述水蒸汽发生部（16）的进口（161）与水管（162）连接，所述水蒸汽发生部（16）的出口（163）通过蒸汽出管（164）与介于氧化部（14）和还原部（15）之间的蒸汽喷射管（165）连接，将蒸汽发生部（16）所产生的蒸汽喷入还原部（15），以提高产气率和燃气热值。

2.根据权利要求1所述的可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，其特征在于，在所述蒸汽出管（164）设有管道直径变小的变径部（1641），在所述变径部（1641）上设有催化剂添加部（1642）或/和空气导入部（1643）。

3.根据权利要求2所述的可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，其特征在于，所述催化剂添加部（1642）内的催化剂包括重量百分比的下述组份，白云石粉35%-65%；橄榄石粉15%-45%；镀镍的白云石粉6%-10%；镀镍的橄榄石粉3%-8%；镍金属间化物2%-6%。

4.根据权利要求3所述的可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，其特征在于，所述镍金属间化物是硼化镍或/和氮化镍。

5.根据权利要求2或3所述的可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，其特征在于，所述催化剂的用量占生物质总量的0.1-5%。

6.根据权利要求1或2所述的可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，其特征在于，在所述炉膛（1）的内壁上设有远红外辐射涂料层（17）。

7.根据权利要求1或2所述的可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，其特征在于，在所述炉膛（1）的外壁（18）和炉壳（2）的内壁（21）设有间隙（22），可燃气体经间隙（22）通过位于外壳（2）上部的燃气出口（23）排出。

8.根据权利要求7所述的可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，其特征在于，在所述间隙（22）内设有若干导热翅片（19），若干所述导热翅片（19）分布在炉膛（1）的外壁（18）上。

9.根据权利要求1或2所述的可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，其特征在于，对应于所述氧化部（14）设有若干空气导入管（141）。

10.根据权利要求1或2所述的可提高产气率及燃气热值的生物质气化炉，其特征在于，在所述外壳（2）的底部设有灰烬出口（24）。