CN104531217A - 一种双原料通道生物质固定床气化热解炉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，包括炉体，所述炉体内设有分隔的气化通道和热解通道，所述气化通道的出口连通热解通道的入口，所述气化通道与热解通道中分别加入生物质，所述热解通道的末端设有连通炉体外部的燃气出口。本发明在炉体内设置了相互分隔的气化通道和热解通道，并在两通道内分别通入生物质，生物质先在气化通道中生产高温生物质燃气，其后高温生物质燃气使热解通道中生物质原料部分热解，同时通过热解通道中生物质料层的阻挡，在一套装置内一体化去除生物质燃气中的尘灰和部分焦油，实现低含尘量生物质燃气的稳定生产，为后续生物质燃气的处理和使用提供了有利的条件。本发明可应用于生物质燃气的净化。

Description

一种双原料通道生物质固定床气化热解炉装置
技术领域
本发明涉及生物质能源领域，特别是一种双原料通道生物质固定床气化热解炉装置。
背景技术
生物质能源是一种可再生的清洁能源，是继煤、石油、天然气后第四大能源，也是目前新能源中唯一能替代石油液体燃料的能源品种。我国生物质资源储量丰富，其有效利用有助于缓解温室效应和促进生态良性循环，是解决能源和环境问题的重要途径之一。生物质气化技术是当前生物质能利用的重要技术之一，将生物质转化为生物质燃气，可应用于工业供热、供气、发电或合成液体燃料，具有广阔的应用前景。
气化炉是生物质气化工艺中的核心设备，固定床气化炉是目前应用较多的一种，其结构简单，易于操作，原料适应性强，设备投资少。常见的炉型有上吸式气化炉和下吸式气化炉，但存在各自的优缺点。上吸式气化炉气化效率高，规模放大能力较强，但出口燃气中焦油含量高；下吸式气化炉生产的燃气焦油含量低，但生产强度较低，规模放大能力较弱，燃气含尘量较多。其各自存在的缺点限制了单一的上吸式或下吸式气化炉在应用领域的推广。
目前固定床气化工艺的改进多是气化设备的简单分离或多级组合，如反应设备串联等，而很少针对不同炉型的关键优势进行技术整合和设备耦合，未能很好地解决下吸式气化强度低和上吸式焦油含量高的问题，实际应用性不强。
授权公开号为CN202116512U的中国发明专利公布了一种生物质混流式气化装置，通过多级配风在炉内形成一个虚拟的界面，分为前气化（下吸式）和后气化（上吸式）阶段，结合上吸式和下吸式特点，可以提高生产负荷及规模。但炉内反应不易控制，易造成各反应层的偏移，炉内温度压力需频繁调节，且生物质燃气含尘灰多，焦油量不可控，易造成后续除尘设备、风机及管道堵塞，无法长期稳定运行，在实际工业生产中存在诸多问题。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，从而稳定生产低含尘量的生物质燃气。
本发明所采用的技术方案是：
一种双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，包括炉体，所述炉体内设有分隔的气化通道和热解通道，所述气化通道的出口连通热解通道的入口，所述气化通道与热解通道中分别加入生物质，所述热解通道的末端设有连通炉体外部的燃气出口。
作为上述技术方案的进一步改进，所述热解通道内设有冷却器。
作为上述技术方案的进一步改进，所述热解通道内设有温度控制器，所述温度控制器包括分别位于热解通道入口处和出口处的测温热电偶。
作为上述技术方案的进一步改进，所述气化通道的出口位于底部，从而形成下吸式结构，所述热解通道的出口位于气化通道出口的上方，从而形成上吸式结构。
作为上述技术方案的进一步改进，所述炉体内设有筒状的夹套，所述夹套内部围成气化通道，所述夹套外壁与炉体内壁围成热解通道。
作为上述技术方案的进一步改进，所述冷却器围绕在夹套外壁。
作为上述技术方案的进一步改进，所述冷却器为水冷却器。
作为上述技术方案的进一步改进，所述热解通道与气化通道有效截面积之比为1：（1～2）。
作为上述技术方案的进一步改进，所述气化通道内配套设有用于提供气化介质的进风单元，所述进风单元由炉体外引入。
作为上述技术方案的进一步改进，所述炉体内设有与气化通道连通的气化喂料单元、与热解通道连通的热解喂料单元，所述气化喂料单元与热解喂料单元相互分隔。
本发明的有益效果是：本发明在炉体内设置了相互分隔的气化通道和热解通道，并在两通道内分别通入生物质，生物质先在气化通道中生产高温生物质燃气，其后高温生物质燃气使热解通道中生物质原料部分热解，同时通过热解通道中生物质料层的阻挡，在一套装置内一体化去除生物质燃气中的尘灰和部分焦油，实现低含尘量生物质燃气的稳定生产，为后续生物质燃气的处理和使用提供了有利的条件。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，包括炉体1，炉体1内设有分隔的气化通道2和热解通道3，气化通道2的出口连通热解通道3的入口，气化通道2与热解通道3中分别加入生物质。气化通道2内主要产生气化反应，通过气化介质和生物质生成高温的生物质燃气，热解通道3内的生物质利用高温生物质燃气中的热量发生热解反应，也能产生一定量的生物质燃气；而且与此同时，热解通道3内生物质原料对流过的生物质燃气中的尘灰、焦油起到了阻挡作用，从而也起到了净化生物质燃气的作用；不仅如此，生物质燃气中的部分热量在热解中被消耗掉，因此燃气的温度也得到了降低。热解通道3的末端设有连通炉体1外部的燃气出口4，净化后的生物质燃气通过燃气出口4排到外部。燃气出口4应接有抽风机，从而为炉体1内气体的流动提供动力。
优选的，热解通道3内设有冷却器，冷却器可采用多种方式对热解通道3内的生物质燃气和生物质进行冷却，以控制燃气的冷却程度和热解的程度。
优选的，炉体1的中部设有筒状的夹套6，夹套6内部围成气化通道2，气化通道2的燃气出口位于夹套6底端，从而形成下吸式结构，夹套6外壁与炉体1内壁围成热解通道3，热解通道3的出口位于气化通道2出口的上方，从而形成上吸式结构。本实施例中，位于内部的气化通道2进行生物质下吸式气化生产生物质燃气，位于外周的热解通道3依靠高温生物质燃气热量进行生物质上吸式热解，同时对生物质燃气进行降温、除尘、除焦，稳定生产低含尘量生物质燃气。
气化通道2中投入生物质含水范围在15～20%，由于气化通道2为生物质燃气产生的主要区域，生物质原料的质量要求相对较高，而热解通道3产生燃气的量不大，原料的质量要求相对较低，其含水范围在20～30%。因此热解通道3中可以充分利用质量较差的生物质原料，避免造成浪费。
优选的，冷却器围绕并嵌装在夹套6外壁，具体为一水冷套9，水冷套9顶部设有水进口和水出口，利用水的流动带走热解通道3内的热量，从而控制热解通道3温度。水流量越大，其降温冷却的效果也越好。
另外热解通道3内还设有温度控制器，包括分别位于热解通道3入口处和出口处的测温热电偶5，两个测温热电偶5分别监测相应位置的燃气温度，并利用水冷套9的流量保持热解通道3入口生物质燃气温度范围在400～550℃，热解通道3出口生物质燃气温度范围在110～150℃。
优选的，热解通道3与气化通道2有效截面积之比为1：（1～2）。
优选的，气化通道2内配套设有用于提供气化介质的进风单元，进风单元由炉体1外引入。该进风单元包括安装在夹套6上的风箱10，连接风箱10的风嘴11和进风管12，进风管12穿过炉体1外壁，风嘴11位于气化通道2内。进风管12有4～6根，呈环形均布在炉体1上，风箱10与进风管12一一对应，而风嘴11均布环绕在夹套6内部，共有12～15个。
炉体1的底部设有炉排13和灰室14，所述的炉排13为旋转炉排，可实现气化通道2和热解通道3料层均匀下降，使反应后的残炭及灰渣均匀进入灰室14。
优选的，炉体1内设有与气化通道2连通的气化喂料单元7、与热解通道3连通的热解喂料单元8，气化喂料单元7与热解喂料单元8相互分隔，分别为两通道供应生物质原料。优选的气化喂料单元7和热解喂料单元8均采用螺旋进料的方式。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，其特征在于：包括炉体(1)，所述炉体(1)内设有分隔的气化通道(2)和热解通道(3)，所述气化通道(2)的出口连通热解通道(3)的入口，所述气化通道(2)与热解通道(3)中分别通入生物质，所述热解通道(3)的末端设有连通炉体(1)外部的燃气出口(4)。
2.根据权利要求1所述的双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，其特征在于：所述热解通道(3)内设有冷却器。
3.根据权利要求2所述的双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，其特征在于：所述热解通道(3)内设有温度控制器；所述温度控制器包括分别位于热解通道(3)入口处和出口处的测温热电偶(5)。
4.根据权利要求2所述的双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，其特征在于：所述气化通道(2)的出口位于底部，从而形成下吸式结构，所述热解通道(3)的出口位于气化通道(2)出口的上方，从而形成上吸式结构。
5.根据权利要求2或3或4所述的双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，其特征在于：所述炉体(1)内设有筒状的夹套(6)，所述夹套(6)内部围成气化通道(2)，所述夹套(6)外壁与炉体(1)内壁围成热解通道(3)。
6.根据权利要求5所述的双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，其特征在于：所述冷却器围绕在夹套(6)外壁。
7.根据权利要求6所述的双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，其特征在于：所述冷却器为水冷却器。
8.根据权利要求5所述的双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，其特征在于：所述热解通道(3)与气化通道(2)有效截面积之比为1：（1～2）。
9.根据权利要求1所述的双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，其特征在于：所述气化通道(2)内配套设有用于提供气化介质的进风单元，所述进风单元由炉体(1)外引入。
10.根据权利要求1所述的双原料通道生物质固定床气化热解炉装置，其特征在于：所述炉体(1)内设有与气化通道(2)连通的气化喂料单元(7)、与热解通道(3)连通的热解喂料单元(8)，所述气化喂料单元(7)与热解喂料单元(8)相互分隔。
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