CN104893757A - 一种可大型化的生物质气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可大型化的生物质气化炉，该可大型化的生物质气化炉包括圆筒形的上炉体和下炉体，所述上炉体内设有换热器，所述下炉体内设有氧化层炉箅和还原层炉箅，所述上炉体的下端套于下炉体的上端，重叠部分形成氧化层空间，所述换热器与热回收器之间构成回路，由气化炉外专设的风机提供动力，以将下部高温燃气的热量通过载气循环转移给上炉体内的生物质原料，提高还原产气效果。

Description

一种可大型化的生物质气化炉

技术领域

本发明涉及一种生物质气化装置，尤其涉及一种可大型化的生物质气化炉。

背景技术

生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能。据估计，植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍，我国每年生物秸秆产量也有近7亿吨，而作为生物能源的利用量还不足其总量的l%。

植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍，我国每年生物秸秆产量也有近7亿吨，而作为生物能源的利用量还不足其总量的l%。

利用空气（或富氧空气）进行秸秆气化、生产清洁燃气是秸秆高效合理利用的方式之一。可替代煤炭、石油和天然气等不可再生能源，促进经济的持续发展及减少环境污染。我国生物质气化技术在10多年的发展中已取得了可喜的成果，生物质气化炉的气化效率达70%，煤气热值达6000kJ/m3以上，有的已被用于农村集中供气、温室供暖、动力发电等，取得了一定的经济效益和社会效益。

生物质气化的关键设备是气化炉，分上吸式、下吸式、流化床式三类，目前受推崇的、运行相对安全、稳定、费用低的为下吸式气化炉。但由于该类型的生物质气化炉在大工业应用方面还存有很多不足，气化工艺还有缺陷，不利于生物质气化的大规模推广：

1、对生物质气化过程原料形状要求苛刻。入炉前需经过粉碎、制粒成型、烘干等步骤，增加了生物质利用过程的成本和费用。

2、装置能力小。国内有过百项生物气化炉的专利技术，但几乎全是家庭用的小炉子，几乎没有单套2000Nm3/h以上产气能力的规模化装置。

3、稳定性差。规格稍大一些的气化炉，由于气化原料的种类、形态、规格与气化层空间、形状不匹配，生物质不能在气化层形成高温、稳定的红炭层，容易发生“烧穿”现象，造成煤气中氧含量偏高；或因生物质在氧化还原区的停留时间过短造成碳的反应不完全、炉灰残炭量高和燃气热值低；其对氧化层如何适应不同原料的操作控制手段少，造成炉况不稳、煤气产量和质量波动大等一系列问题是制约生物质气化炉不能进一步大型化的原因。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种可大型化的生物质气化炉，它具有气化空间可调，适应各种生物质原料，运行稳定安全的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，该可大型化的生物质气化炉包括圆筒形的上炉体和下炉体，所述上炉体内设有换热器，换热器下部设有空气进口和上面布满空气喷嘴的空气布管，所述上炉体上部设有原料进口，所述上炉体与上炉体支撑腿连接，所述上炉体支撑腿上设有可调整高度的第一调节装置；所述下炉体内设有氧化层炉箅和还原层炉箅，所述还原层周围设有热回收器，所述下炉体上设有燃气出口，所述下炉体与下炉体支撑腿相连，所述下炉体支撑腿上设有可调节高度的第二调节装置，所述下炉体底部设有出灰口；所述上炉体的下端套于下炉体的上端，重叠部分形成氧化层空间，上炉体和下炉体之间的所有连接管道中设置满足高度调整要求的软连接短管；所述换热器下部设热的载气进口，上部设有降温后的载气出口；所述热回收器下部设有冷的载气进口，上部设有热的载气出口，载气在热回收器、换热器之间构成回路，由气化炉外专设的风机提供动力，以将下部高温燃气的热量通过载气循环转移给上炉体内的生物质原料。

优选的，所述上炉体支撑腿和下炉体支撑腿分别为三个；

优选的，所述可调整上下炉体高度的调节装置为螺栓或千斤顶；

优选的，所述换热器和热回收器为钢管或钢板制成。

优选的，所述氧化层炉箅为圆形、方形或三角形等不同几何形状，用来改变空气喷嘴与炉箅的高度和空间。

优选的，所述还原层内设置复式多层炉箅。

工作原理：生物质原料经过进料口进入上炉体内，在上炉体内经过换热器的加温，使生物质原料温度升高，以较高的温度进入上炉体与下炉体重叠部分形成的氧化层空间，外部空气通过空气布管和喷嘴进入氧化层空间，对生物质进行充分氧化，氧化完成的生物质再进入还原层进行还原气化，产生的燃气经过燃气出口送出，供生产生活用，从还原层传出的热量经过热回收器回收后，通过管道进入上炉体换热器的载气进口，通过换热器与生物质换热降温后，再经过换热器的载气出口进入下炉体内热回收器的载气进口，完成余热利用的循环。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明具有以下优点:

1、把生物质燃气炉做成大型工业化装置，使单台炉的产气量达到4000Nm³/h以上。

2、提高气化炉对原料的适应能力。对生物质不需粉碎和成形，只需对不同种类的天然原料铡、切成60mm以下的小段即可，可减少制粒成型的加工费用。

3、原料入炉时允许含有8%以下的水分，对入炉原料露天自然干燥即可。既能减少干燥费用，又能提高原料的运输、库存的安全。

4、上炉体内换热器的设置，可保证进入氧化层同一平面每个区域内的生物质原料完成干燥、热解过程，使干燥产生的水蒸汽、热解产生的焦油类物质，在温度较高的氧化层、还原层内完成焦油的裂解、水蒸汽与碳的还原反应。

5、增加气化炉氧化层高度和空间调整控制措施，可解决氧化层各区域因空间形状、大小因原料种类不同带来的不适应，避免气体偏流、“烧穿”、燃烧死区、温度不均等现象发生。

6、在还原层内设置复式多层炉箅，根据原料特点设置两层或更多层炉箅，使从氧化层进入还原层的生物炭，在维持较高温度的情况下有足够的停留时间，满足生物炭与水蒸汽、二氧化碳的的还原反应要求，并使气化积灰中有更低的残炭量。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明的实施例

图1为本发明的示意图

图中：1、上炉体   2、下炉体   3、换热器   4、空气进口  5空气布管   6、原料进口   7、上炉体支撑腿   8、第一调节装置9、氧化层炉箅   10、还原层炉箅   11、热回收器   12、燃气出口   13、下炉体支撑腿   14、第二调节装置   15、出灰口   16、氧化层空间   17、载气进口   18、载气出口   19、冷的载气进口  20、热的载气出口。

具体实施方式

实施例一：如图1所示，该可大型化的生物质气化炉包括圆筒形的上炉体1和下炉体2，上炉体1内设有换热器3，换热器3下部设有空气进口4和上面布满空气喷嘴的空气布管5，上炉体1上部设有原料进口6，上炉体1与三根上炉体支撑腿7连接，上炉体支撑腿7上设有可调整高度的第一调节装置8，第一调节装置8为一千斤顶；

下炉体2内设有圆形氧化层炉箅9和还原层炉箅10，还原层炉箅10为二层，还原层周围设有热回收器11，下炉体2上设有燃气出口12，下炉体2与三根下炉体支撑腿13相连，下炉体支撑腿13上设有可调节高度的第二调节装置14，第二调节装置14为一千斤顶，下炉体2底部设有出灰口15。

上炉体1的下端套于下炉体2的上端，重叠部分形成氧化层空间16，上炉体1和下炉体2之间的所有连接管道中设置满足高度调整要求的软连接短管。

换热器3下部设热的载气进口17，上部设有降温后的载气出口18；热回收器3下部设有冷的载气进口19，上部设有热的载气出口20，载气在热回收器11、换热器3之间构成回路，由气化炉外专设的风机提供动力，以将下部高温燃气的热量通过载气循环转移给上炉体内的生物质原料。

Claims (6)

1.一种可大型化的生物质气化炉，其特征在于该可大型化的生物质气化炉包括圆筒形的上炉体和下炉体，所述上炉体内设有换热器，换热器下部设有空气进口和上面布满空气喷嘴的空气布管，所述上炉体上部设有原料进口，所述上炉体与上炉体支撑腿连接，所述上炉体支撑腿上设有可调整高度的第一调节装置；所述下炉体内设有氧化层炉箅和还原层炉箅，所述还原层周围设有热回收器，所述下炉体上设有燃气出口，所述下炉体与下炉体支撑腿相连，所述下炉体支撑腿上设有可调节高度的第二调节装置，所述下炉体底部设有出灰口；所述上炉体的下端套于下炉体的上端，重叠部分形成氧化层空间，上炉体和下炉体之间的所有连接管道中设置满足高度调整要求的软连接短管；所述换热器下部设热的载气进口，上部设有降温后的载气出口；所述热回收器下部设有冷的载气进口，上部设有热的载气出口，载气在热回收器、换热器之间构成回路，由气化炉外专设的风机提供动力，以将下部高温燃气的热量通过载气循环转移给上炉体内的生物质原料。

2.根据权利要求1所述的一种可大型化的生物质气化炉，其特征在于所述上炉体支撑腿和下炉体支撑腿分别为三个。

3.根据权利要求1所述的一种可大型化的生物质气化炉，其特征在于所述可调整上下炉体高度的调节装置为千斤顶。

4.根据权利要求1所述的一种可大型化的生物质气化炉，其特征在于所述换热器和热回收器为钢管或钢板制成。

5.根据权利要求1所述的一种可大型化的生物质气化炉，其特征在于所述氧化层炉箅为圆形、方形或三角形。

6.根据权利要求1所述的一种可大型化的生物质气化炉，其特征在于所述还原层内设置复式多层炉箅。