CN105062565B - 一种生物质固定床富氧气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种生物质固定床富氧气化炉，具有结构简单、操作方便、运行稳定及可燃气焦油含量低等特点。本发明的生物质固定床富氧气化炉包括从上到下顺序连接的料斗、储料仓和炉体，储料仓通过上闸板阀和料斗相连，通过下闸板阀和炉体相连。炉体分为内炉膛和外炉膛，外炉膛底部与内炉膛相通，二次风风室为环状风室置于外炉膛外侧，二次风风室沿圆形横截面的圆周外侧设有二次风进口，沿圆形横截面的圆周向内侧内炉膛的切线方向设有若干二次进风喷嘴。外炉膛底部为上大下小的椎体，星形卸灰阀连接气化炉底部的锥体，将灰层导入灰斗进行收集、排出。

Description

一种生物质固定床富氧气化炉

技术领域

本发明属于生物质气化技术领域，涉及一种固定床气化装置，特别涉及固定床下吸式气化炉。

背景技术

目前，面对工业化发展中矿物燃料引起的化石能源日益枯竭以及环境问题日益严重，生物质作为仅次于煤炭、石油以及天然气的世界第四大能源，具有可高效廉价浓缩太阳能、减轻温室气体及有害气体排放、易于转化为常规燃料以及全球资源潜在可用量巨大等优点，是可持续发展中一种相当理想的清洁可再生能源。

生物质的利用主要利用物化转换技术，其中以生物质气化炉的开发为主。气化炉主要分为固定床气化炉和流化床气化炉两类。由于流化床气化炉容量大，炉型结构复杂，生物质原料需进行破碎，预处理能耗高，不利于发电、农村供热等工业应用的普遍应用。固定床气化炉主要分为上吸式气化炉和下吸式气化炉。其中上吸式气化炉燃气焦油含量多且向炉内投料不便，而下吸式气化炉结构简单、运行可靠、造价较低，裂解产生的部分焦油在经过氧化还原区域时能够二次裂解成小分子，但燃气中焦油含量仍然很高，大大高于人工煤气国家标准(GB/T 13612-2006)，因此下吸式气化炉在国内外小规模生产中也受到很大的限制。

发明内容

技术问题：本发明目的是针对上述现有技术，提供一种结构简单，操作方便，可实现可产生局部高温有效减少合成气中焦油含量的下吸式生物质固定床富氧气化炉。

技术方案：本发明的一种生物质固定床富氧气化炉包括上闸板阀、下闸板阀、料斗、中间料仓、内炉膛、一次风进口、可燃气出口、耐火层、保温层、炉篦、外炉膛、二次进风喷嘴、二次风风室、二次风进口、灰层、星形卸灰阀、灰斗；其中，在内炉膛的上部与中间料仓之间设有下闸板阀，中间料仓的上部与料斗之间设有上闸板阀；在内炉膛的上半部两侧设有一次风进口，内炉膛的下半部位于由耐火层、保温层构成的外炉膛中，在内炉膛的底部设有炉篦，外炉膛的下部与内炉膛的底部相通；在外炉膛的上部侧面设有可燃气出口，外炉膛的下部侧面设有二次风风室，二次风风室的炉内侧设有二次进风喷嘴，二次风风室的炉外侧设有二次风进口；外炉膛的底部为锥形，在锥形的下面链接星形卸灰阀，星形卸灰阀的下面为灰斗。

所述二次进风喷嘴、二次风风室、二次风进口，其中，二次风风室为环状风室置于外炉膛外侧，二次风风室沿耐火层和保温层构成的圆形横截面的圆周外侧设有两个二次风进口，沿耐火层和保温层构成的圆形横截面的圆周向内侧内炉膛的切线方向设有若干二次进风喷嘴。

所述内炉膛温度控制在600-800℃，一次风量当量比α控制在0.2-0.3，外炉膛的炉膛温度控制在900-1100℃，气化炉燃气出口总当量比α控制在0.25-0.35。

有益效果：

(1)本发明的生物质固定床富氧气化炉中，于储料仓2两端分别设有闸板阀A和闸板阀B间歇运作，闸板阀A及闸板阀B不同时运作。闸板阀A开启后料斗1中生物质原料在重力的作用下落入储料仓2进行短时间储存，此时闸板阀B关闭。当储料仓2内物料达到上限时，关闭闸板阀A同时开启闸板阀B对内炉膛3进行给料。当储料仓2中物料达到下限，关闭闸板阀B同时开启闸板阀A对储料仓2进行物料的补充直至物料再次达到储料仓2上限，关闭闸板阀A同时开启闸板阀B，如此往复，以保证内炉膛3的进料一直持续稳定，便于一次性添加更多的进料，避免了频繁加料，减少人工的工作强度。

(2)本发明的生物质固定床富氧气化炉中，分别设置了内炉膛3和外炉膛9，内炉膛3中主要进行物料的干燥以及裂解，生物质原料在干燥层中吸收热量，蒸发出水分后变为干物料。干物料进裂解层发生裂解为炭、燃气和焦油，生成的燃气和焦油经炉篦8进入外炉膛9，在外炉膛9中主要进行氧化还原反应。此时，二次风喷嘴10补充的富氧气体使得外炉膛9下部产生局部高温区达900-1100℃，焦油在高温氛围中二次裂解为小分子，燃气中焦油含量极低，排气管道5不会发生堵塞，同时焦油裂解产生的小分子经过反应生成的可燃气提高了合成气的热值。

(3)相比于目前已有的固定床气化炉，本发明适用与多种生物质原料，包括稻壳、木屑及秸秆等，产生的燃气热值为5-10MJ/m³，焦油含量低于人工煤气国家标准(GB/T13612-2006)中焦油含量10mg/m³。

(4)相比于流化床气化炉，本发明装置结构简单、操作方便、运行稳定，可广泛应用于国内外小规模生产。

附图说明

图1显示的是本发明中的炉体剖面图；

图2显示的是本发明中的二次风室处炉体截面图；

如图所示有：上闸板阀A、下闸板阀B、料斗1、储料仓2、内炉膛3、一次风进口4、可燃气出口5、耐火层6、保温层7、炉篦8、外炉膛9、二次进风喷嘴10、二次风风室11、二次风进口12、灰层13、星形卸灰阀14、灰斗15。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，该生物质固定床富氧气化炉装置包括上闸板阀A、下闸板阀B、料斗1、中间料仓2、内炉膛3、一次风进口4、可燃气出口5、耐火层6、保温层7、炉篦8、外炉膛9、二次进风喷嘴10、二次风风室11、二次风进口12、灰层13、星形卸灰阀14、灰斗15；其中，在内炉膛3的上部与中间料仓2之间设有下闸板阀B，中间料仓2的上部与料斗1之间设有上闸板阀A；在内炉膛3的上半部两侧设有一次风进口4，内炉膛3的下半部位于由耐火层6、保温层7构成的外炉膛9中，在内炉膛3的底部设有炉篦8，外炉膛9的下部与内炉膛3的底部相通；在外炉膛9的上部侧面设有可燃气出口5，外炉膛9的下部侧面设有二次风风室11，二次风风室11的炉内侧设有二次进风喷嘴10，二次风风室11的炉外侧设有二次风进口12；外炉膛9的底部为锥形，在锥形的下面链接星形卸灰阀14，星形卸灰阀14的下面为灰斗15。

如图2所示，所述二次进风喷嘴10、二次风风室11、二次风进口12，其中，二次风风室11为环状风室置于外炉膛9外侧，二次风风室11沿耐火层6和保温层7构成的圆形横截面的圆周外侧设有两个二次风进口12，沿耐火层6和保温层7构成的圆形横截面的圆周向内侧内炉膛3的切线方向设有若干二次进风喷嘴10。

本发明的生物质固定床富氧气化炉中，于储料仓2两端分别设有闸板阀A和闸板阀B间歇运作，闸板阀A及闸板阀B不同时运作。闸板阀A开启后料斗1中生物质原料在重力的作用下落入储料仓2进行短时间储存，此时闸板阀B关闭。当储料仓2内物料达到上限时，关闭闸板阀A同时开启闸板阀B对内炉膛3进行给料。当储料仓2中物料达到下限，关闭闸板阀B同时开启闸板阀A对储料仓2进行物料的补充直至物料再次达到储料仓2上限，关闭闸板阀A同时开启闸板阀B，如此往复，以保证内炉膛3的进料一直持续稳定。内炉膛3中主要进行物料的干燥以及裂解，进入内炉膛3的生物质原料受热气体的传热作用在干燥层中吸收热量，蒸发出水分后变为干物料。生物质原料在干物料进裂解层发生裂解为炭、燃气和焦油，生成的燃气和焦油经炉篦8进入外炉膛9，在外炉膛9中主要进行氧化还原反应。此时，二次风喷嘴10补充的富氧气体使得外炉膛9下部产生局部高温区达1000℃，焦油在高温氛围中二次裂解的小分子经过反应生成的燃气可提高合成气的热值，同时燃气中焦油含量极低。裂解层产生的炭继续落下落到所述外炉膛9底部为上大下小的椎体中，星形卸灰阀14连接气化炉底部的锥体，将灰层13导入灰斗15以便于收集、排出。

本发明通过设置上、下闸板阀，避免了频繁加料，减少人工的工作强度。另外，通过两段式的设计和二次风补燃，焦油在高温区裂解，可产生焦油含量低的可燃气体。

作为本发明对进一步改进，采用富氧气化，避免了空气气化产物热值低、焦油和灰分含量高的缺点，能够产出高品质可燃气。

作为本发明进一步改进，所述上闸板阀A和下闸板阀B间歇运作，用以保证内炉膛的进料一直持续稳定，可一次性添加更多的进料，避免了频繁加料，减少人工的工作强度。

作为本发明进一步改进，所述通过二次进风喷嘴通入富氧气体补燃，在外炉膛下部形成局部高温，产出燃气中的焦油含量极低。

作为本发明进一步改进，所述星形卸灰阀连接气化炉底部的锥体，将灰层导入灰斗以便于收集、排出。

作为本发明进一步改进，为了尽可能提高可燃气热值，同时兼顾外炉膛温度足以分解焦油，内炉膛温度控制在600-800℃，一次风量当量比α控制在0.2-0.3，外炉膛温度控制在900-1100℃，总当量比α控制在0.25-0.35。

Claims (2)

1.一种生物质固定床富氧气化炉，其特征在于：该气化炉包括上闸板阀(A)、下闸板阀(B)、料斗(1)、中间料仓(2)、内炉膛(3)、一次风进口(4)、可燃气出口(5)、耐火层(6)、保温层(7)、炉篦(8)、外炉膛(9)、二次进风喷嘴(10)、二次风风室(11)、二次风进口(12)、灰层(13)、星形卸灰阀(14)、灰斗(15)；其中，在内炉膛(3)的上部与中间料仓(2)之间设有下闸板阀(B)，中间料仓(2)的上部与料斗(1)之间设有上闸板阀(A)；在内炉膛(3)的上半部两侧设有一次风进口(4)，内炉膛(3)的下半部位于由耐火层(6)、保温层(7)构成的外炉膛(9)中，在内炉膛(3)的底部设有炉篦(8)，外炉膛(9)的下部与内炉膛(3)的底部相通；在外炉膛(9)的上部侧面设有可燃气出口(5)，外炉膛(9)的下部侧面设有二次风风室(11)，二次风风室(11)的炉内侧沿内炉膛(3)切线方向设有二次进风喷嘴(10)，二次风风室(11)的炉外侧设有二次风进口(12)；外炉膛(9)的底部为锥形，在锥形的下面连接星形卸灰阀(14)，星形卸灰阀(14)的下面为灰斗(15)；

所述二次进风喷嘴(10)、二次风风室(11)、二次风进口(12)；其中，二次风风室(11)为环状风室置于外炉膛(9)外侧，二次风风室(11)沿耐火层(6)和保温层(7)构成的圆形横截面的圆周外侧设有两个二次风进口(12)，沿耐火层(6)和保温层(7)构成的圆形横截面的圆周向内侧内炉膛(3)的切线方向设有若干二次进风喷嘴(10)。

2.根据权利要求1所述的一种生物质固定床富氧气化炉，其特征在于：所述内炉膛(3)温度控制在600-800℃，一次风量当量比α控制在0.2-0.3，外炉膛(9)的炉膛温度控制在900-1100℃，气化炉燃气出口总当量比α控制在0.25-0.35。