CN108148630A - 一种适合多种生物质热解气化的装置和工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适合多种生物质热解气化的装置和工作方法，该装置包括上吸式气化炉、半气化燃烧炉、轻质松散秸秆类生物质进料器、木本类生物质进料器、拌料器、连接上吸式气化炉和半气化燃烧炉的烟道、出渣机、上吸式气化炉的燃气出口、上吸式气化炉的炉排、上吸式气化炉炉排上部炉壁设置的气化剂入口、半气化燃烧炉炉排、半气化燃烧炉的一次风供风管道、半气化燃烧炉的二次风供风管道，上吸式气化炉的底部与出渣机相连，上吸式气化炉顶部与拌料器相连，上吸式气化炉顶部与木本类生物质进料器相连，半气化燃烧炉与轻质松散秸秆类生物质进料器相连。该装置即适合致密的木本类生物质热解气化也适合轻质松散秸秆类生物质热解气化。该装置可低成本、稳定、连续运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种适合多种生物质热解气化的装置和工作方法。
背景技术
地球上每年有大量的秸秆类、木本类等生物质产生，大都没有得到很好的利用，每年的粮食收割季节都有随意焚烧秸秆的现象发生，对大气环境造成了很大的污染。另一方面又有大量的燃煤锅炉在烧煤，排放的烟气往往达不到要求，会污染大气，加剧雾霾的严重程度。如果能将大量的秸秆充分利用起来用于能源来部分代替燃煤，这样既可以减少秸秆的随意焚烧又能减少煤炭的使用量，实现秸秆的变废为宝和促进大气环境的改善。
现有的把秸秆变成能源的技术和设备有很多，其中通过热解气化的方式将秸秆制成可燃气体，制成的可燃气体可以用于发电使用，可以用于锅炉使用，也可以通过管道输送到农村居民用户作为取暖和做饭使用，用途广泛。但由于秸秆类的生物质比较轻，自然堆积密度小，从现有的技术看无论采用下吸式、上吸式或流化床式的热解气化技术来热解气化秸秆时往往会出现热解气化效率低、焦油含量高易堵塞管道、料层易被烧穿等问题，效果不太理想；也有将秸秆制成块状或颗粒状后再热解气化，但焦油含量高的问题不会有大的改变，同时会增加原料的成本，不利于秸秆热解气化的大面积推广。因此能否让轻质松散的秸秆类生物质在热解气化时实现稳定、连续、低成本、气体中含焦油量少成为关键所在。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种适合多种生物质热解气化的装置，既适合轻质松散秸秆类生物质热解气化又适合较致密的木本类生物质热解气化，同时还提供了该装置的工作方法。实现生物质热解气化稳定、连续、低成本运行，同时降低了气体中的焦油含量。
本发明的另一目的在于提供一种适合多种生物质热解气化的装置的工作方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种适合多种生物质热解气化的装置，该装置包括：
上吸式气化炉(1)，其包括设置有进料器(4)的上吸式气化炉炉排上部(2)、下部设置有出渣机(10)的上吸式气化炉炉排下部(8)，所述上吸式气化炉炉排上部(2)、上吸式气化炉炉排下部(8)之间设置有上吸式气化炉炉排(3)，所述上吸式气化炉炉排上部(2)设置有拌料器(5)、燃气出口(6)、上部气化剂入口(7)，所述上吸式气化炉炉排下部(8)设置有下部气化剂入口(9)；
半气化燃烧炉(11)，其炉体设置有二次风供风管道(12)、半气化燃烧炉炉排(13)、进料器(14)、一次风供风管道(15)、出灰口(16)；
所述上吸式气化炉(1)与半气化燃烧炉(11)分别通过上部烟道(17)及下部烟道(18)相连接，所述上部烟道(17)设置有上部烟道气化剂入口(19)，所述下部烟道(18)设置有下部烟道气化剂入口(20)。
进一步，在上吸式气化炉炉排(3)的上方可以通过一个上部烟道(17)或者通过多个上部烟道(17)相连。
进一步，在上吸式气化炉炉排(3)的下方可以通过一个下部烟道(18)或者多个下部烟道(18)相连。
进一步，所述上吸式气化炉(1)的上部气化剂入口(7)采用一个入口或者多个入口。
进一步，所述上吸式气化炉(1)的下部气化剂入口(9)采用一个入口或者多个入口。
进一步，所述上吸式气化炉(1)的上吸式气化炉炉排(3)为翻转炉排。
需要说明的是，将上吸式气化炉炉排上部炉壁设置的气化剂入口界定为上部气化剂入口(7)；同理，将上吸式气化炉的炉排下部炉壁设置的气化剂入口界定为下部气化剂入口(9)。与此同时，将上吸式气化炉与半气化燃烧炉的连接烟道设置的气化剂入口分别界定为上部烟道气化剂入口(19)、下部烟道气化剂入口(20)。
进一步，二次风供风管道(12)设置于半气化燃烧炉的中下部炉壁。
一种适合多种生物质热解气化的装置的工作方法，该工作方法包括以下过程：
将木本类的生物质(片状或棒状)从进料器(4)进入上吸式气化炉(1)内，并用拌料器(5)均匀的摊开，使料层在一个高度，轻质松散秸秆类生物质从进料器(14)进入半气化燃烧炉(11)的半气化燃烧炉炉排(13)上，半气化燃烧炉炉排(13)的转动将料送入半气化燃烧炉(11)内，点燃半气化燃烧炉(11)内的生物质使其燃烧，调整半气化燃烧炉的一次风供风管道(15)的供风量，燃烧产生的热量使半气化燃烧炉(11)内的温度越来越高，使得后面进入半气化燃烧炉(11)内的生物质很快达到热解温度，产生大量的热解气体，热解后剩余的固定碳在半气化燃烧炉炉排(13)上继续燃烧同时气化，高温的热解气化气体与烟气一起通过上部烟道(17)及下部烟道(18)进入上吸式气化炉(1)，进入上吸式气化炉炉排(3)上部的高温烟气遇到木本类生物质后使得木本类生物质被快速干燥，当达到热解温度时木本类生物质会快速热解，产生热解气体，进入上吸式气化炉炉排(3)下部的高温烟气会穿过上吸式气化炉炉排(3)将木本类生物质快速干燥，当达到热解温度时木本类生物质会快速热解，产生热解气体，当上吸式气化炉炉排(3)上方的木本类生物质的温度达到至少450℃时上部气化剂入口(7)通入空气或氧气等气化剂使木本类生物质燃烧气化，当温再上升到至少800℃时可以通过上部烟道气化剂入口(19)、下部烟道气化剂入口(20)通入水蒸气使热解后的木本类生物质气化，同时也可以通过上吸式气化炉炉排下部(8)的炉壁处设置的下部气化剂入口(9)通入水蒸气气化剂使热解后的木本类生物质气化，上吸式气化炉(1)内产生的热解气化气、烟气连同进入上吸式气化炉(1)产生的气体一起通过燃气出口(6)送入与上吸式气化炉(1)连接的管道或设备。
进一步，该工作方法中，半气化燃烧炉(11)产生的高温热解气化气与烟气一起通过上部烟道(17)及下部烟道(18)进入上吸式气化炉(1)。
进一步，半气化燃烧炉(11)产生的高温热解气化气与烟气一起通过上部烟道(17)进入上吸式气化炉(1)。
进一步，半气化燃烧炉(11)产生的高温热解气化气与烟气一起通过下部烟道(18)进入上吸式气化炉(1)。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：(1)轻质松散秸秆类生物质在半气化燃烧炉内被部分热解气化产生热解气化气，部分轻质松散秸秆类生物质和热解后的固定碳燃烧产生热量和高温的烟气，通过这种半气化燃烧的方式既解决了轻质松散秸秆类生物质不好用固定床气化炉热解气化的问题，又为下一步上吸式气化炉内的木本类生物质热解气化带去大量的热量。
(2)半气化燃烧炉内产生的烟气中含有焦油，烟气进入上吸式气化炉内，当烟气中的焦油遇到上吸式气化炉内炽热的热解后的固定碳时会被催化裂解，从而大大降低了燃气最终的焦油含量。
(3)上吸式气化炉使用的是较致密的木本类生物质，不会轻易随热解气化气体一起被带出上吸式气化炉而造成气体管道堵塞，而且在热解气化时产生的焦油量比轻质松散秸秆类生物质少，这样可以保持整个热解气化系统的低成本稳定连续运行。
附图说明
图1为一种适合多种生物质热解气化的装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
本发明的实施方式提供了本发明的一种适合多种生物质热解气化的装置，参见图1，其包括上吸式气化炉1、上吸式气化炉炉排上部2、上吸式气化炉炉排3、进料器4、拌料器5、燃气出口6、上部气化剂入口7、上吸式气化炉炉排下部8、下部气化剂入口9、上吸式气化炉出渣机10、半气化燃烧炉11、二次风供风管道12、半气化燃烧炉炉排13、进料器14、一次风供风管道15、出灰口16、上部烟道17、下部烟道18、上部烟道气化剂入口19、下部烟道气化剂入口20。上吸式气化炉1与半气化燃烧炉11分别通过上部烟道17及下部烟道18相连接。
继续参见图1，上吸式气化炉1的上侧炉壁有燃气出口6，产生的燃气由此输送到外面的管道或设备，上吸式气化炉1顶部有进料器4，进料器4有闭气的功能，木本类生物质有进料器4进入上吸式气化炉1内，落在上吸式气化炉炉排3上面，拌料器5安装在上吸式气化炉1顶部，当上吸式气化炉1内的料达到一定高度时启动拌料器5将料布置均匀，上吸式气化炉1安装有上吸式气化炉炉排3，上吸式气化炉炉排3可以翻转，当上吸式气化炉炉排3上面的灰渣较厚时开始翻转，灰渣落入出渣机10内，有出渣机10将灰渣排除上吸式气化炉1的外面，出渣机10具有闭气的功能。
参见图1，半气化燃烧炉11安装有进料器14，进料器14有闭气的功能，进料器14将轻质松散秸秆类生物质输送到半气化燃烧炉11内的半气化燃烧炉炉排13上，轻质松散秸秆类生物质被燃烧及被部分热解气化，产生热解气化气及烟气，热解后的固定碳在半气化燃烧炉炉排13上燃烧，灰渣有出灰口16排除炉外，半气化燃烧炉的二次风供风管道12向半气化燃烧炉11输送空气，达到调节半气化燃烧炉11内的燃烧强度和烟气的温度的作用。
从图1可以看出，上吸式气化炉1与半气化燃烧炉11分别通过上部烟道17及下部烟道18相连接，半气化燃烧炉11产生的高温烟气通过连接上部烟道17及下部烟道18进入上吸式气化炉1内，为上吸式气化炉1提供大量的热量供木本类生物质干燥和热解，当上吸式气化炉炉排3上面热解后的固定碳达到一定温度时上部气化剂入口7通入空气或氧气让固定碳燃烧气化，同时将进入上部烟道17及下部烟道18进入上吸式气化炉1内的高温烟气里的焦油催化裂解。
本发明提供的一种适合多种生物质热解气化的装置的工作方法，包括以下过程：将木本类的生物质(片状或棒状)经进料器4进入上吸式气化炉1内，并用拌料器5均匀的摊开，使料层在一个高度，轻质松散秸秆类生物质从进料器14进入半气化燃烧炉11的半气化燃烧炉炉排13上，半气化燃烧炉炉排13的转动将料送入半气化燃烧炉11内，点燃半气化燃烧炉11内的生物质使其燃烧，调整一次风供风管道15的供风量，燃烧产生的热量使半气化燃烧炉11内的温度越来越高，使得后面进入半气化燃烧炉11内的生物质很快达到热解温度，产生大量的热解气体，热解后剩余的固定碳在半气化燃烧炉炉排13上继续燃烧同时气化，高温的热解气化气体与烟气一起通过上部烟道17及下部烟道18进入上吸式气化炉1，进入上吸式气化炉炉排3上部的高温烟气遇到木本类生物质后使得木本类生物质被快速干燥，当达到热解温度时木本类生物质会快速热解，产生热解气体，进入上吸式气化炉炉排3下部的高温烟气会穿过上吸式气化炉炉排3将木本类生物质被快速干燥，当达到热解温度时木本类生物质会快速热解，产生热解气体，当上吸式气化炉炉排3上方的木本类生物质的温度达到一定温度(至少450℃)时上部气化剂入口7通入空气或氧气等气化剂使木本类生物质燃烧气化，当温度再上升到一定数值(至少800℃)时可以通过上部烟道气化剂入口19、下部烟道气化剂入口20通入水蒸气使木本类生物质气化，也可以通过上吸式气化炉炉排下部8的炉壁处设置的下部气化剂入口9通入水蒸气使木本类生物质剩余的固定碳气化，上吸式气化炉1内产生的热解气化气、烟气连同进入上吸式气化炉1产生的气体一起通过燃气出口6送入与上吸式气化炉1连接的管道或设备。
在本发明中，轻质松散秸秆类生物质在半气化燃烧炉11内被部分热解气化产生热解气化气，部分轻质松散秸秆类生物质和热解后的固定碳燃烧产生热量和高温的烟气，通过这种半气化燃烧的方式既解决了轻质松散秸秆类生物质不好用固定床气化炉热解气化的问题，又为下一步上吸式气化炉1内的木本类生物质热解气化带去大量的热量。而半气化燃烧炉11内产生的烟气中含有焦油，烟气进入上吸式气化炉1内当烟气中的焦油遇到上吸式气化炉1内炽热的热解后的固定碳时会被催化裂解，从而大大降低了燃气最终的焦油含量。上吸式气化炉1使用的是较致密的木本类生物质，不会轻易随热解气化气体一起被带出上吸式气化炉1而造成气体管道堵塞，而且在热解气化时产生的焦油量比轻质松散秸秆类生物质少，这样可以保持整个热解气化系统的低成本稳定连续运行。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种适合多种生物质热解气化的装置，其特征在于，该装置包括：
上吸式气化炉(1)，其包括设置有进料器(4)的上吸式气化炉炉排上部(2)、下部设置有出渣机(10)的上吸式气化炉炉排下部(8)，所述上吸式气化炉炉排上部(2)、上吸式气化炉炉排下部(8)之间设置有上吸式气化炉炉排(3)，所述上吸式气化炉炉排上部(2)设置有拌料器(5)、燃气出口(6)、上部气化剂入口(7)，所述上吸式气化炉炉排下部(8)设置有下部气化剂入口(9)；
半气化燃烧炉(11)，其炉体设置有二次风供风管道(12)、半气化燃烧炉炉排(13)、进料器(14)、一次风供风管道(15)、出灰口(16)；
所述上吸式气化炉(1)与半气化燃烧炉(11)分别通过上部烟道(17)及下部烟道(18)相连接，所述上部烟道(17)设置有上部烟道气化剂入口(19)，所述下部烟道(18)设置有下部烟道气化剂入口(20)。
2.根据权利要求1所述的一种适合多种生物质热解气化的装置，其特征在于，在上吸式气化炉炉排(3)的上方可以通过一个上部烟道(17)或者通过多个上部烟道(17)相连。
3.根据权利要求1所述的一种适合多种生物质热解气化的装置，其特征在于，在上吸式气化炉炉排(3)的下方可以通过一个下部烟道(18)或者多个下部烟道(18)相连。
4.根据权利要求1所述的一种适合多种生物质热解气化的装置，其特征在于，所述上吸式气化炉(1)的上部气化剂入口(7)采用一个入口或者多个入口。
5.根据权利要求1所述的一种适合多种生物质热解气化的装置，其特征在于，所述上吸式气化炉(1)的下部气化剂入口(9)采用一个入口或者多个入口。
6.根据权利要求1所述的一种适合多种生物质热解气化的装置，其特征在于，所述上吸式气化炉(1)的上吸式气化炉炉排(3)为翻转炉排。
7.一种如权利要求1-6任一所述的适合多种生物质热解气化的装置的工作方法，其特征在于，该工作方法包括以下过程：
将木本类的生物质从进料器(4)进入上吸式气化炉(1)内，并用拌料器(5)均匀的摊开，使料层在一个高度，轻质松散秸秆类生物质从进料器(14)进入半气化燃烧炉(11)的半气化燃烧炉炉排(13)上，半气化燃烧炉炉排(13)的转动将料送入半气化燃烧炉(11)内，点燃半气化燃烧炉(11)内的生物质使其燃烧，调整半气化燃烧炉的一次风供风管道(15)的供风量，燃烧产生的热量使半气化燃烧炉(11)内的温度越来越高，使得后面进入半气化燃烧炉(11)内的生物质很快达到热解温度，产生大量的热解气体，热解后剩余的固定碳在半气化燃烧炉炉排(13)上继续燃烧同时气化，高温的热解气化气体与烟气一起通过上部烟道(17)及下部烟道(18)进入上吸式气化炉(1)，进入上吸式气化炉炉排(3)上部的高温烟气遇到木本类生物质后使得木本类生物质被快速干燥，当达到热解温度时木本类生物质会快速热解，产生热解气体，进入上吸式气化炉炉排(3)下部的高温烟气会穿过上吸式气化炉炉排(3)将木本类生物质快速干燥，当达到热解温度时木本类生物质会快速热解，产生热解气体，当上吸式气化炉炉排(3)上方的木本类生物质的温度达到至少450℃时上部气化剂入口(7)通入空气或氧气等气化剂使木本类生物质燃烧气化，当温再上升到至少800℃时可以通过上部烟道气化剂入口(19)、下部烟道气化剂入口(20)通入水蒸气使热解后的木本类生物质气化，同时也可以通过上吸式气化炉炉排下部(8)的炉壁处设置的下部气化剂入口(9)通入水蒸气气化剂使热解后的木本类生物质气化，上吸式气化炉(1)内产生的热解气化气、烟气连同进入上吸式气化炉(1)产生的气体一起通过燃气出口(6)送入与上吸式气化炉(1)连接的管道或设备。
8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，该工作方法中，半气化燃烧炉(11)产生的高温热解气化气与烟气一起通过上部烟道(17)及下部烟道(18)进入上吸式气化炉(1)。
9.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，半气化燃烧炉(11)产生的高温热解气化气与烟气一起通过上部烟道(17)进入上吸式气化炉(1)。
10.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，半气化燃烧炉(11)产生的高温热解气化气与烟气一起通过下部烟道(18)进入上吸式气化炉(1)。
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