CN108559548A - 一种生物质流化床气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质流化床气化炉，包括炉体和管道，炉体外壁中上部至顶端包裹有保温层，炉体上部一侧开有粗合成气出口，炉体下部设有布风板，布风板表面开有一组交换孔，炉体底部开有出灰口，炉体下部一侧开有生物质进料口，炉体外壁中上部至底端包裹有水夹套，水夹套上部设有蒸汽出口，蒸汽出口连接有循环管道，循环管道下端连接有进气管道，进气管道从气体进口穿过延伸至布风板下表面，气化过程中反应生成的热量与水夹套内的冷却水进行热交换，可以回收部分热量，使水夹套内产生水蒸气，水蒸气通过循环管道进入进气管道，与氧气作为气化剂混合后从进气管道进入气化炉，实现了反应能量的循环再利用，避免了资源浪费，提高了资源利用率。
Description
技术领域
本专利涉及气化炉技术领域，特别涉及一种生物质流化床气化炉。
背景技术
生物质能源是世界上十分重要的可再生能源，其高效转化利用对解决能源危机能够起到非常积极的推动。但是目前国内常见的用空气来对生物质气化，空气中氮气无法脱除，造成最终得到的合成气单位热值很低，气化剂的利用率低，燃烧价值不高，不能对气化过程中产生的副产品及能量进行回收循环利用，造成资源浪费和环境污染，为解决现有气化炉设备结构上的不足，需要设计一种能够使气化产生的能量循环利用的生物质气化炉装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种生物质流化床气化炉。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种生物质流化床气化炉，其特征在于，包括炉体和管道，所述炉体外壁中上部至底端包裹有水夹套，炉体外壁中上部至顶端包裹有保温层，所述炉体上部一侧开有粗合成气出口，炉体下部设有布风板，所述布风板外沿与炉体内壁固结，布风板表面开有一组交换孔，所述交换孔布满整个布风板，所述炉体底部开有出灰口，炉体下部一侧开有生物质进料口，炉体顶端设有气化炉顶盖，所述水夹套下部设有夹套水进口，水夹套上部设有蒸汽出口，水夹套下部与蒸汽出口相同一侧开有气体进口，所述管道包括循环管道、进气管道和余气管道，所述蒸汽出口连接有循环管道，所述循环管道中部设有控制阀门，所述控制阀门上方的循环管道连接有余气管道，所述循环管道下端连接有进气管道，所述进气管道从气体进口穿过延伸至布风板下表面。
所述进气管道尾端连接有弯头使进气管道与布风板垂直，所述弯头尾端连接有扩口式变径管。
所述布风板中部向上弯折。
所述炉体底部四周侧壁向中央弯折，炉体底部开有出灰口。
本发明的有益效果是：
由于炉体外壁中上部至底端包裹有水夹套，水夹套上部设有蒸汽出口，蒸汽出口连接有循环管道，循环管道下端连接有进气管道，进气管道从气体进口穿过延伸至布风板下表面，气化过程中反应生成的热量与水夹套内的冷却水进行热交换，可以回收部分热量，使水夹套内产生水蒸气，水蒸气通过循环管道进入进气管道，与氧气作为气化剂混合后从进气管道进入气化炉，实现了反应能量的循环再利用，避免了资源浪费，提高了资源利用率。
由于循环管道中部设有控制阀门，控制阀门上方的循环管道连接有余气管道，因此当生成的水蒸气过量时，可以通过调节控制阀门控制水蒸气的流量，过量的水蒸气通过余气管道进入余气收集装置。
由于进气管道尾端连接有弯头使进气管道与布风板垂直，弯头尾端连接有扩口式变径管，可以提高气化剂进入时的流速，增加扰动使反应更彻底，将从进料口进入的生物质吹起，形成流化床的同时，进行先氧化后气化的反应。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图中：1.气化炉顶盖，2.保温层，3.蒸汽出口，4.循环管道，5.余气管道，6.控制阀门，7.扩口式变径管，8.进气管道，9.出灰口，10.夹套水进口，11.布风板，12.进料口，13.水夹套，14.粗合成气出口。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图所示，本发明包括炉体和管道，所述炉体外壁中上部至底端包裹有水夹套13，水夹套13内部装有冷却水，冷却水使炉体内周边温度低于中心部位，导致炉体靠近水夹套13区域的气体量及流速低与中心部位，颗粒大的灰分随着流化床的移动至流速较低的水夹套13内侧降至布风板11，炉体外壁中上部至顶端包裹有保温层2，本例中的保温层2为内部砌筑的耐火砖，所述炉体上部一侧开有粗合成气出口14，炉体下部设有布风板11，所述布风板11外沿与炉体内壁固结，布风板11表面开有一组交换孔，所述交换孔布满整个布风板11，所述炉体底部开有出灰口9，炉体下部一侧开有生物质进料口12，炉体顶端设有气化炉顶盖1，所述水夹套13下部设有夹套水进口10，水夹套13上部设有蒸汽出口3，水夹套13下部与蒸汽出口3相同一侧开有气体进口，所述管道包括循环管道4、进气管道8和余气管道5，所述蒸汽出口3连接有循环管道4，所述循环管道4中部设有控制阀门6，所述控制阀门6上方的循环管道4连接有余气管道5，当生成的水蒸气过量时，可以通过调节控制阀门6控制水蒸气的流量，过量的水蒸气通过余气管道5进入余气收集装置，所述循环管道4下端连接有进气管道8，所述进气管道8从气体进口穿过延伸至布风板11下表面，本例中用纯氧替代空气作为气化剂，由于纯氧的利用，气化反应之前生物质的氧化反应会非常剧烈，局部瞬间达到1500℃的高温，也因此减少了焦油的产生。
本例中所述进气管道8尾端连接有弯头使进气管道8与布风板11垂直，所述弯头尾端连接有扩口式变径管7，此结构可以提高气化剂进入时的流速，增加扰动使反应更彻底，将从进料口12进入的生物质吹起，形成流化床的同时，进行先氧化后气化的反应。
本例中所述布风板11中部向上弯折，布风板11上开有若干交换孔，其中心区域为气化剂上升通道，周边区域用于大颗粒灰分沉降通道，炉体内侧靠近水夹套13的区域温度低，导致该区域气体量及流速低，颗粒大的灰分随着流化床的移动至流速较低的水夹套13内侧降至布风板11，从布风板11周边区域的交换孔排至出灰口9，进而排出气化炉外。
本例中所述炉体底部四周侧壁向中央弯折，炉体底部开有出灰口9。
炉体中下部为反应区，提前破碎后的生物质从侧面的进料口12缓慢连续的进入反应区，氧气和回收的水蒸气作为气化剂提前预混合后从布风板11下部的进气管道8进入气化炉，混合后的气化剂经过布风板11的交换孔后，增加扰动和流速，将从进料口12进入的生物质吹起，形成流化床的同时，进行先氧化后气化的反应。反应区分为氧化反应区和气化反应区，由于氧气供应比例低，所以氧化反应区中，氧化区的氧气与生物质中的C元素燃烧反应为不完全燃烧，氧化反应为放热反应，温度升高，气体量和流速增加，气化炉中氧化反应区的温度最高，可达1200℃以上，局部可达1500℃。氧气在氧化反应区消耗殆尽，反应物料也随着流化床的移动上升到气化反应区，气化反应为吸热反应，温度降低，气体量增加，流速降低，气化反应区的温度降至500～800℃。粗合成气从气化反应区继续往上进入冷却区，与水夹套13内的冷却水进行热交换，进一步降温后从粗合成气出口14进入后续工段进行净化处理等。
由于炉体外壁中上部至底端包裹有水夹套13，水夹套13上部设有蒸汽出口3，蒸汽出口3连接有循环管道4，循环管道4下端连接有进气管道8，进气管道8从气体进口穿过延伸至布风板11下表面，气化过程中反应生成的热量与水夹套13内的冷却水进行热交换，可以回收部分热量，使水夹套13内产生水蒸气，水蒸气通过循环管道4进入进气管道8，与氧气作为气化剂混合后从进气管道8进入气化炉，实现了反应能量的循环再利用，避免了资源浪费，提高了资源利用率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种生物质流化床气化炉，其特征在于，包括炉体和管道，所述炉体外壁中上部至底端包裹有水夹套，炉体外壁中上部至顶端包裹有保温层，所述炉体上部一侧开有粗合成气出口，炉体下部设有布风板，所述布风板外沿与炉体内壁固结，布风板表面开有一组交换孔，所述交换孔布满整个布风板，所述炉体底部开有出灰口，炉体下部一侧开有生物质进料口，炉体顶端设有气化炉顶盖，所述水夹套下部设有夹套水进口，水夹套上部设有蒸汽出口，水夹套下部与蒸汽出口相同一侧开有气体进口，所述管道包括循环管道、进气管道和余气管道，所述蒸汽出口连接有循环管道，所述循环管道中部设有控制阀门，所述控制阀门上方的循环管道连接有余气管道，所述循环管道下端连接有进气管道，所述进气管道从气体进口穿过延伸至布风板下表面。
2.根据权利要求1所述一种生物质流化床气化炉，其特征在于，所述进气管道尾端连接有弯头使进气管道与布风板垂直，所述弯头尾端连接有扩口式变径管。
3.根据权利要求1所述一种生物质流化床气化炉，其特征在于，所述布风板中部向上弯折。
4.根据权利要求1所述一种生物质流化床气化炉，其特征在于，所述炉体底部四周侧壁向中央弯折，炉体底部开有出灰口。
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