CN109355077A - 一种复合多点进料的气化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合多点进料的气化装置，包括至少一生物质给料输送单元，生物质给料输送单元包括生物质料仓、斗提机和给料仓，斗提机的一端与生物质料仓连接，斗提机的另一端与给料仓的进料口相正对；至少一生物质热解单元，生物质热解单元包括螺旋给料热解筒，螺旋给料热解筒的一端与给料仓的出料口连通；所述生物质给料输送单元与所述生物质热解单元相正对；一生物质气化单元，生物质气化单元包括气化炉壳体，气化炉壳体内从上至下依次连通的进料区、喉口装置和气化区，螺旋给料热解筒的另一端穿过气化炉壳体与进料区连通。本发明操作简单、运行稳定、合成气焦油含量低、物料适应性强且易于大型化放大生产。

Description

一种复合多点进料的气化装置
技术领域
本发明涉及气化装置的技术领域，尤其涉及一种复合多点进料的气化装置。
背景技术
生物质能是绿色植物通过光合作用转换和储存下来的太阳能，是重要的可再生资源，也是人类最早主动利用的能源，在人类文明史中起到了重要的作用。至今，生物质能仍然是世界上消费量位居第四的一次能源，在我国农村和发展中国家得到广泛应用。随着生物质能发电技术的大力发展，实现了对大量废弃生物质能的利用。其中气化发电具有效率高、污染物少等特点被广泛重视。生物质气化是通过高温使生物质燃料与气化剂发生部分氧化，将生物质燃料转换成高品质的气体燃料。生物质燃料具有多孔性质并且挥发分含量高，反应活化能比煤低，易于气化，与煤炭的气化方式类似。
目前气化技术的发展趋势是开发可大型化、低焦油、燃气组份调控能力较强的高效气化工艺。焦油是气化过程不可避免的副产物，焦油在高温时呈气态，与可燃气体完全混合，而在低温时凝结为液态，其分离和处理极为困难。焦油的存在会降低气化效率、气体热值，还会堵塞输气管道，影响气化设备的正常运行以及内燃机系统的正常发电。目前除焦油的主要手段是通过气化炉后端的过滤、洗涤、裂解等方法，这在很大程度上提高了运行成本。目前已经发展了多种形式的生物质气化装置，主要有固定床气化炉、流化床气化炉、气流床气化炉、双流化床气化炉等。
但是现有技术上的气化装置大多采用热解-气化分布气化的工艺方式来实现降低合成气焦油的目的，较少结合分布式气化特点和用气目的对气化炉结构做针对性的改动，无法提高整个气化炉装置的处理量，很难实现大型化处理，导致气化装置实用性不强。
发明内容
针对现有的气化装置无法实现大型化处理存在的上述问题，现提供一种旨在能够大幅提高气化炉的处理量且易于大型化放大生产的复合多点进料的气化装置。
具体技术方案如下：
一种复合多点进料的气化装置，包括：至少一生物质给料输送单元，所述生物质给料输送单元包括生物质料仓、斗提机和给料仓，所述斗提机的一端与所述生物质料仓连接，所述斗提机的另一端与所述给料仓的进料口相正对；
至少一生物质热解单元，所述生物质热解单元包括螺旋给料热解筒，所述螺旋给料热解筒的一端与所述给料仓的出料口连通；
所述生物质给料输送单元与所述生物质热解单元相正对；
一生物质气化单元，所述生物质气化单元包括气化炉本体，所述气化炉本体包括气化炉壳体，所述气化炉壳体内从上至下依次连通的进料区、喉口装置和气化区，所述螺旋给料热解筒的另一端穿过所述气化炉壳体与所述进料区连通。
上述的复合多点进料的气化装置，其中，所述气化区内的下端设有炉排，所述气化炉壳体的周壁上设有出气口，所述出气口位于所述炉排的下方。
上述的复合多点进料的气化装置，其中，所述进料区的侧壁上设有若干进料管，若干所述进料管均穿过所述气化炉壳体的周壁分别与所述螺旋给料热解筒的另一端连通。
上述的复合多点进料的气化装置，其中，若干所述螺旋给料热解筒均呈倾斜设置，若干所述螺旋给料热解筒靠近所述生物质给料输送单元的一端分别高于若干所述螺旋给料热解筒靠近所述生物质气化单元的一端，若干所述螺旋给料热解筒均与水平面形成0～40°的夹角。
上述的复合多点进料的气化装置，其中，若干所述进料管均与水平面形成0～40°的夹角。
上述的复合多点进料的气化装置，其中，所述喉口装置的内壁上设有一层或者多层气化剂分布器。
上述的复合多点进料的气化装置，其中，所述气化炉壳体的下端设有灰斗，所述灰斗与所述气化区的下端相正对。
上述的复合多点进料的气化装置，其中，所述气化炉壳体的顶部设有筒盖，所述筒盖与所述气化炉壳体可拆卸连接。
上述的复合多点进料的气化装置，其中，所述喉口装置与所述气化炉壳体的内壁之间形成间隙，所述间隙内设有点火装置。
上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：
本发明充分利用生物质热解特性，热解气燃烧和焦炭气化特性，将生物质气化过程的热解和气化分开，热解过程在多级布置的螺旋给料热解筒中完成，多级热解进料可以有效的避免单级热解出现的热解筒内换热不均匀、热解效果差的问题，并且能大幅提高气化炉的处理量，多级热解产生的热解气通过气化炉上的进料管进入喉口装置中发生氧化和还原反应，喉口装置内的氧化反应能有效的除去热解气中携带的焦油，产生的高温辐射有助于炉排上的碳层还原反应的进行。本发明操作简单、运行稳定、合成气焦油含量低、物料适应性强且易于大型化放大生产，具有很好的市场前景。
附图说明
图1为本发明一种复合多点进料的气化装置的整体结构示意图；
图2为本发明一种复合多点进料的气化装置中A-A方向的剖视图。
附图中：1、生物质料仓；2、斗提机；3、给料仓；4、螺旋给料热解筒；5、气化炉壳体；6、进料区；7、喉口装置；8、气化区；9、炉排；10、灰斗；11、进料管；12、筒盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
图1为本发明一种复合多点进料的气化装置的整体结构示意图，图2为本发明一种复合多点进料的气化装置中A-A方向的剖视图，如图1和图2所示，示出了一种较佳实施例的复合多点进料的气化装置，包括：至少一生物质给料输送单元，生物质给料输送单元包括生物质料仓1、斗提机2和给料仓3，斗提机2的一端与生物质料仓1连接，斗提机2的另一端与给料仓3的进料口相正对。
进一步，作为一种较佳的实施例，复合多点进料的气化装置还包括：至少一生物质热解单元，生物质热解单元包括螺旋给料热解筒4，螺旋给料热解筒4的一端与给料仓3的出料口连通。
进一步，作为一种较佳的实施例，生物质给料输送单元与生物质热解单元相正对。
进一步，作为一种较佳的实施例，复合多点进料的气化装置还包括：一生物质气化单元，生物质气化单元包括气化炉本体，气化炉本体包括气化炉壳体5，气化炉壳体5内从上至下依次连通的进料区6、喉口装置7和气化区8，螺旋给料热解筒4的另一端穿过气化炉壳体5与进料区6连通.
进一步，作为一种较佳的实施例，气化区8内的下端设有炉排9，气化炉壳体5的周壁上设有出气口(图中未示出)，出气口位于炉排9的下方。
优选的，热解产生的热解气经过喉口装置7时，与气化剂发生充分的氧化反应，可以有效的除去热解气中携带的焦油，同时氧化形成的高温区有利于气化区8上端与炉排9之间区域的还原反应。
优选的，炉排9由抗高温材质制成，未反应的焦炭聚集在炉排上形成碳层，在喉口装置7的高温辐射的作用下继续发生还原气化反应。
本发明通过将生物质气化中的热解和气化过程分开进行，以达到降低气化后合成气中焦油含量的目的。
进一步，作为一种较佳的实施例，若干生物质热解单元的若干螺旋给料热解筒4的一端分别与若干生物质给料输送单元的若干给料仓3的出料口相正对，若干螺旋给料热解筒4的另一端均穿过气化炉壳体与生物质气化单元的进料区6连通，实现多点均匀同时进料。
本发明由多个生物质给料输送单元、多个生物质热解单元匹配一个生物质气化单元来实现气化过程，生物质的多点螺旋给料在保证均匀下料的同时可以使热解效果达到最佳，产生的热解气和未反应的焦炭进入气化炉完成后续反应。
进一步，作为一种较佳的实施例，进料区6的侧壁上设有若干进料管11，若干进料管11均穿过气化炉壳体5的周壁分别与螺旋给料热解筒4的另一端连通。
进一步，作为一种较佳的实施例，若干进料管11沿气化炉壳体5的周壁呈等间距设置。
进一步，作为一种较佳的实施例，若干螺旋给料热解筒4均呈倾斜设置，若干螺旋给料热解筒4靠近生物质给料输送单元的一端分别高于若干螺旋给料热解筒4靠近生物质气化单元的一端，若干螺旋给料热解筒4均与水平面形成0～40°的夹角。
进一步，作为一种较佳的实施例，若干进料管11均与水平面形成0～40°的夹角。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。
本发明在上述基础上还具有如下实施方式：
本发明的进一步实施例中，请继续参见图1、图2所示，喉口装置7的内壁上设有一层或者多层气化剂分布器(图中未示出)，便于热解气与气化剂在喉口装置7内完成充分的氧化反应，形成喉口装置7的高温区，因此可以有效的除去焦油，并且为气化区8上端与炉排9之间的还原反应提供了温度条件。
优选的，气化剂采用空气、富氧空气或者氧气。
本发明的进一步实施例中，气化炉壳体5的下端设有灰斗10，灰斗10与气化区8的下端相正对。
本发明的进一步实施例中，气化炉壳体5的顶部设有筒盖12，筒盖12与气化炉壳体5可拆卸连接。
本发明的进一步实施例中，喉口装置7与气化炉壳体5的内壁之间形成间隙，间隙内设有点火装置(图中未示出)。
优选的，生物质给料输送单元还包括第一管道仪表组件(图中未示出)，生物质热解单元还包括第二管道仪表组件(图中未示出)，生物质气化单元还包括第三管道仪表组件(图中未示出)。
优选的，生物质主要包括秸秆、果壳、竹制品、稻壳、木屑等，并要求进入生物质气化单元内的原料含水率小于20％。
以成型木屑颗粒为例，下面说明本发明的使用方法：
步骤S1：将成型木屑颗粒装入生物质料仓1中并盖好密封；
步骤S2：启动热风炉系统(图中未示出)，打开燃气和空气阀门(图中未示出)，控制烟气温度和流量，向螺旋给料热解筒4中通入热烟气开始预热，预热温度设定至500°；
步骤S3：启动系统引风机(图中未示出)，打开气化剂流量阀门(图中未示出)，启动螺旋输送电机(图中未示出)，设定输送频率，输送频率的设定与热解筒的长度、换热系数以及成型木屑颗粒的热解时间有关；
步骤S4：计时输送时间，待成型木屑颗粒到达螺旋给料热解筒4的终端时，开启喉口装置7的点火装置操作(注意观察螺旋给料热解筒的温度)；
步骤S5：气化炉本体可采用天然气点火，点火成功后伴烧一段时间，待喉口装置7内温度达到900°以上关闭天然气阀门，此时热解气和焦油在气化剂的作用下继续发生燃烧反应，设定当量比，监测喉口装置7处温度，保证喉口装置7内温度在1000°以上；
步骤S6：螺旋给料热解筒4出口处的焦炭在重力作用下落至气化区8内的炉排9处，堆积一定厚度后形成碳层，喉口装置7处燃烧生成的气体与碳层发生还原反应，监测碳层温度；
步骤S7：气化产生燃气从气化炉壳体5上的出气口排出进入后续除尘净化系统，气化产生的灰通过炉排9定期排放至灰斗10。
优选的，灰斗10采用水冷夹套或者吹扫氮气进行冷却降温。
优选的，成型木屑颗粒气化后得到的燃气气体成分为：CO 15.59％，CO217.9％，CH48.84％，H28.57％，O20.54％，N248.56％，燃气热值为6.05MJ/Nm3。
本发明充分利用生物质热解特性，热解气燃烧和焦炭气化特性，将生物质气化过程的热解和气化分开，热解过程在多级布置的螺旋给料热解筒4中完成，多级热解进料可以有效的避免单级热解出现的热解筒内换热不均匀、热解效果差的问题，并且能大幅提高气化炉的处理量，多级热解产生的热解气通过气化炉上的进料管11进入喉口装置7中发生氧化和还原反应，喉口装置7内的氧化反应能有效的除去热解气中携带的焦油，产生的高温辐射有助于炉排上的碳层还原反应的进行。本发明操作简单、运行稳定、合成气焦油含量低、物料适应性强且易于大型化放大生产，具有很好的市场前景。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种复合多点进料的气化装置，其特征在于，包括：
至少一生物质给料输送单元，所述生物质给料输送单元包括生物质料仓、斗提机和给料仓，所述斗提机的一端与所述生物质料仓连接，所述斗提机的另一端与所述给料仓的进料口相正对；
至少一生物质热解单元，所述生物质热解单元包括螺旋给料热解筒，所述螺旋给料热解筒的一端与所述给料仓的出料口连通；
所述生物质给料输送单元与所述生物质热解单元相正对；
一生物质气化单元，所述生物质气化单元包括气化炉本体，所述气化炉本体包括气化炉壳体，所述气化炉壳体内从上至下依次连通的进料区、喉口装置和气化区，所述螺旋给料热解筒的另一端穿过所述气化炉壳体与所述进料区连通。
2.根据权利要求1所述复合多点进料的气化装置，其特征在于，所述气化区内的下端设有炉排，所述气化炉壳体的周壁上设有出气口，所述出气口位于所述炉排的下方。
3.根据权利要求1所述复合多点进料的气化装置，其特征在于，所述进料区的侧壁上设有若干进料管，若干所述进料管均穿过所述气化炉壳体的周壁分别与所述螺旋给料热解筒的另一端连通。
4.根据权利要求1所述复合多点进料的气化装置，其特征在于，若干所述螺旋给料热解筒均呈倾斜设置，若干所述螺旋给料热解筒靠近所述生物质给料输送单元的一端分别高于若干所述螺旋给料热解筒靠近所述生物质气化单元的一端，若干所述螺旋给料热解筒均与水平面形成0～40°的夹角。
5.根据权利要求4所述复合多点进料的气化装置，其特征在于，若干所述进料管均与水平面形成0～40°的夹角。
6.根据权利要求1所述复合多点进料的气化装置，其特征在于，所述喉口装置的内壁上设有一层或者多层气化剂分布器。
7.根据权利要求1所述复合多点进料的气化装置，其特征在于，所述气化炉壳体的下端设有灰斗，所述灰斗与所述气化区的下端相正对。
8.根据权利要求1所述复合多点进料的气化装置，其特征在于，所述气化炉壳体的顶部设有筒盖，所述筒盖与所述气化炉壳体可拆卸连接。
9.根据权利要求1所述复合多点进料的气化装置，其特征在于，所述喉口装置与所述气化炉壳体的内壁之间形成间隙，所述间隙内设有点火装置。
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