CN109401790B - 一种适用于多种生物质原料的流化床气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于多种生物质原料的流化床气化炉，包括风箱和炉膛，在风箱与炉膛的连接处依次设置有布风板和风帽，所述炉膛的底部为变径结构，在变径结构的上方设置有均速孔板，所述均速孔板的开孔面积占炉膛横截面积的65%‑95%，所述均速孔板的开孔分布以炉膛中心向外。通过在变径结构的上方设置均速孔板，消除了生物质燃气经过变径结构后产生的速度波峰，平衡流速增加了燃气还原反应时间，提高燃气品质；通过落渣管及在均速孔板上方设置折流板，使得生物质燃气固分离，生物质灰通过折流板与炉膛内壁形成的间隙返回炉膛下部形成内部循环，降低了下级分离装置运行压力并提高碳的转化率。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽化炉，具体的说是一种适用于多种生物质原料的流化床气化炉。
背景技术
我国的生物质资源十分丰富，可作为能源利用的生物质资源总量约4.6亿吨（标准煤）/年，但目前利用量仅约3500万吨（标准煤）/年，利用率仅为7.6%，尚有较大提升空间。生物质发电是高效利用生物质的重要途径，能够同时实现生物质的规模化、资源化、能源化和清洁化利用，是国家政策重点鼓励的产业发展方向。
目前国内生物质流化床气化炉对燃料适应性不强，只能处理单一生物质燃料，如稻壳、成型生物质颗粒或稻壳与秸秆掺烧等。造成这种原因主要是因为：
1）生物质燃烧耗氧量、密度、体积差异较大且临界流化速度较低，在空气量和炉膛截面不变的情况下容易造成沟流、分层及局部不流化；
2）若炉膛底部缩颈来提高流化速度，烟气会在放大段形成一个波峰，从而增加了燃烧区域，造成还原反应时间减少，燃气品质降低；
3）由于生物质灰成片状，絮状且密度小，容易随烟气进入下一级分离装置，增大下一级分离装置运行压力。
发明内容
本发明旨在提供一种能促使生物质燃料与床料快速流化，加强床内颗粒内循环，减少外部除尘压力，实现燃料快速流化，充分气化适用于多种生物质原料的流化床气化炉。
本发明采用的技术方案如下：一种适用于多种生物质原料的流化床气化炉，包括风箱和炉膛，在风箱与炉膛的连接处依次设置有布风板和风帽，所述炉膛的底部为变径结构，在变径结构的上方设置有均速孔板，所述均速孔板的开孔面积占炉膛横截面积的65%-95%，所述均速孔板的开孔分布以炉膛中心向外。
进一步的，均速孔板的制造方式为金属制作、金属及耐火材料混合制作或耐火材料预制而成，其结构为凸型圆弧结构、平面结构或其他结构形式。
进一步的，所述变径结构由布风板、风帽及炉膛共同构成，所述变径结构为倒圆台或倒梯形台，其中炉膛的底部采用耐火保温材料组成；所述变径结构的初始位置为一段直段。
进一步的，所述炉膛的底部至均速孔板之间构成密相区，在密相区内设置有进料口；在所述风箱处设置有进风口。
进一步的，所述流化床气化炉还设置有落渣管，所述落渣管依次穿过风箱与布风板进入炉膛的底部。
进一步的，在均速孔板上方设置有倾斜的折流板，所述折流板与炉膛内壁之间存在间隙。
进一步的，所述折流板的倾斜角度为25°-65°。
进一步的，在折流板的上方还设置有炉膛出口。
本发明的有益效果在于：
1、在炉膛截面不变的情况下，燃烧多种生物质原料不会出现沟流、分层及局部不流化；
2、在炉膛高度不变的情况下，燃烧多种生物质原料不会造成还原反应时间减少，燃气品质降低；
3、在炉膛结构不变的情况下，燃烧多种生物质原料不会因为扬析或夹带生物质灰或床料，而增大下一级分离装置运行压力，同时提高提高碳的转化率。
多种生物质原料在变径结构作用下提高流化速度，使生物质快速稳定燃烧，在变径结构的上方设置均速孔板，消除了生物质燃气经过变径结构后产生的速度波峰，平衡流速增加了燃气还原反应时间，提高燃气品质；通过折流板、折流板后预留间隙及炉膛出口形成内循环，使得生物质燃气固分离，生物质灰通过折流板与炉膛内壁形成的间隙返回炉膛下部形成内部循环，降低了下级分离装置运行压力并提高碳的转化率。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本发明流化床气化炉的剖面结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，一种适用于多种生物质原料的流化床气化炉(本实施例中为立式结构，当然本发明也适用于卧式结构）包括风箱1和炉膛2，通过在风箱1和炉膛2的连接处依次设置布风板3和风帽4构成流化床气化炉的整体结构。为了提高生物质燃料的流化速度，所述炉膛的底部为变径结构5（变径结构5由布风板3、风帽4及炉膛2共同构成），所述变径结构5为倒圆台或倒梯形台，其中炉膛2的底部采用耐火保温材料组成。同时变径结构5的初始位置存在一段直段，即布风板3与炉膛2之间的一段距离存在直段。由于炉膛2的底部面积缩小，风帽4中的小孔流速增加，烟气流速增加，从而减少积灰死角，能使大小不同的颗粒都能在流化床内流化，同时增加设备的操作弹性，即燃料适用性。
由于炉膛2的底部为变径结构5，工作时烟气会在放大段形成一个波峰，从而增加了燃烧区域造成还原反应时间减少，降低了燃气品质。为了解决该问题，在变径结构5的上方设置有均速孔板6，均速孔板6的开孔面积占炉膛2横截面积的65%-95%；均速孔板6的开孔分布以炉膛中心向外，所占面积比例逐渐增多，当然炉膛中心也可不开孔（图中未显示）。均速孔板6的制造方式为金属制作、金属及耐火材料混合制作或耐火材料预制而成，其结构形式可以为凸型圆弧结构、平面结构或其他结构形式。生物质燃气经过均速孔板6后消除因通过变径结构5后产生的速度波峰，平衡流速增加燃气还原反应时间，提高燃气品质。
炉膛2的底部至均速孔板6之间构成密相区，在密相区内（即炉膛2内）设置有进料口7，在均速孔板6上方设置有炉膛出口8。在所述风箱1处设置有进风口9，空气由进风口9进入风箱1，然后通过布风板3和风帽4进入炉膛2的底部，使生物质和床料在密相区快速流化，充分混合热解气化。
所述流化床气化炉还设置有落渣管10，所述落渣管10依次穿过风箱1与布风板3进入炉膛2的底部。由于生物质灰熔点通常低于燃煤，一般在800-1000℃范围内，也有一些不同产地的生物质的灰熔点低于800℃。因此，在流化床气化炉中，一方面要控制反应温度低于所用生物质原料的灰熔点，同时也需要通过落渣管10、更换床料等办法防止碱金属与床料形成低熔点的化合物导致床料聚团烧结。
由于生物质灰成片状，絮状且密度小，容易随烟气进入下一级分离装置，增大下一级分离装置运行压力。在均速孔板6与炉膛出口8之间设置有倾斜的折流板11，所述折流板11与炉膛2内壁之间存在一定的间隔。折流板11倾斜的角度为25°-65°，折流板11的倾斜角度要大于预燃生物质灰的自然堆积角度。由于生物质燃气通过折流板11后速度先增加后降低，形成气固分离，生物质灰通过折流板11与炉膛2内壁形成的间隙返回炉膛2下部形成内部循环，降低了下级分离装置运行压力并提高碳的转化率。
以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、未经创造性劳动的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。本发明中所述的“右”、“左”、“上”、“下”等方位词是为了便于描述结构位置关系而以专利保护的主题在特定视角下的方位进行描述，当本专利保护的主题放置视角发生改变，上述方位词也会发生相应改变，但结构特征未发生实质改变，上述方位词并不用于限定本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种适用于多种生物质原料的流化床气化炉，包括风箱和炉膛，在风箱与炉膛的连接处依次设置有布风板和风帽，其特征在于：所述炉膛的底部为变径结构，在变径结构的上方设置有均速孔板，所述均速孔板的开孔面积占炉膛横截面积的65%-95%，所述均速孔板的开孔分布以炉膛中心向外；
在均速孔板上方设置有倾斜的折流板，所述折流板与炉膛内壁之间存在间隙；
所述折流板的倾斜角度为25°-65°；由于生物质燃气通过折流板后速度先增加后降低，形成气固分离，生物质灰通过折流板与炉膛内壁形成的间隙返回炉膛下部形成内部循环，降低了下级分离装置运行压力并提高碳的转化率；
所述变径结构由布风板、风帽及炉膛共同构成，所述变径结构为倒圆台或倒梯形台，其中炉膛的底部采用耐火保温材料组成；所述变径结构的初始位置为一段直段；
所述炉膛的底部至均速孔板之间构成密相区，在密相区内设置有进料口；在所述风箱处设置有进风口。
2.如权利要求1所述的流化床气化炉，其特征在于：均速孔板的制造方式为金属制作、金属及耐火材料混合制作或耐火材料预制而成，其结构为凸型圆弧结构或平面结构。
3.如权利要求1所述的流化床气化炉，其特征在于：所述流化床气化炉还设置有落渣管，所述落渣管依次穿过风箱与布风板进入炉膛的底部。
4.如权利要求1所述的流化床气化炉，其特征在于：在折流板的上方还设置有炉膛出口。
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