CN110713847A - 一种防止生物质燃料结焦的气化装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及生物质气化技术领域，尤其涉及一种防止生物质燃料结焦的气化装置及其方法。该气化装置包括炉体，所述炉体的顶部设置有用于供给生物质燃料的进料口，底部设置有用于供给气化剂的进气口，所述炉体内设置有：中心管，所述中心管的一端设置于所述炉体的上部，另一端设置于所述炉体的下部，生物质燃料气化产生的可燃气体经由所述中心管排出所述炉体；导流件，生物质燃料能沿所述导流件由上至下流动。本发明提供的气化装置通过在炉体内设置导流件，一方面可以使生物质燃料更加顺畅地向下流动，另一方面也可以使下部热量沿导流件向上传递，进而使得更多的下部热量向上传递，从而可进一步防止生物质燃料结焦。

Description

一种防止生物质燃料结焦的气化装置及其方法

技术领域

本申请涉及生物质气化技术领域，尤其涉及一种防止生物质燃料结焦的气化装置及其方法。

背景技术

煤炭作为我国主要能源在钢铁、电力、化工等传统工业应用非常广泛。但是由于资源紧缺和环境污染问题越来越受到限制，开发煤炭的替代产品刻不容缓。生物质能源因其具有可再生、分布广泛、加工简便和价格低廉的特点，在我国作为可再生能源被广泛应用。

由于生物质的能流密度较煤炭低，且生物质中含有大量的挥发分，气化过程中的热解段(即在干馏层中，其反应温度大致为300℃-600℃)容易产生焦油，焦油形成焦油的主要原因是：热解阶段的温度不够高(通常反应温度为500℃时焦油产量最高)。

因此，目前亟待需要一种新型防止生物质燃料结焦的气化装置及其方法来解决上述问题。

发明内容

本申请提供了一种防止生物质燃料结焦的气化装置及其方法，以使更多的下部热量向上传递，从而可进一步防止生物质燃料结焦。

本申请的第一方面提供了一种防止生物质燃料结焦的气化装置，包括炉体，所述炉体的顶部设置有用于供给生物质燃料的进料口，底部设置有用于供给气化剂的进气口，所述炉体内设置有：

中心管，所述中心管的一端设置于所述炉体的上部，另一端设置于所述炉体的下部，生物质燃料气化产生的可燃气体经由所述中心管排出所述炉体；

导流件，生物质燃料能沿所述导流件由上至下流动。

可选地，所述导流件设置于所述炉体的内壁上。

可选地，所述导流件由上至下为连续且螺旋设置。

可选地，所述导流件具有多个朝向第一方向设置的第一螺旋段和朝向第二方向设置的第二螺旋段，所述第一方向和所述第二方向不同向。

可选地，所述导流件设置有多个第一通孔。

可选地，所述导流件由包括金属材料制成。

可选地，所述中心管包括：

第一中心管，所述第一中心管设置于所述炉体的上部；

第二中心管，所述第二中心管的一端与所述第一中心管连通，另一端设置于所述炉体的底部，且所述第二中心管的周身上设置有多个第二通孔。

可选地，所述生物质燃料采用冷压成型，且生物质燃料内设置有导热介质球。

可选地，所述炉体的下部还设置有卸料组件，所述卸料组件位于所述中心管和所述导流件的下端。

本申请的第二方面提供了一种防止生物质燃料结焦的气化方法，应用于如上述所述的气化装置。

采用上述技术方案后，有益效果是：

本发明提供的气化装置通过在炉体内设置导流件，一方面可以使生物质燃料更加顺畅地向下流动，另一方面也可以使下部热量沿导流件向上传递，进而使得更多的下部热量向上传递，从而可进一步防止生物质燃料结焦。

附图说明

图1为本发明实施例提供的气化装置的结构示意图；

图2为图1中A处的放大示意图；

图3为本发明另一种实施例提供的导流件的结构示意图；

图4为本发明再一种实施例提供的导流件的结构示意图；

图5为图1中B处的放大示意图；

图6为图1中卸料组件的俯视图；

图7为本发明实施例提供的生物质燃料和导热介质球掺混的示意图。

附图标记：

100-炉体；

1-进料口；

2-进气口；

21-炉栅；

3-中心管；

31-第一中心管；

32-第二中心管；

321-第二通孔；

33-出气口；

4-导流件；

41-第一螺旋段；

42-第二螺旋段；

43-第一通孔；

5-生物质燃料；

6-导热介质球；

7-卸料组件；

71-转轴；

72-挡板；

F1-第一方向；

F2-第二方向。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

图1为本发明实施例提供的气化装置的结构示意图；图2为图1中A处的放大示意图；图3为本发明另一种实施例提供的导流件的结构示意图；图4为本发明再一种实施例提供的导流件的结构示意图；图5为图1中B处的放大示意图；图6为图1中卸料组件的俯视图；图7为本发明实施例提供的生物质燃料和导热介质球掺混的示意图。

请参阅图1，本发明实施例提供的防止生物质燃料结焦的气化装置包括炉体100，炉体100的顶部设置有用于供给生物质燃料5(可参见图7)的进料口1，底部设置有用于供给气化剂的进气口2。其中，生物质燃料5可以是农林废弃物，例如秸秆、锯末、甘蔗渣和稻糠等，也可以是兰炭；气化剂为空气、和蒸汽的混合气体，生物质燃料5从进料口1加入，随气化装置的运行向下移动(即为移动床)，在与从炉底的炉栅21(炉栅21与进气口2连通)进入的气化剂逆流相遇的同时，受炉底氧化层的高温(温度大致为1000℃-1200℃)气体加热，发生物理、化学反应，进而产生粗煤气，此粗煤气经粗除尘后可直接供燃烧设备使用。

炉体100内设置有中心管3，中心管3的一端设置于炉体100的上部，另一端设置于炉体100的下部，生物质燃料5气化产生的可燃气体经由中心管3排出炉体100。中心管3用于收集氧化层产生的下段高温煤气，优选地，中心管3设置在炉体3的中心部位。由于中心管3设置在炉体3的中心部位，因此收集在中心管3内的下段高温煤气，在高温煤气输送的过程中可以对中心管3周围的生物质燃料5进行干燥干馏；而且，中心管3是从中心向周边进行热辐射，如此可避免生物质燃料5加热不均匀，进而可提高生物质燃料5的利用率。

炉体100内还设置有导流件4，生物质燃料5能沿导流件4由上至下流动。本发明提供的气化装置通过在炉体100内设置导流件4，一方面可以使生物质燃料5更加顺畅地向下流动，另一方面也可以使下部热量沿导流件4向上传递，进而使得更多的下部热量向上传递，从而可进一步防止生物质燃料结焦。

另外，由于生物质燃料来源复杂，例如锯末等细小颗粒物透气性很差，气化装置下部的热量很难往上自然升腾，进而会导致气化反应的工况恶化。可选地，导流件4设置有多个第一通孔43。在生物质燃料5和气化剂在逆流相遇时，通过在导流件4上设置的第一通孔43，可使生物质燃料5和气化剂接触的机会大大增加，因此也增大了气化剂携带的热量能够更高效地传递至生物质燃料5中，从而提高了生物质燃料5在干馏层中的温度，进一步防止了生物质燃料5结焦。

具体地，导流件4设置于炉体100的内壁上，例如通过焊接的方式将导流件4固定于炉体100的内壁上。导流件4的一端固定在炉体100的内壁上，另一端延伸到炉体100内，导流件4延伸的长度取决于导流件4沿炉体100径向方向上的尺寸。优选地，导流件4沿炉体100径向方向上的尺寸为炉体100的内径的5％-20％，如此可使生物质燃料5向下移动地更为顺畅。

可以理解的是，导流件4还可以设置于炉体100的内壁和中心之间的位置，即通过其它固定件(图中未示出)将导流件4进行固定，如此也能实现导流件4对生物质燃料5导流的作用。

请参阅图2，在一个实施例中，导流件4由上至下为连续且螺旋设置的方式，如此可保证生物质燃料5向下移动的连贯性，即不会产生太多的阻力。

进一步地，导流件4具有多个朝向第一方向F1设置的第一螺旋段41和朝向第二方向F2设置的第二螺旋段42，第一方向F1和第二方向F2不同向。如此可使生物质燃料5和气化剂在导流件4上的混合程度更加均匀，即增加了二者的混乱程度。

请参阅图3，该实施例中的导流件4与图2所示导流件4的不同点在于：图2所示导流件4两侧的表面(即分别与生物质燃料5和气化剂相对的表面)均为朝向四周的螺旋状；图3所示导流件4两侧的表面均为朝向单一方向的螺旋状。相比图2所示的导流件4，图3所示的导流件4使生物质燃料5和气化剂混合的程度较差。

请参阅图4，该实施例中的导流件4与图3所示导流件4的不同点在于：图3所示导流件4为连续设置，而图4所示导流件4为间断设置。相比图3所示的导流件4，图4所示的导流件4使生物质燃料5和气化剂混合的程度较差。

可以理解的是，第一方向F1和第二方向F2为不同向指的是两个方向可以是具有夹角，也可以是反向。

进一步地，导流件4由包括金属材料制成。该金属材料可以是导热系数高的金属，本实施例中，金属材料优选为不锈钢。这是因为不锈钢的强度也较高，由于生物质燃料5向下移动时产生的重力而导致导流件4发生变形的影响也较小。

请参阅图1和图5，中心管3包括第一中心管31和第二中心管32，第一中心管31设置于炉体100的上部，可选地，第一中心管31插接固定在炉体100的相对两侧，且第一中心管31与出气口33连通，出气口33连接到外部燃烧设备，以提供粗煤气。第二中心管32的一端与第一中心管31连通，另一端设置于炉体100的底部(例如伸入到炉体100的氧化层位置)，且第二中心管32的周身上设置有多个第二通孔321。通过设置第二通孔321可以是进入到第二中心管32内的高温煤气与炉体100内的生物质燃料5直接接触，如此可进一步提高生物质燃料5在干馏层中的温度，增强了生物质燃料5的换热效果，进而降低了结焦的风险。可选地，第二中心管32由上至下的周身上均设置有第二通孔321。

请参阅图6，炉体100的下部还设置有卸料组件7，卸料组件7位于中心管3和导流件4的下端，如此当生物质燃料5在炉体100的内部出现拥堵时，卸料组件7可起到强制增强炉体100底部的生物质燃料5透气性的作用。其中，卸料组件7包括转轴71和与转轴71连接的挡板72，通过转动转轴71可以实现挡板72的旋转，从而实现卸料的作用。

可以理解的是，卸料组件7可以是电动控制也可以是机械控制的。当为电动控制时，卸料组件7还连接有控制组件(图中未示出)，工作人员通过控制控制组件，使得转轴71转动；当为机械控制时，工作人员可直接人为地转动转轴71，从而实现挡板72的旋转。

请参阅图7，生物质燃料5采用冷压成型，且生物质燃料5内设置有导热介质球6，导热介质球6在炉体100内可起到强化换热及辅助破碎生物质燃料5的作用。可选地，导热介质球6采用铜-石墨复合材料制成，该材料具有高导热性、高耐磨性和高导电性。在生物质燃料5气化完成后，可通过筛分分离或重力分离的方法对导热介质球6进行回收再利用。

本发明还提供了一种防止生物质燃料结焦的气化方法，该气化方法应用于上述涉及到的气化装置。所述气化方法与上述气化装置具有相同的技术效果，在此不进行重复赘述。通过采用上述气化装置或气化方法，不仅可以防止生物质燃料结焦，还可实现增强换热的效果，生产效率可提高25％左右。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种防止生物质燃料结焦的气化装置，包括炉体(100)，所述炉体(100)的顶部设置有用于供给生物质燃料(5)的进料口(1)，底部设置有用于供给气化剂的进气口(2)，其特征在于，所述炉体(100)内设置有：

中心管(3)，所述中心管(3)的一端设置于所述炉体(100)的上部，另一端设置于所述炉体(100)的下部，生物质燃料(5)气化产生的可燃气体经由所述中心管(3)排出所述炉体(100)；

导流件(4)，生物质燃料(5)能沿所述导流件(4)由上至下流动。

2.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，所述导流件(4)设置于所述炉体(100)的内壁上。

3.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，所述导流件(4)由上至下为连续且螺旋设置。

4.根据权利要求3所述的气化装置，其特征在于，所述导流件(4)具有多个朝向第一方向(F1)设置的第一螺旋段(41)和朝向第二方向(F2)设置的第二螺旋段(42)，所述第一方向(F1)和所述第二方向(F2)不同向。

5.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，所述导流件(4)设置有多个第一通孔(43)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的气化装置，其特征在于，所述导流件(4)由包括金属材料制成。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的气化装置，其特征在于，所述中心管(3)包括：

第一中心管(31)，所述第一中心管(31)设置于所述炉体(100)的上部；

第二中心管(32)，所述第二中心管(32)的一端与所述第一中心管(31)连通，另一端设置于所述炉体(100)的底部，且所述第二中心管(32)的周身上设置有多个第二通孔(321)。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的气化装置，其特征在于，所述生物质燃料(5)采用冷压成型，且生物质燃料(5)内设置有导热介质球(6)。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的气化装置，其特征在于，所述炉体(100)的下部还设置有卸料组件(7)，所述卸料组件(7)位于所述中心管(3)和所述导流件(4)的下端。

10.一种防止生物质燃料结焦的气化方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任一项所述的气化装置。

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