CN117778063A - 一种生物质气化生产合成气的方法及气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物质气化炉技术领域，公开了一种生物质气化生产合成气的方法及气化炉。气化炉包括炉体和加料装置，加料口上设置有塞式螺旋加料装置，塞式螺旋加料装置带气体密封腔；炉体采用套筒水夹套结构，炉体的外壁底部和顶部通过循环管线连通，循环管线上连通有汽包，汽包处于管线的最高位置；炉体的顶端固接有竖直方向的搅拌机构，搅拌机构伸入炉体内部；上部沿水平方向开设有合成气出口和若干进料口；炉体的底部开设有灰渣出口和气化剂入口，下部设置有炉箅，炉箅下方为灰层，炉体内从炉箅开始从下至上依次为燃烧层、气化层、还原层、干馏层和干燥层。通过加压的方式实现了制备生物质合成气，解决了在加压输送中堵塞及反应过程中结焦的问题。
Description
技术领域
本发明属于生物质气化炉技术领域，涉及一种生物质气化生产合成气的方法，还涉及一种生物质气化生产合成气的气化炉。
背景技术
生物质气化炉是一种能够将生物质材料转化为可燃气体（如合成气）的设备。生物质气化炉通过在高温下将生物质原料部分氧化和热解，使得生物质中的碳、氢、氧等元素生成可燃性气体。其可以处理各种生物质材料，如木材、秸秆、农作物残留物、废弃物等。
生物质气化炉目前处于研究阶段，现存技术一种是流化床气化炉，流化床气化大都属于常压气化，加压流化床3—5bar的气化炉仍处于研发阶段。另一种是固定床加压气化炉，但是在试验过程中仍存在诸多问题，未能工业化应用。同时，生物质加压气化因生物质的独有特点，生物质颗粒遇水快速膨胀。在进入加压气化炉前无法避免与饱和合成气相遇，从而导致输送过程堵塞严重，而通过添加粘结剂的方式又会造成成本大大增加；而传统的固定床煤气化炉因充泄压及加料斗设计，装置高达63米左右，充泄压造成能耗增加和污染气体的排放也不可避免；此外，生物质在加压试验过程中，由于大都使用洁净的秸秆，而秸秆软化温度通常在1000℃左右，在试验过程中结焦非常严重，导致气化炉无法正常运行。
因此，面对碳中和的大环境目标，开发出一种加压方式制生物质合成气，同时又能解决加压输送堵塞及反应过程结焦的生物质加压气化的方法及气化炉势在必行。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述技术中的缺点与不足，提供一种加压方式制生物质合成气，同时又能解决加压输送堵塞及反应过程结焦的生物质加压气化方法及气化炉。
本发明所采用的第一个技术方案是一种生物质气化生产合成气的气化炉，生物质颗粒通过塞式螺旋加料装置（带背压保护入口阀）进入炉体，炉体采用套筒水夹套结构，炉体的外壁底部和顶部通过循环管线连通，循环管线上连通有汽包，汽包处于管线的最高位置；炉体的顶端固接有竖直方向的搅拌机构，搅拌机构伸入炉体内部；炉体的上部沿水平方向开设有合成气出口和若干进料口，合成气出口在竖直方向的高度低于进料口的高度；炉体的底部开设有灰渣出口和气化剂入口，炉体的内腔下部设置有炉箅，炉箅下方为灰层，炉体内从炉箅开始从下至上依次为燃烧层、气化层、还原层、干馏层和干燥层，搅拌机构穿过干燥层伸入至干馏层，干燥层的高度低于合成气出口的高度。
本技术方案的特点还在于：
进料口在炉体上部沿周径方向均匀开设。
进料口上设置有塞式螺旋加料装置，塞式螺旋加料装置带有气体密封腔，利用高压二氧化碳密封，密封器由坚固的芯片塞固定位置，螺旋沿进料方向直径逐渐缩小，形成硬塞入气化炉的作用，避免高压侧气体向后泄露，塞式螺旋加料装置的后端是带反吹功能的背压保护入口阀。
塞式螺旋加料装置右端为螺旋给料，在螺旋直径缩小位置设有密封腔，内充高压保护气，防止高压侧气体向后泄露，塞式螺旋加料装置左端为带背压保护入口阀，在塞式螺旋加料装置断料停机时可以及时关闭，起到切断入料防止气化炉中合成气外泄的作用，正常为打开状态。
生物质由原料仓通过重力或强制性进料器进入塞式螺旋加料装置。
炉体内顶部固定有不少于2个的第一料位计，炉体内干燥层的上方设有第二料位计，炉体内侧壁的干馏层与还原层之间设有第三料位计；第一料位计为雷达料位计，可以直接测量料位高度；第二料位计、第三料位计是射线料位计。第二料位计的输出信号判断监测生物质原料是否处理于高位；同样地，第三料位计的输出信号判断监测生物质原料是否处理于低位。
第一料位计绕搅拌机构呈圆周排布，第二料位计和第三料位计在炉体内壁沿水平面均匀排列。
炉体内侧壁安装有温度测量探头，温度测量探头分两层设置，每层沿炉体内壁设置有1-4个。
搅拌机构包括搅拌杆，搅拌杆设置于炉体的顶端，搅拌杆的末端连接有搅拌叶片，搅拌叶片位于炉体内的干馏层。
炉箅为可旋转式多层布气结构。
炉箅采用耐磨、耐热、耐灰渣腐蚀的材料制成。
合成气出口设置有分离装置，用于将合成气中的固态物质分离。
本发明所采用的第二个技术方案是一种生物质气化生产合成气的方法，具体合成方法为：生物质原料通过塞式螺旋加料装置进入气化炉内，依次经过干燥层、干馏层、还原层、气化层与来自气化炉底部炉箅的气化剂发生一系列反应；通过搅拌机构进行搅拌防止物料结焦，并通过第一料位计、第二料位计、第三料位计配合温度测量探头实时监控炉体内状况；反应剩余后灰渣通过灰渣出口排出，合成气通过合成气出口进入后续的净化处理。
本技术方案的特点还在于：
生物质的尺寸小于35mm，生物质的灰分小于20%，生物质的水分小于25%。
本发明通过固态机械进料，配合搅拌机构，可保证加压输送过程中不会出现堵塞情况，降低了气体加压输送的成本，减少了气体输送的污染排放，提高气化效率；搅拌机构能够均匀搅拌生物质在炉体内的分布，防止物料结焦，提高气化效果。通过塞式螺旋加料装置，能够保证生物质的均匀进料及密封性，减少气化过程中的能源损耗。机械入料的方式根除了合成气放空的缺点，料位计和温度测量探头，能够实时监测炉体内生物质的位置和温度，保证气化过程的稳定性和安全性，从而保证作业平稳运行。
附图说明
图1是本发明的一种生物质气化生产合成气的气化炉的炉体结构示意图；
图2是本发明的一种生物质气化生产合成气的气化炉的管口方位图；
图3是本发明的一种生物质气化生产合成气的气化炉的测量点位置图；
图4是本发明的一种生物质气化生产合成气的气化炉的塞式螺旋加料装置示意图。
图中，1、炉体；2、汽包；3、搅拌机构；4、合成气出口；5、进料口；6、灰渣出口；7、气化剂入口；8、炉箅；9、燃烧层；10、气化层；11、还原层；12、干馏层；13、干燥层；14、第一料位计；15、第二料位计；16、第三料位计；17、温度测量探头；18、背压保护入口阀；19、螺旋给料；20、气体密封腔；21、芯片塞；22、生物质落料口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本发明的一种生物质气化生产合成气的气化炉，结构具体如下：
进料系统设计：进料口5在炉体1上部沿周径方向均匀开设，进料口上设置有塞式螺旋加料装置，塞式螺旋加料装置带有气体密封腔20，由坚固的芯片塞21定位，螺旋沿进料方向上直径逐渐缩小，形成硬塞入气化炉的作用，避免高压侧气体向后泄露，塞式螺旋加料装置后端是背压保护入口阀18，设备气化炉侧选用耐磨、耐热材质，如图4所示。生物质由原料仓通过重力或强制性进料器进入塞式螺旋加料装置，原料仓的强制进料，是一种专门为圆锥形料仓设计的变倾角涡旋下料装置，安装在料仓锥部，内有3个具有一定倾角紧贴料仓内壁可以转动的长臂，转动时可以对锥部物料形成向下的挤压作用，解决物料架桥堵塞问题，此装置专门针对粘性大，堆积角大、含水率高等不容易自由下料的原料设计。
炉体1：炉体1采用套筒水夹套结构，外壁底部和顶部通过循环管线连通，循环管线上连通有汽包2。炉体1顶端固接有竖直方向的搅拌机构3。炉体1的上部沿水平方向开设有合成气出口4和若干进料口5。炉体1的底部开设有灰渣出口6和气化剂入口7。气化炉是在鲁奇炉基础上气化炉延长1-4米。
炉体1内部结构：炉体1的内腔下部设置有炉箅8，炉箅8下方为灰层，炉体1内从炉箅8开始从下至上依次为燃烧层9、气化层10、还原层11、干馏层12和干燥层13。搅拌机构3穿过干燥层13伸入至干馏层12。
监测系统：炉体1内顶部固定有不少于2个的第一料位计14，炉体1内干燥层13的上方设有第二料位计15，炉体1内侧壁的干馏层12与还原层11所处位置设有第三料位计16。第一料位计14、第二料位计15、第三料位计16用于检测炉体1内生物质的位置。炉体1内侧壁安装有温度测量探头17。
炉箅8和合成气出口4：炉箅8为可旋转式多层布气结构，采用耐磨、耐热、耐灰渣腐蚀的材料制成。合成气出口4设置有倒置圆筒形分离装置，用于将合成气中的固态物质分离。合成气出口4与进料口5的排列方式如图2所示，图中5a、5b、5c均代表进料口。
本发明的生物质气化生产合成气的气化炉的实现过程及原理如下：
1.特殊构造的一体化进料系统：气化炉进料口5在炉体1上部沿周径方向均匀开设，进料口上设置有塞式螺旋加料装置，塞式螺旋加料装置有气体密封腔20，密封腔带有坚固的芯片塞21，螺旋沿进料方向直径逐渐缩小，形成硬塞入气化炉的作用，避免高压侧气体向后泄露，螺旋进料后端连接背压保护入口阀18，该设备气化炉侧选用耐磨、耐热材质，如图4所示。生物质由原料仓通过重力或强制性进料器进入塞式螺旋加料装置，原料仓的强制进料，是一种专门为圆锥形料仓设计的变倾角涡旋下料装置，安装在料仓锥部，内有3个具有一定倾角紧贴料仓内壁可以转动的长臂，转动时可以对锥部物料形成往下的挤压作用，解决物料架桥堵塞问题，此装置专门针对粘性大，堆积角大、含水率高等不容易自由下料的原料设计。此种进料系统解决了其它加压方式的生物质固定床气化炉下料堵塞的根本问题，气化压力可以高达1MPa-6MPa；气化装置由传统的63米框架降低至40米高的框架，降低了投资；还大大节省了加压气体的压缩功能耗和放空带来的污染问题。
2.充分利用套筒水夹套结构：炉体1外壁底部和顶部的循环管线和汽包2，通过水循环的方式进行冷却，确保炉体1能够承受较高的压力，提高了气化炉的热效率，保证了气化炉本体的安全。
3.搅拌机构3的作用：搅拌机构3通过竖直方向的搅拌杆和搅拌叶片，能够均匀搅拌生物质在炉体1内的分布，传统的加压固定床气化炉中搅拌装置都是与布煤器一体化设计，本发明中搅拌装置属于独立支撑设计；防止物料结焦，提高气化效果。
4.料位计和温度测量探头17的监测：第一料位计14、第二料位计15和第三料位计16用于检测炉体1内生物质的位置，温度测量探头17可以实时监测炉体1内的温度变化；通过气化炉各温度及料位测点综合判断气化炉是否下料堵塞造成料位低影响气化炉的安全稳定运行，本发明中第一料位计为雷达料位计，可以实时监控料位高低，第二、第三外置式放射性料位计，是为了确保第一料位计失效保证气化炉安全稳定运行的保障，因放射性料位计外置方式，需要穿过气化炉内外壁、水夹套、物料到达对面的外置式接收器；另外本发明通过料位计、温度测点、进料计量可以准确判断气化炉内料位情况；具体位置图如图3所示。
5.炉箅8和合成气出口4的设计：炉箅8为可旋转式多层布气结构，能够提高物料的均匀分布和气化效率。合成气出口4通过倒置圆筒形分离装置，可以将合成气中的固态物质分离，提高合成气的纯度。
在利用上述气化炉生产合成气的过程中：
选择规格小于35mm、灰分小于20%、水分小于25%的生物质原料作为气化的原料。生物质原料通过塞式螺旋加料装置进入气化炉内，保证生物质的均匀进料及密封性。生物质原料依靠重力缓慢从上到下，依次经过干燥层13、干馏层12、还原层11、气化层与来自气化炉底部炉箅8的气化剂发生一系列反应。期间，通过搅拌机构3进行搅拌防止物料结焦。通过第一料位计14、第二料位计15、第三料位计16和温度测量探头17实时监控炉体1内的状况，保证气化过程的稳定性和安全性。反应剩余后灰渣通过灰渣出口6排出，合成气通过合成气出口4进入后续的净化处理，提高合成气的纯度。最终形成压力为1MPa—6MPa，温度为300℃--600℃的粗合成气，合成气离开气化炉进入后续净化工段。
本发明的生物质气化生产合成气的方法的实现过程及原理如下：
生物质原料准备：选择符合要求的生物质原料，确保原料的规格、灰分和水分符合要求。本申请中，生物质原料的规格尺寸小于35mm，灰分小于20%，水分小于25%。
进料：通过塞式螺旋加料装置，将生物质原料均匀地进入气化炉内。该设备可以保证进料过程中的密封性，减少能源损耗。
气化反应：生物质原料依次经过干燥层13、干馏层12、还原层11、气化层与来自气化炉底部炉箅8的气化剂发生一系列反应。搅拌机构3的作用可以均匀搅拌物料，防止结焦，提高气化效果。在气化反应过程中，第一料位计14、第二料位计15、第三料位计16和温度测量探头17可以实时监测炉体1内生物质的位置和温度变化，保证气化过程的稳定性和安全性。
灰渣和合成气的处理：反应剩余的灰渣通过灰渣出口6排出，合成气通过合成气出口4进入后续的净化处理，提高合成气的纯度。
为进一步阐述本发明的技术方案，特提供如下的具体实施例。
实施例1
1、采用含水小于25%的玉米秸秆，气化压力为4.0MPa，气化温度900℃，玉米原料为加工成型的粒径为5-32mm块状或颗粒，经过皮带输送进入原料仓。
2、原料仓底部设有旋转给料器，强制进料，防止物料架桥。
3、原料经过塞式螺旋加料装置落入气化炉，密封吹扫气来自二氧化碳压缩机，该设备气化炉侧选用耐磨、耐热材质。
4、进入气化炉的原料，经过干燥层13、干馏层12、还原层11、气化层与来自气化炉底部炉箅8的气化剂发生一系列反应，气化剂为纯氧与水蒸气的混合。
5、气化炉底部炉箅8是常见可旋转多层布气结构的排灰装置，部分材质选用耐磨、耐热、耐灰渣腐蚀材料。
6、原料进入气化炉在入口下方呈堆积状，可通过气化炉顶部的搅拌机构3达到均匀布料的目的，也可防止干馏层12物料结焦。
7、因气化炉为机械加料方式，没有缓冲作用的加料锁斗，通过第一料位计14、第二料位计15、第三料位计16、温度测量探头17等控制料层稳定在合理范围。
8、合成气气化过程不同阶段产生的合成气与原料逆流接触，通过干燥层13后经过气化室上部的合成气出口4进入下游净化工段，反应后剩余的灰渣通过气化炉底部排出气化炉。
实施例2
1、采用含水小于25%的小麦秸秆，气化压力为4.0MPa，气化温度800℃，玉米原料为加工成型的粒径为5-32mm块状或颗粒，经过皮带输送进入原料仓。
2、原料仓底部设有旋转给料器，强制进料，防止物料架桥。
3、原料经过塞式螺旋加料装置落入气化炉，密封吹扫气来自二氧化碳压缩机，该设备气化炉端选用耐磨、耐热材质。
4、进入气化炉的原料，经过干燥层13、干馏层12、还原层11、气化层与来自气化炉底部炉箅8的气化剂发生一系列反应，气化剂为纯氧与水蒸气的混合。
5、气化炉底部炉箅8是常见可旋转多层布气结构的排灰装置，部分材质选用耐磨、耐热、耐灰渣腐蚀材料。
6、原料进入气化炉在入口下方呈堆积状，可通过气化炉顶部的搅拌机构3达到均匀布料的目的，也可防止干馏层12物料结焦。
7、因气化炉为机械加料方式，没有缓冲作用的加料锁斗，通过第一料位计14、第二料位计15、第三料位计16、温度测量探头17等控制料层稳定在合理范围。
8、合成气气化过程不同阶段产生的合成气与原料逆流接触，通过干燥层13后经过气化室上部的合成气出口4进入下游净化工段，反应后剩余的灰渣通过气化炉底部排出气化炉。表1 生物质气化温度对气化效果的影响统计表
如表1所示，两个实施例通过调整氧气与水蒸气的量实现不同的气化温度，从而达到不同的生物质气化效果，通过不同的有效气成分、灰渣不同的含碳量、不同的耗氧量以及焦油含量来综合判断气化效率。通过实施例可以看出，该技术的冷煤气效率基本达到80%以上。
本发明的生物质气化生产合成气的气化炉具有以下有益效果：
1. 提高合成气的产量和质量：通过加压方式制生物质合成气，能够充分发挥生物质的气化能力，提高合成气的产量和质量。
2. 解决加压输送堵塞问题：通过塞式螺旋加料装置，能够保证加压输送过程中不会出现堵塞情况，减少气化过程中的能源损耗，无因充压泄压导致的污染气体排放；大大提高了气化效率。
3. 解决反应过程结焦问题：搅拌机构3的作用可以均匀搅拌生物质，防止物料结焦，提高气化效果。
4. 监测系统的完善：料位计和温度测量探头17的作用可以实时监测炉体1内的状况，保证气化过程的稳定性和安全性。
5. 设计合理的进料系统：传统的固定床加压气化装置物料输送由自上而下的原料仓、充压锁斗和加料斗组成，物料自由落体式靠重力落下，气化框架高达约63米，本设计气化框架降低至40米，大大节省了投资。
6. 炉体1内部结构合理：炉体1的内部结构按照不同层次进行划分，确保气化反应的顺利进行。炉箅8采用耐磨、耐热、耐灰渣腐蚀的材料制成，提高了气化炉的使用寿命。
7. 原料选择合理：生物质原料的规格小于35mm，灰分小于20%，水分小于25%，确保了气化过程的稳定性和高效性。
8. 灰渣和合成气的处理：通过灰渣出口6排出剩余的灰渣，合成气经过合成气出口4进入后续的净化处理，提高合成气的纯度。
总之，本发明的生物质气化生产合成气的方法及气化炉，采用全新的设计结构，通过加压的方式实现了制备生物质合成气，同时解决了在加压输送过程中堵塞及反应过程中结焦的问题，具有较大的经济价值和实用价值，值得大力推广。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种生物质气化生产合成气的气化炉，其特征在于，包括炉体（1），所述炉体（1）的上部沿水平方向开设有合成气出口（4）和若干进料口（5），所述进料口（5）上设置有塞式螺旋加料装置，生物质通过机械加压方式进入气化炉；所述合成气出口（4）在竖直方向的高度低于进料口（5）的高度；所述炉体（1）采用套筒水夹套结构，所述炉体（1）的外壁底部和顶部通过循环管线连通，所述循环管线上连通有汽包（2），所述汽包（2）处于管线的最高位置；所述炉体（1）的顶端固接有竖直方向的搅拌机构（3），所述搅拌机构（3）伸入炉体（1）内部；所述炉体（1）的底部开设有灰渣出口（6）和气化剂入口（7），所述炉体（1）的内腔下部设置有炉箅（8），所述炉箅（8）下方为灰层，所述炉体（1）内从炉箅（8）开始从下至上依次为燃烧层（9）、气化层（10）、还原层（11）、干馏层（12）和干燥层（13），所述搅拌机构（3）穿过干燥层（13）伸入至干馏层（12），所述干燥层（13）的高度低于合成气出口（4）的高度。
2.根据权利要求1所述的一种生物质气化生产合成气的气化炉，其特征在于，所述炉体（1）内顶部固定有不少于2个的第一料位计（14），所述炉体（1）内干燥层（13）的上方设有第二料位计（15），所述炉体（1）内侧壁的干馏层（12）与还原层（11）之间设有第三料位计（16）；所述第一料位计（14）用于检测炉体（1）内生物质的料位；第二料位计（15）、第三料位计（16）为射线料位计，用于发送高低料位报警信号。
3.根据权利要求1所述的一种生物质气化生产合成气的气化炉，其特征在于，所述炉体（1）内侧壁安装有温度测量探头（17），所述温度测量探头（17）分两层设置，每层沿炉体（1）内壁设置有1-4个。
4.根据权利要求1所述的一种生物质气化生产合成气的气化炉，其特征在于，所述搅拌机构（3）包括搅拌杆，所述搅拌杆设置于炉体（1）的顶端，所述搅拌杆的末端连接有搅拌叶片，所述搅拌叶片位于炉体（1）内的干馏层（12）。
5.根据权利要求1所述的一种生物质气化生产合成气的气化炉，其特征在于，所述合成气出口（4）设置有倒置圆筒形分离装置，用于将合成气中的固态物质分离。
6.根据权利要求1所述的一种生物质气化生产合成气的气化炉，其特征在于，所述炉箅（8）为可旋转式多层布气结构。
7.一种生物质气化生产合成气的方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任意一项所述的一种生物质气化生产合成气的气化炉，具体合成方法为：生物质原料通过螺旋加料装置经密封吹扫阀门进入气化炉内，依次经过干燥层（13）、干馏层（12）、还原层（11）、气化层（10）与来自气化炉底部炉箅（8）的气化剂发生一系列反应；通过搅拌机构（3）进行搅拌防止物料结焦，并通过第一料位计（14）、第二料位计（15）、第三料位计（16）配合温度测量探头（17）实时监控炉体（1）内状况；反应剩余后灰渣通过灰渣出口（6）排出，合成气通过合成气出口（4）进入后续的净化处理。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050081766A1 (en) * | 2001-07-20 | 2005-04-21 | Mclntosh Malcolm J. | Feeder for high moisture content coal |
| CN201857370U (zh) * | 2010-08-20 | 2011-06-08 | 华北电力大学 | 外置式生物质螺旋进料器 |
| CN202226831U (zh) * | 2011-08-02 | 2012-05-23 | 圣火科技(河南)有限责任公司 | 一种加压气化炉的连续排渣和泄压装置 |
| CN106395410A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-02-15 | 武汉高斯生态能源技术有限公司 | 生物质加压进料装置 |
| CN207159157U (zh) * | 2017-08-15 | 2018-03-30 | 武汉高斯生态能源技术有限公司 | 连续给料的正压生物质气化装置 |
| CN110358579A (zh) * | 2018-04-09 | 2019-10-22 | 成都聚实节能科技有限公司 | 一种油煤气与水煤气的生产方法 |
| CN111088077A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-05-01 | 中国科学院广州能源研究所 | 大型生物质固定床气化系统及冷热气化效率的测定方法 |
| CN113698952A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-26 | 浙江工业大学 | 一种分段式生物质热解一体化装置及方法 |
| CN114317034A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-12 | 陕西分布式能源研发中心有限公司 | 一种模块化组合式固定床气化炉 |
| CN216639406U (zh) * | 2022-01-13 | 2022-05-31 | 陕西分布式能源研发中心有限公司 | 一种底部收口型卧式固定床气化炉 |
| CN115109617A (zh) * | 2022-07-12 | 2022-09-27 | 江苏天楹环保能源成套设备有限公司 | 一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置 |
-
2024
- 2024-02-28 CN CN202410216824.6A patent/CN117778063A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050081766A1 (en) * | 2001-07-20 | 2005-04-21 | Mclntosh Malcolm J. | Feeder for high moisture content coal |
| CN201857370U (zh) * | 2010-08-20 | 2011-06-08 | 华北电力大学 | 外置式生物质螺旋进料器 |
| CN202226831U (zh) * | 2011-08-02 | 2012-05-23 | 圣火科技(河南)有限责任公司 | 一种加压气化炉的连续排渣和泄压装置 |
| CN106395410A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-02-15 | 武汉高斯生态能源技术有限公司 | 生物质加压进料装置 |
| CN207159157U (zh) * | 2017-08-15 | 2018-03-30 | 武汉高斯生态能源技术有限公司 | 连续给料的正压生物质气化装置 |
| CN110358579A (zh) * | 2018-04-09 | 2019-10-22 | 成都聚实节能科技有限公司 | 一种油煤气与水煤气的生产方法 |
| CN111088077A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-05-01 | 中国科学院广州能源研究所 | 大型生物质固定床气化系统及冷热气化效率的测定方法 |
| CN113698952A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-26 | 浙江工业大学 | 一种分段式生物质热解一体化装置及方法 |
| CN216639406U (zh) * | 2022-01-13 | 2022-05-31 | 陕西分布式能源研发中心有限公司 | 一种底部收口型卧式固定床气化炉 |
| CN114317034A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-12 | 陕西分布式能源研发中心有限公司 | 一种模块化组合式固定床气化炉 |
| CN115109617A (zh) * | 2022-07-12 | 2022-09-27 | 江苏天楹环保能源成套设备有限公司 | 一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 张忠兵;: "Mark-Ⅳ型鲁奇气化炉的技术改造", 化工机械, no. 02, 15 April 2008 (2008-04-15), pages 98 - 101 * |
| 胡华锋，介晓磊主编: "《农业固体废物处理与处置技术》", vol. 1, 30 April 2009, 中国农业大学出版社, pages: 141 * |
| 陈昆柏，郭春霞总主编；薛智勇主编: "《农业固体废物处理与处置》", vol. 1, 30 November 2016, 河南科学技术出版社, pages: 116 * |
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