CN1354220A - 一种复合式生物质气化炉及其燃气制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明及农作物废弃物处理设备及由固态含碳物料生产燃气的方法。在固定床下吸式气化炉近处设一个生物质干馏炉,气化炉燃气出口与干馏炉的进气口间设有连接管道,干馏炉由炉体、炉排、进出气口及排灰口组成,其炉排将炉内腔分为上、下炉膛,上炉膛容积是下炉膛的1－5倍。本发明充分利用气化炉产出的高温气体的余热,在干馏炉内对农作物废弃物进行热解干馏,在热解的同时对燃气中的焦油进行吸附清除,进一步降低焦油含量,提高热能转换效率和燃气热值。

Description

一种复合式生物质气化炉及其燃气制备方法
本发明涉及农作物的废弃物的处理设备，也涉及由固态含碳物料生产燃气的制备方法。
生物质气化是利用气化装置将生物质在缺氧状态下进行燃烧，使大部分可燃烧物质转化为可燃气体，经冷却净化后供发电或炊事用。根据燃烧方式的不同，气化装置有多种形式，现有技术中最为常见的是固定床下吸式气化炉，其具有结构简单、造价低廉、容易操作等特点，很适合我国国情，尤其适合我国农村用以处理农作物废弃物，例如秸秆、稻壳、树枝、杂草等。但由于这种气化炉本身结构上的制约，其气化效率及燃气热值均偏低，而且燃气中的焦油含量偏高。这种燃气不利于储存和输送，从而影响了该技术的进一步利用。CN00101428.5中公开了一种改进型的生物质气化炉，该炉保存了现有技术中的固定床下吸式气化炉的结构简单、造价较低等特点，通过增设的燃气气流迂回流道，强迫燃气气流在流道中缓行，延迟气流在炉内的停留时间；并且通过设置催化反应床，使裂解反应较为充分，有利于提高焦油裂解率、气化效率和燃气热值。但实验表明该气化炉的燃气出口处的温度仍高达500℃左右，高温气体还是要带走较多的显热和潜热，因此其热能转换率最高也只能达到80％左右。
本发明的目的在于，提供一种能进一步提高热能转换效率和燃气热值，并能使产出燃气中的焦油含量更少的复合式生物质气化炉及其燃气制备方法。
本发明的目的通过以下方式来实现。
本发明的复合式生物质气化炉，包括有一个现有技术中的固定床下吸式气化炉，其特征在于，在所述固定床下吸式气化炉的近处还设置有一个生物质干馏炉，固定床下吸式气化炉燃气出口与干馏炉的进气口间设有连接管道；所述的生物质干馏炉由炉体、炉排、进出气口及排灰口组成，其炉排将炉内腔分为上、下炉膛，上炉膛容积是下炉膛容积的1-5倍，进气口在下炉膛部，出气口在上炉膛部。
使用上述复合式生物质气化炉制备燃气的方法，包括将生物质废料投入到固定床下吸式气化炉上炉膛内缺氧燃烧，其特征在于，在生物质干馏炉的上炉膛内也置有生物质废料，其所占体积大于等于上炉膛容积的2/3，在固定床下吸式气化炉内每燃烧20-40小时后，更换一次生物质干馏炉内的生物质废料，更换出来的焦化状生物质废料能够投入到固定床下吸式气化炉内供燃烧。
本发明的复合式生物质气化炉，一方面保存了现有技术中气化炉的结构简单、造价较低等特点，同时增设了生物质干馏炉，充分利用气化炉产出的高温气体的余热，在干馏炉内对生物质进行热解干馏，使生物质的可挥发性有机质部分热解成可燃气体，完全干馏后的生物质则变成半焦，这种呈半焦状的生物质又可对燃气中的焦油进行吸附和清除，减少燃气中焦油含量。整个装置的结构较为简单，制作成本低，工艺流程合理。与现有技术相比，输出的燃气中焦油含量更少，也进一步提高了热能转换效率和燃气热值。
本发明所述复合式生物质气化炉适用于农村、林区对农作物的废弃物进行集中处理，以避免污染环境，防止火灾发生。尤其适用于人口相对集中的自然村，在集中处理农作物废弃物的同时，并以其作为燃料制备燃气，提供给各农户使用，提高农民的生活质量。
下面结合实施例及其附图作进一步描述。
图1是本发明所述复合式生物质气化炉的一种实施例整体结构示意图。
参见图1，(1)为现有技术中设置有催化反应床的固定床下吸式气化炉，(2)为所述的生物质干馏炉。(3)为两炉的连接管道。本实施例中，生物质干馏炉的整体尺寸与固定床下吸式气化炉相当。(4)为生物质干馏炉的炉排。该炉排将炉腔分为上下两部分，下部约为上部的1/3。其上部用于推放生物质，下部存储灰渣。(5)排渣口。(6)为燃气出口。(7)为进料口。
使用上述述复合式生物质气化炉制备燃气的过程是，首先在固定床下吸式气化炉和生物质干馏炉的上炉膛内放置农作物的废弃物，例如秸杆、稻壳、树枝等，两炉中使用的种类可以相同，也可以不相同。当固定床下吸式气化炉内的废弃物点火燃烧起来后，需间隔地不断加料并吸入空气以保证缺氧燃烧得以连续，在生物质干馏炉上炉膛内堆满树枝等废弃物，并关闭排渣口，在生物质干馏炉出气口设有冷却净化器和抽风机，通过管道将燃气送到储气罐中供使用。由于固定床下吸式气化炉内的燃烧是缺氧燃烧，其出口排出的不含氧的高温燃气进入生物质干馏炉后，使上炉膛内的树枝等废弃物中可挥发性有机质部分热解成可燃气体，20小时后完全干馏后则变成半焦，这种呈半焦状的生物质又可对燃气中的焦油进行吸附和清除，从而减少燃气中焦油含量。40小时左右即可打开生物质干馏炉的上盖，更换其中的生物质废料。
实验表明，使用本结构的复合式生物质气化炉处理农作物废弃物，与现有技术中的设置热裂解催化反应床气化炉相比，所产燃气中的焦油含量能够减少50％左右，其燃气热值提高15％以上，热能转换效率提高10％以上。

Claims (4)

1.一种复合式生物质气化炉，包括有一个现有技术中的固定床下吸式气化炉，其特征在于，在所述固定床下吸式气化炉的近处还设置有一个生物质干馏炉，固定床下吸式气化炉燃气出口与干馏炉的进气口间设有连接管道；所述的生物质干馏炉由炉体、炉排、进出气口及排灰口组成，其炉排将炉内腔分为上、下炉膛，进气口在下炉膛部，出气口在上炉膛部。
2.如权利要求1所述的复合式生物质气化炉，其特征在于所述的生物质干馏炉的上炉膛容积是下炉膛容积的1-5倍。
3.使用如权利要求1所述的复合式生物质气化炉制备燃气的方法，包括将生物质废料投入到固定床下吸式气化炉上炉膛内缺氧燃烧，其特征在于，在生物质干馏炉的上炉膛内也置有生物质废料，其所占体积大于等于上炉膛容积的2/3，在固定床下吸式气化炉内每燃烧20-40小时后，更换一次生物质干馏炉内的生物质废料。
4.如权利要求3所述的复合式生物质气化炉，其特征在于所述更换出来的焦化状生物质废料能够投入到固定床下吸式气化炉内供燃烧。
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