CN1730610A - 利用热管供热的移动床生物质气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用热管供热的移动床生物质气化炉。采用在包括反应室、燃烧室、烟道、空气预热室等结构上，将高温热管一段设置在烟道内成为吸热段，另一段设置在反应室内成为放热段，又将中温热管一段设置在空气预热室内成为放热段，另一段设置在反应室内成为吸热段，利用高温热管将气化反应所需热量由燃烧室引入，利用中温热管将反应室余热预热燃烧室的空气，生成的可燃气几乎不含N2，热值高，结构却简单、成本低，解决了用空气作气化剂产生气化燃烧反应，空气中的氧燃烧后剩下大量的N2，使生成的可燃气的热值不高，热效率低，以及为提高可燃气的热值用纯氧、氢气等作为气化剂所带来的设备结构复杂、成本提高和使用成本也提高等缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种气化炉，特别涉及一种利用热管供热的移动床生物质气化炉。
背景技术
在本发明之前，目前的生物质气化炉大多采用空气作为气化剂从炉子下部(上吸式)或从炉子上部(下吸式)吸入空气，与炉内的生物质产生气化燃烧反应，放出的热量供生物质气化(还原反应)吸热。空气中的氧燃烧后剩下大量的N2，使之生成的可燃气的热值不高，一般为5MJ/Nm3左右，热效率低。为了提高可燃气的热值也可用纯氧、氢气、水蒸气等作为气化剂，但又都带来了不少问题，如设备结构复杂，成本提高，使用成本也高等缺陷。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、热效率高的生物质气化炉。
本发明的技术方案是：
利用热管供热的移动床生物质气化炉，包括反应室、燃烧室、烟道、空气预热室、粒子提升机，烟道与燃烧室连通，其特征在于高温热管一段在烟道内，为吸热段，另一段在反应室内，为放热段。
其进一步的技术方案是：
其技术特征在于中温热管一段在空气预热室内，为放热段，另一段在反应室内，为吸热段。
本发明相比现有技术具有如下优点：
本发明是一种间接供热气化炉。生物质在反应室中气化所需的热量由高温热管供给，高温热管的吸热段在气化炉外的烟道中接受从燃烧室过来的高温烟气热量，高温热管放热段在气化炉中放出热量。本发明的工作原理属于无气化剂的干馏气化，可燃气的热值可达15MJ/Nm3，是空气气化炉的三倍。
本发明的特点是应用了高温热管技术，生物质不需气化剂，属于无气化剂的生物质气化，可以得到低热值＞15MJ/Nm3的可燃气，如果将反应室反应温度控制在低于600℃，本发明就可作为快速热解炉使用而得到主产品生物质油。
本发明的燃烧物来自气化炉本身的部分可燃气，因而除开工短期需外供热外，不需要外供燃料。本发明考虑了设备的保温及余热回收因而有很高的热效率。
附图说明
图1——本发明的结构原理示意图。
图2——本发明中储料管的另一结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1所示，本发明的气化炉由四大部分组成：
气化反应区：
在气化反应区中有气化反应室3，高温热管的放热段2′，载体砂粒5及生物质颗粒4；
供热区：
供热区包括燃烧室1，空气预热室21，空气预热室21中的中温热管放热段13′，高温烟气烟道20，高温烟气烟道20中的高温热管吸热段2(高温热管)；
除炭区：
除炭区包含密封星形分离器14，振动筛15，存炭斗16，出炭粒星形分配器17，反应室3顶部的旋风分离器8；
送料区：
送料区包含砂粒提升机10，螺旋给料器12，储料管11，给料管9。
本发明气化炉属于热管式移动床生物质气化炉，它包括反应室3、燃烧室1、烟道20、空气预热室21、高温热管2、中温热管13及粒子提升机10，反应室3上部设有给料管9、供可燃气排出的上出口7及排除残余物的下出口，上出口7上部设有旋风分离器8，旋风分离器8下部连通给料管9，给料管9与粒子提升机10及螺旋进料器12相连；螺旋给料器12设在砂粒提升机10底部。
反应室3与烟道20及空气预热室21室壁相连，若干根高温热管2通过反应室3与烟道20的室壁连接，位置分别设置在反应室3与烟道20内，高温热管放热段2′位于反应室3的中上部，高温热管吸热段2在烟道20内，从烟道20至反应室3呈斜向向上设置，热管重力回流；若干根中温热管13通过反应室3与空气预热室21的室壁连接，位置分别设置在反应室3与空气预热室21内，中温热管13的吸热段位于反应室3的下部，低于高温热管放热段2′，中温热管放热段13′设置在空气预热室21内，从空气预热室21至反应室3呈斜向向下放置；空气预热室21的出气口与燃烧室1的进气口连通，燃烧室1的出气口与烟道20底部的进气口连通，烟道20顶部设有烟气排烟口。
反应室3下出口部位设有星形分配器14，星形分离器14的出口设有分离载体砂粒5和气化残余物的振动筛15，振动筛15的下部设有起密封作用的星形密封器17，振动筛15的出口端连接粒子提升机10的下部。
如图2所示，本发明气化炉的给料输送器还可以设在提升机顶部。
本发明的原理结构如下：
以高温热管2为供热元件的移动床生物质气化炉用于生物质(秸秆、玉米秆、麦秸、树皮、木屑、果壳等)生成中热值(＞15MJ/Nm3)可燃气体的装置，用高温热管2作为传热元件，将来自燃烧室1中的高温烟气的热量经烟道20传送到反应室3中，供给生物质气化反应，由于生物质是在间接受热条件下发生气化反应，因之可燃气成分中N2含量极少(＜2％)，其低热值可达＞15MJ/Nm3以上；
由燃烧室1和烟道2及反应室3组成的结构，使反应室3中的生物质颗粒4伴随载体砂粒5自上而下流过高温热管2的放热段2’接受高温热管放出的热量发生气化反应，气体由上部离去，生物质炭粒随载体砂粒5进入下部星形分配器14，星形分配器14起到密封作用，防止外界空气进入反应室3内。
反应室3上出口设有旋风分离器8将可燃气中含有的炭粒分离出来由旋风分离器8下部进入给料管9，随进料(原料)及砂粒返回气化室3。
反应室3底部设有供砂粒及气化残余物冷却的中温热管13，中温热管13将气化炉内的砂粒及残余物冷却到100℃以下进入星形分离器14；中温热管13将热量传递到燃烧室1，由中温热管放热段13′放出热量预热由(空气进口18)进入空气预热室21的空气；
在星形分离器14的出口设有振动筛15，将载体砂粒5和气化残余物分离，载体颗粒5由粒子提升机10提升至顶部进入给料管9，不断循环使用。
采用了螺旋给料器12及具有一定高度的储料管11构成了连续加料及气体密封组件，储料管11可防止外界空气进入系统，此加料组件可设置在如图1所示的粒子提升机10底部，也可以设在粒子提升机10顶部与给料管9相连，如局部图2所示。生物质储料管11，螺旋输料器12，将粒子提升机10送来的载体砂粒5与储料管11中的生物质及旋风分离器8分离下的炭粒一并送入反应室3。
在反应室3的一侧设置有燃烧室1，在燃烧室1中来自底部空气预热室21的助燃空气(从空气进口18进来)在空气预热器21中经过中温热管放热段13′被加热，与来自反应室3出口的部分可燃气19混合燃烧，燃烧烟气经过烟道20放出的热量由高温热管2吸收送入反应室3，供给生物质气化，燃烧后的烟气6自顶部离去可进入其它余热回收设备。
既可作气化炉也可作热解炉使用：
反应室3的反应温度可以通过高温热管2调控，当反应室的反应温度控制在600℃左右时，可以得到60％～70％的液态产物(生物质油)，25％～13％的气体(可燃气)及15％～17％的固体(木炭)，产物主要为生物质油；当反应温度控制在750℃～800℃时，气体产率＞70％，主要产物为可燃气；
采用了高温热管2(工质为液态金属：钠、钾或钠钾合金)作为反应区的传热元件，并同时采用中温热管13(水或有机工质为液体)作为预热助燃空气22的加热元件。
本发明的制备生物质可燃气的过程如下：
生物质为秸秆、玉米秆、麦秸、树皮、木屑和果壳。
生物质原料经粉碎成粒状物(一般＜2mm)即生物质颗粒4进入生物质储料管11，由螺旋给料器12推入粒子提升机10的底部与来自振动筛15分离后的载体砂粒5混合，由粒子提升机10提至上部进入给料管9落入反应室3内。螺旋给料器12也可设在粒子提升机10顶部，如图2中所示的方式进料。生物质颗粒4与载体砂粒5在反应室3内由上而下移动，不断接受来自高温热管放热段2′所放出的热量，产生气化反应，反应后产生的可燃气7由反应室3的上方经旋风分离器8分离出炭粒子后离去。旋风分离器8分离出的炭粒子进入给料管9与新鲜的生物质颗粒4及载体砂粒5一同进入反应室3内反应，反应室3内的载体砂粒5伴随生物质颗粒4通过高温热管放热管2′供热的反应区后，残余的反应物及载体砂粒5通过反应室3下部的中温热管吸热段13，热量由中温热管吸热段13传至空气预热室21中的中温热管冷却段13′，放出的热量预热燃烧空气。冷却后的载体砂粒5及气化残余物进入密封星形料斗14，不断排入振动筛15，经振动筛15分离后的载体砂粒5进入斗式的粒子提升机10与生物质颗粒4一并提升至顶部进入给料管9。分离后的炭粒落入炭料灰斗16，由底部星形密封器17排出，在反应室3顶部出口的可燃气7的一部分作为燃料气19与来自助燃空气进口18的进入空气预热器21预热后的空气按一定比例混合后，进入燃烧室1燃烧，燃烧后的高温烟气进入烟道20，加热烟道中高温热管的吸热段2，热量由高温热管传至反应室内放热段2′供给反应室中的生物质反应。高温烟气降温后由顶部离去，烟气中的热量可以通过其它设备回收余热。
Claims (7)
1.利用热管供热的移动床生物质气化炉，包括反应室、燃烧室、烟道、空气预热室，烟道与燃烧室连通，其特征在于高温热管一段在烟道内，为吸热段，另一段在反应室内，为放热段。
2.根据权利要求1所述的利用热管供热的移动床生物质气化炉，其特征在于中温热管一段在空气预热室内，为放热段，另一段在反应室内，为吸热段。
3.根据权利要求1、2所述的利用热管供热的移动床生物质气化炉，其特征在于高温热管的放热段位于反应室的中上部，中温热管的吸热段位于反应室的下部，低于高温热管放热段。
4.根据权利要求1所述的利用热管供热的移动床生物质气化炉，其特征在于高温热管从燃烧室至反应室是斜向向上放置。
5.根据权利要求2所述的利用热管供热的移动床生物质气化炉，其特征在于中温热管从空气预热室至反应室是斜向向下放置。
6.根据权利要求1所述的利用热管供热的移动床生物质气化炉，其特征在于高温热管的工质为液态金属：钠、钾或钠钾合金。
7.根据权利要求2所述的利用热管供热的移动床生物质气化炉，其特征在于中温热管的工质为水或有机液体。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080102 Termination date: 20110824 |