CN1888017B - 一种裂解气化重整炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种裂解气化重整炉，这种裂解气化重整炉主要包括粉尘云燃烧室、裂解气化室和催化重整室。微米燃料进入粉尘云燃烧室高效燃烧，裂解气化和催化重整所需的热源由粉尘云燃烧室提供，裂解气化的原料在裂解气化室自上而下的过程中吸收热量而裂解气化，裂解气化产物在气化压力下，进入催化重整室得到重整，从而得到CO和H2含量占80％左右的中热值燃气。该裂解气化重整炉利用由农业秸秆和林业固废加工破碎的微米燃料作为裂解气化的外热热源，设备投资小、热效益高，成本低，产气效率高，燃气热值高。本发明可广泛应用于城市有机垃圾、农林废弃物等裂解气化制取燃气。

Description

一种裂解气化重整炉
技术领域
本发明涉及一种裂解气化重整炉，适用于有机物及煤粉，特别适用于城市有机垃圾、农林废弃物裂解气化重整制取燃气。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭和环境问题的日益严重，开发洁净可再生能源、废物的资源化处理已成为紧迫的课题。
城市生活垃圾处理是当前困扰城市发展的一大世界性难题。然而，无论是填埋、焚烧或是堆肥，还是以此衍生出的其它方法，都存在缺陷或不足。例如垃圾填埋和焚烧投资巨大，资源化效率极低，同时容易产生二次污染；垃圾堆肥附加值低，因重金属的原因难以推广利用。目前我国城市垃圾年产量达到1.5亿吨以上，且有继续增长的态势。其中大部分是有机垃圾，这些“可再生资源”没有被很好的回收利用。而采用裂解气化，能使有机垃圾实现综合利用，其特点是减量性好，无害化程度高，防污染彻底且有较高的经济效益，能实现真正意义上的城市垃圾循环经济。所以，有机垃圾的裂解气化在能源和环境方面都具有重要意义。
现有技术中最常见的是固定床下吸式气化炉，其具有结构简单、造价低廉。但由于这种气化炉本身结构上的制约，其气化效率；属于有氧气化，燃气热值低；而且燃气中的焦油含量偏高，使设备维护要求高，常常因焦油的原因设备无法正常运行，同时焦油太多无法处理而造成污染。
目前，固定床下吸式气化炉存有下述缺点：
(1)固定床气化炉间歇性添装原料、间歇性产气，影响使用；
(2)气化过程和重整过程分别在两个不同的炉体中进行，结构复杂，热利用率低；
(3)以空气为气化剂的气化燃气中含有大量N2和CO2，燃气热值低；
(4)气化效率低，会产生大量焦油，易造成二次污染；
(5)重整炉需要外加热源，若采用燃煤容易造成二次污染，若采用电、燃气或燃油，成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种裂解气化重整炉，该裂解气化重整炉投资小、成本低，热效益高，产气效率高，燃气热值高。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种裂解气化重整炉，炉体为立式，粉尘云燃烧室位于炉体的下部，粉尘云燃烧室的上部为上小、下大的锥体，下部为上大、下小的锥体，在粉尘云燃烧室的底端开有残留物出口，在粉尘云燃烧室的下部开有粉体燃料进料口，在炉体上部设有与炉体侧壁相接的第一隔板，第一隔板的上方为集气室，在集气室上开有烟气出口，烟气列管的下端位于粉尘云燃烧室、且与粉尘云燃烧室相通，烟气列管的上端位于隔板上、且与集气室相通，在炉体的侧壁与粉尘云燃烧室之间装有倾斜的第二隔板，第二隔板将炉体分隔为上方的裂解气化室和下方的催化重整室，在裂解气化室的上部开有原料进料口和中间产物气体出口，下部开有出料口，在催化重整室的上部开有催化剂加料口、燃气出口，下部开有催化剂出料口和催化重整室进气口，中间产物气体出口与催化重整室进气口相接。
本发明相比现有技术具有以下优点：
(1)具有连续进料、连续产气功能；
(2)粉尘云燃烧室、裂解气化室和催化重整室集成在一个炉体内，结构紧凑，造价低，热效率高；
(3)不以空气为气化剂，生成的燃气中不含来源于空气的氮气，燃气热值高；
(4)气化效率高，通过催化重整，燃气洁净，不会产生大量焦油，产生的少量焦油粘度低，为半透明，可直接燃用，对环境不会造成二次污染；
(5)裂解气气化过程和催化重整过程所需的热量都来源于微米植物粉体燃料，农业秸秆和林业固废等植物燃料，是一种可再生的清洁能源，来源广、成本低，。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构示意图。
图2是图1的A-A剖面图。
图3是图1的B-B剖面图。
图4是本发明另一种实施例的结构示意图。
图5是图4中一种原料下降机构的结构示意图。
图6是图5的仰视图。
具体实施方式
由图1～图3所示，一种裂解气化重整炉，炉体为立式，粉尘云燃烧室3位于炉体的下部，粉尘云燃烧室3的上部为上小、下大的锥体，下部为上大、下小的锥体，在粉尘云燃烧室3的底端开有残留物出口17，在粉尘云燃烧室3的下端开有燃料进料口16，在炉体上部设有与炉体侧壁相接的第一隔板7，第一隔板7的上方为集气室8，在集气室8上开有烟气出口9，烟气列管5的下端位于粉尘云燃烧室3、且与粉尘云燃烧室3相通，烟气列管5的上端位于第一隔板7上、且与集气室8相通，在炉体的侧壁与粉尘云燃烧室3之间装有倾斜的第二隔板13，第二隔板13将炉体分隔为上方的裂解气化室4和下方的催化重整室14，在裂解气化室4的上部开有原料进料口6和中间产物气体出口10，下部开有出料口2，在催化重整室14的上部开有催化剂加料口11、燃气出口12，下部开有催化剂出料口1和催化重整室进气口15，中间产物气体出口10与催化重整室进气口15相接。
粉尘云燃烧室3的结构可见专利号为ZL200420065077.9的粉尘云燃烧炉。
裂解气化室4与集气室8之间、裂解气化室4与催化重整室14之间、裂解气化室4与粉尘云燃烧室3之间最好气密性隔离；裂解气化室4与烟气列管5之间最好气密性隔离；粉尘云燃烧室3与催化重整室14之间最好气密性隔离；粉尘云燃烧室3与烟气列管5之间的接口处最好密封。
本发明裂解气化重整炉的工作过程如下：
由图1所示，粉尘云燃烧室3下部的点火器先预热粉尘云燃烧室3，裂解气化和催化重整所需的热源由粉尘云燃烧室3提供。微米植物粉体燃料由粉体给料机和风机从微米燃料进料口16吹入粉尘云燃烧室3高效燃烧，燃烧产生的温度可高达1340℃以上。粉尘云燃烧室3燃烧产生的热量通过间接换热的方式传入裂解气化室4和催化重整室14，裂解气化室的温度可高达850℃，催化重整室的温度可高达950℃。燃烧后产生的烟气由多个烟气列管5进入集气室8，再经烟气出口9进入除尘系统，燃烧后的残留物从残留物出口17排出。
经过破碎处理的城市有机垃圾(通过粉选后的高热值垃圾)、农林废弃物等裂解气化的原料从原料进料口6进入裂解气化室4，原料依靠重力向下运动，原料在自上而下的过程中吸收热量而裂解气化，气化残留物经出料口2排出。
从催化剂加料口11加入催化剂填入催化重整室14内，约每三个月换一次，催化剂是常用的热裂解催化剂，催化剂填料层从上至下催化剂颗粒尺寸由大到小变化，再定期从催化剂出料口1卸出失活的催化剂填料。
裂解气化产物从中间产物气体出口10、催化重整室进气口15进入催化重整室14得到重整，催化重整后的燃气通过燃气出口12进入燃气冷却净化装置冷却，从而得到CO和H2含量占80％左右的中热值燃气。
第二隔板13与水平面的夹角α为30°～75°时，气化残渣可以依靠自重到达出料口2。
所述夹角α为55°～65°时最佳。
由图4所示，图1中还可包括原料下降装置19，原料下降装置19位于隔板8的下方、裂解气化室5内，由电机20带动上、下运动，其自身重力将原料压实。
由图5～图6所示，原料下降装置19的结构为，在压板22的下面装有通料杆24，在压板22上开有与烟气列管5相对应的圆孔25，在压板22上装有拉杆23，拉杆23穿过第一隔板7及炉体顶部与电机20相连接，可采用钢丝与电机20相连。
原料下降装置19的作用为：在加料过程中，压板22压实裂解气化的原料，多根通料杆24在排渣过程中疏通裂解气化室5。
由图4所示，图1中还可包括粉尘过滤器21，粉尘过滤器21安装在催化重整室进气口15与中间产物气体出口10之间。粉尘过滤器21的作用是除去燃气中的粉尘，可采用普通型旋风除尘器。
由图4所示，在裂解气化室5的下部、出料口2的上方还可开有水蒸气入口18。水蒸气由水蒸气入口18进入裂解气化室5的底部，向上运动并与原料发生反应，这样可提高燃气产量并提高其中氢气的含量。

Claims (9)

1.一种裂解气化重整炉，其特征在于：
炉体为立式，粉尘云燃烧室(3)位于炉体的下部，粉尘云燃烧室(3)的上部为上小、下大的锥体，下部为上大、下小的锥体，在粉尘云燃烧室(3)的底端开有残留物出口(17)，在粉尘云燃烧室(3)的下端开有燃料进料口(16)，在炉体上部设有与炉体侧壁相接的第一隔板(7)，第一隔板    (7)的上方为集气室(8)，在集气室(8)上开有烟气出口(9)，烟气列管(5)的下端位于粉尘云燃烧室(3)上、且与粉尘云燃烧室(3)相通，烟气列管(5)的上端位于第一隔板(7)上、且与集气室(8)相通，在炉体的侧壁与粉尘云燃烧室(3)之间装有倾斜的第二隔板(13)，第二隔板(13)将炉体分隔为上方的裂解气化室(4)和下方的催化重整室(14)，在裂解气化室(4)的上部开有原料进料口(6)和中间产物气体出口(10)，下部开有出料口(2)，在催化重整室(14)的上部开有催化剂加料口(11)、燃气出口(12)，下部开有催化剂出料口(1)和催化重整室进气口(15)，中间产物气体出口(10)与催化重整室进气口(15)相接。
2.根据权利要求1所述的裂解气化重整炉，其特征在于：还包括原料下降装置(19)，原料下降装置(19)位于第一隔板(7)的下方、裂解气化室(4)内，由电机(20)带动上、下运动。
3.根据权利要求2所述的裂解气化重整炉，其特征在于：原料下降装置(19)的结构为，在压板(22)的下面装有通料杆(24)，在压板(22)上开有与烟气列管(5)相对应的圆孔(25)，在压板(22)上装有拉杆(23)，拉杆(23)穿过第一隔板(7)及炉体顶部与电机(20)相连接。
4.根据权利要求1或2所述的裂解气化重整炉，其特征在于：还包括粉尘过滤器(21)，粉尘过滤器(21)安装在催化重整室进气口(15)与中间产物气体出口(10)之间。
5.根据权利要求1或2所述的裂解气化重整炉，其特征在于：第二隔板(13)与水平面的夹角α为30°～75°。
6.根据权利要求5所述的裂解气化重整炉，其特征在于：所述夹角α为55°～65°。
7.根据权利要求4所述的裂解气化重整炉，其特征在于：第二隔板(13)与水平面的夹角α为30°～75°。
8.根据权利要求7所述的裂解气化重整炉，其特征在于：所述夹角α为55°～65°。
9.根据权利要求1或2所述的裂解气化重整炉，其特征在于：在裂解气化室(4)的下部、出料口(2)的上方开有水蒸气入口(18)。
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