CN201031216Y - 一种多功能生物质气化装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了属于可再生能源领域的一种多功能生物质气化装置。该气化装置由炉体、焦油催化裂解装置、产品气净化器和储气罐构成。在炉体的外腔内固定内胆，内胆下部为倒方台/圆台，炉栅下面为灰室，其侧面设有一排渣口。气化装置有两套配风系统，可根据不同的生物质原料选择上吸或下吸式进行工作，得到的产品气进入焦油催化裂解装置进行除焦处理，经净化后可送至储气罐，或直接送给用户使用。该气化炉具有结构简单，安全可靠等特点，适用于多种类的生物质燃料，可广泛使用于生物质资源丰富的地区。

Description

一种多功能生物质气化装置
技术领域
本实用新型属于可再生清洁能源装置，特别涉及一种多功能生物质气化装置。
背景技术
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。我国是一个人口大国，又是一个经济迅速发展的国家，21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。
生物质气化是生物质能最有效最洁净的利用方法之一，按气化形式可主要分为固定床气化和流化床气化两大类。现有的生物质固定床气化装置主要有上吸式气化、下吸式气化和开心式气化三种形式。下吸式气化的最大的特点气流向下流动通过炉栅进入外腔后被导出，因焦油等产物通过高温的气化区发生氧化还原反应，下吸式固定床气化炉产出的可燃气热值相对较高而焦油含量相对较低，适合于稻壳类气化多焦油的生物质原料。上吸式气化炉的主要特点是产品气经过热分解区和干燥区时直接同物料接触，产品气的灰含量减少、温度较低，对木材等堆积密度较大的生物质原料较为适合，且它对原料的尺寸要求不高，并可以使用较湿的物料(含水量可达50％)；由于热气流向上流动，炉栅可受到进风的冷却，工作比较可靠。
单独的上吸式气化或下吸式气化它们对原料种类的适应性较差，功能较为单一，焦油的催化裂解是解决焦油污染、提高生物质气热值的有效方法，可以在较低的温度下将焦油分解，且转化效率高，90％以上的焦油可较为容易的实现脱除。
中国专利CN2711166、CN2274189等提出上吸式或下吸式的生物质气化炉，具有环境友好、操作简便等特点，但它们的操作方式单一，适用的生物质原料的范围有限。针对这一缺点，本发明提出一种多功能的生物质气化装置。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供种可根据生物质原料特性来选择合适的气化方式的一种多功能生物质气化装置。该气化装置由炉体1、焦油催化裂解装置2、产品气净化器3和储气罐4构成，其特征在于：所述炉体1外腔5内固定内胆6，内胆6下部为倒方台/圆台17，连接炉体1下部的炉栅14，炉栅14下面为灰室7，其侧面设有一排渣口15；在炉体上部的侧面并列在一起两个产品气出口8和9分别通过阀门10和阀门11与焦油催化裂解装置2的输入口12相连；炉体1的顶部有加料装置13；在炉体1中部偏上部位设有进风口16，通过阀门20直接连至内胆6，与外腔5不连通。在炉体1下部设有进风口21通过阀门19与外腔5连通。进风口16和21共同连接风机22，并和阀门19、20连接，组成两套送风系统。
所述炉体底部的倒方台/圆台17内壁四周均匀布有风帽18。
所述焦油催化裂解反应器2的气体出口与产品气净化器3连通，产品气净化器3的气体出口分别与储气罐4和用户连接。
本实用新型的有益效果是通过两套配风装置和出气口设置，具有上吸式气化炉、下吸式气化炉的多种功能，综合了上吸式气化炉、下吸式气化炉的优点，克服了普遍存在着产品气热值低、焦油含量高等问题。焦油的催化裂解是解决焦油污染、提高生物质气热值的有效方法，可以在较低的温度下将焦油分解，且转化效率高，焦油脱除率在90％以上。该气化炉具有结构简单，安全可靠等特点，适用于多种类的生物质燃料，可广泛使用于生物质资源丰富的地区。
附图说明
图1是本实用新型实施方式一的结构示意图
图2是本实用新型实施方式二的结构示意图
具体实施方式
本实用新型提供一种可根据生物质原料特性来选择合适的气化方式的一种多功能生物质气化装置。图1、图2所示多功能生物质气化装置结构示意图，由炉体1、焦油催化裂解装置2、产品气净化器3和储气罐4构成，并具有两套送风系统。炉体包括内胆6、外腔5及灰室组7成，在炉体1的中部偏上部位设有进风口16，在炉体底部的倒方/圆台17内设有风帽18；当气化装置以上吸式运行时，可通过阀门19、20控制，使风机22送进的气化剂经炉体底部倒方/圆台17内的风帽18、炉栅14或炉排进入内胆6内参加反应，得到的产品气23上升至气化炉的上顶部后从与内胆6相通的出口8导出；当气化装置以下吸式运行时，气化剂由炉体的中部偏上部位的进风口16送入，气流向下流动至炉体底部后，从倒方/圆台17内的风帽18、炉栅14或炉排进入炉体的外腔5，在外腔5内上升至与外腔相通的另一产品气出口9。得到的可燃生物质气进入焦油的催化裂解装置进行焦油的脱除处理，经净化系统净化后可送至储气罐，或直接送给用户使用。
对碎木块、木屑等木质类生物质可以采用上吸式的运行方式；对稻壳类气化多焦油的生物质原料可采用下吸式的运行方式，实现了多方式的运行，可增强它对生物质原料的适应能力。
实施方式一：上吸式
图1是本实施方式一的结构示意图。对木材等堆积密度较大的生物质原料，可采用上吸式的运行方式。加料装置13将一定尺寸的生物质原料从气化炉炉体1的顶部加入，原料在重力的作用向下运动。为了避免气化剂(空气)在此部位加入及产出气体从该通道逸出，阀门20处于关闭状态，风机22送进的气化剂经开启的阀门19到达炉体底部，通过炉栅14、倒方/圆台17内壁四周的风帽18均匀的送入到气化炉内，在固定床的底部形成氧化区。生物质在向下移动的过程中依次经过干燥区、热分解区、还原区、氧化区，生成的可燃气体，即生物质气化的产品气23，自下而上地通过各个反应区向上流动，其方向和物料的运动的方向刚好相反。当产品气23上升到气化炉上部时，因阀门10是开启的，它们通过与内胆相通的产品气出口8进入焦油催化裂解装置2脱除焦油，然后进入净化系统3进行净化，得到干净的产品气可送至储气罐4或直接供用户使用。
风机22送进的气化剂的量，可以通过调整阀门19的开度进行控制，以保证气化的顺利进行。防止由进风口21送进的气化剂在进入外腔时会往上逃逸外泄。阀门11在上吸式运行方式时是关闭的，炉栅14可为转动炉排或固定炉排。转动炉排有利于除灰，但密封难度增加。进料装置13可采取间歇进料或连续进料的方式，如采用间歇进料运行时将上部密闭，炉内原料用完后停炉加料。如连续运行则必须采用较复杂的进料装置。燃烧后的灰分和灰渣通过炉栅落入灰室7，可通过排渣口15定期排出。
实施方式二：下吸式
图2是本实施方式二的结构示意图。在下吸式运行方式时，物料在炉体中上部的生成的一氧化碳、二氧化碳、氢气、焦油等产物一起通过下面的高温气化区并在该区发生氧化还原反应，焦油在通过该区时发生裂解，因此下吸式固定床气化炉产出的可燃气热值相对较高而焦油含量相对较低。稻壳等气化多焦油的生物质原料可采用下吸式的运行方式，间歇加料装置或连续加料装置13将生物质从气化炉炉体1的上部加入，它将受到重力作用下向下运动。处在干燥区内是最初进入到气化炉内的生物质，然后依次经过热分解区、氧化区、还原区得到生物质气。
为防止气化剂(空气)从进风口21进入外腔，使得生物质气与气化剂混合，阀门19处于关闭状态。同时为了避免还未完全反应的中间气体从出口8逃逸出来，阀门10亦处于关闭状态。阀门11开启以保证产品气23通过出口9进入焦油催化裂解装置。阀门20处于工作状态，风机22提供的气化剂(空气)经与内胆相连的进风口16从炉体的中部偏上直接送入炉体内。气化剂的量可根据生物质原料的种类、质量及其他的操作参数确定，并通过调整阀门20的开度达到此目的。反应产生的生物质气往下流动经炉栅14和风帽18进入外腔5，然后由与外腔相连的产品气出口9导出，进入焦油催化裂解装置2脱除焦油，然后进入净化系统3进行净化，得到干净的产品气可送至储气罐4或直接供用户使用。反应后的灰分及没有反应完全的炭颗粒经过炉栅落进灰室7中，可定期排灰。

Claims (4)

1.一种多功能生物质气化装置，其特征在于：该气化装置由炉体(1)、焦油催化裂解装置(2)、产品气净化器(3)和储气罐(4)构成，其特征在于：所述炉体(1)外腔(5)内固定内胆(6)，内胆(6)下部为倒方台/圆台(17)，连接炉体(1)下部的炉栅(14)，炉栅(14)下面为灰室(7)，其侧面设有一排渣口(15)；在炉体上部的侧面并列布置两个产品气出口(8)和(9)，分别通过阀门(10)和阀门(11)与焦油催化裂解装置(2)的输入口(12)相连；炉体(1)的顶部有加料装置(13)；在炉体(1)中部偏上部位设有进风口(16)，通过阀门(20)直接连至内胆(6)，与外腔(5)不连通；在炉体(1)下部设有进风口(21)通过阀门(19)与外腔(5)连通。
2.根据权利要求1所述多功能生物质气化装置，其特征在于：所述进风口(16)和进风(21)共同连接风机(22)，并和阀门(19)、(20)连接，组成两套配风系统。
3.根据权利要求1所述多功能生物质气化装置，其特征在于：所述炉体底部的倒方台/圆台(17)内壁四周均匀布有风帽(18)。
4.根据权利要求1所述多功能生物质气化装置，其特征在于：所述焦油催化裂解反应器(2)的气体出口与产品气净化器(3)连通，产品气净化器(3)的气体出口分别与储气罐(4)和用户连接。
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