CN201981168U

CN201981168U - 生物质气化系统

Info

Publication number: CN201981168U
Application number: CN2011200588015U
Authority: CN
Inventors: 赵莹; 张旭明; 董长青; 陆强; 张俊姣; 杨勇平
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2021-03-08

Abstract

本实用新型属于能源设备，涉及一种生物质气化系统。该系统由送风系统、螺旋加料器、流化床气化炉、旋风分离器、焦油重整装置、净化系统和储气装置构成。在流化床气化炉壁一侧设置至少3个进样口用来加入气体或固体催化剂，在盲板上设置至少2个进样口用来加入液体催化剂。生物质经过气化后，未被反应的生物质通过旋风分离器的分离被脱出，起到了初步净化热解气的作用，热解气经过焦油重整装置将大部分焦油转化为永久性气体并通过净化系统进一步脱去未被转化的少量大分子的焦油等物质，得到纯净的热解气可送至储气装置或直接送到气用户。该气化系统结构简单、安全可靠、可控性强，可用于气化多种类型的生物质燃料，适合用于生物质资料丰富的地区。

Description

生物质气化系统

技术领域

本实用新型属于能源设备，尤其涉及一种生物质气化系统。

背景技术

生物质能具有分布广泛、可再生和环境友好等特点，开发利用可再生资源是我国实现可持续发展的一个主要方向。当前，生物质能转化技术主要分为生物质气化、液化、固化以及直接燃烧技术。生物质能气化技术是其中重要的方法之一。以气化方式实现低品位生物质能源的深层次利用，减少矿物燃料的供应量和直接燃用矿物燃料给环境带来的严重污染，对提高农村生活水平、改善生态环境、保障国家能源安全等具有重要意义

生物质由于具有挥发组份含量高、炭活性高、硫、氮和灰的含量低等特性，使其成为气化的理想原料。将生物质转化为可燃气体是生物质能利用的很好途径。目前国内生物质气化所采用的炉型一般包括固定床气化炉和流化床气化炉。但是固定床气化炉由于生产能力小、焦油产量大、气化效率低并且不能进行大规模的工业化生产等缺点并未得到大规模的应用。而流化床气化炉由于气化效率高、原料适应范围广、合成气焦油含量低并可以大规模工业化应用等优点成为气化的首选方式。

目前，投入运行的很多生物质气化装置存在结构复杂，运行成本高，生物质种类适应性差，气化效率低，焦油产量大等问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现存气化技术的各种缺陷，提供一种结构简单、运行成本低、气化效率高、净化效果好的生物质气化系统。

本实用新型通过以下技术方案实现：

该气化系统由送风系统、螺旋加料器、流化床反应器、旋风分离器、焦油重整装置、净化系统和储气装置构成。所述送风系统包括依次连接的送风机、送风管道和风室，以及设置在风室上方的布风板；布风板的四周设有落渣口，灰渣通过落渣口下方的灰渣斗排出；所述布风板的上方为流化床反应器；所述螺旋加料器的出口与流化床反应器的入口连接；所述流化床反应器的出口与旋风分离器相连；旋风分离器通过焦油重整装置与净化系统联通；其中，净化系统由喷淋塔、喷淋塔下方的循环水箱、循环水箱底部的循环水泵、以及将循环水泵与喷淋塔连接的管道构成；净化系统气体出口与分别与气用户和储气装置连接。

所述落渣口为环形结构。

所述灰渣斗、风室为一体化结构，风室位于灰渣斗内部。

所述流化床反应器的侧壁至少设有3个固体或气体进样口。

所述流化床反应器侧壁留有5个固体或气体进样口。

所述流化床反应器的顶部设置盲板，且在盲板上留至少有两个液体进样口。

所述盲板上留有两个液体进样口。

所述喷淋塔采用高雾化喷头。

所述循环水箱内部一分为二，左右两区底部联通成U型结构。

所述循环水箱为半封闭式水箱，水箱一侧为焦油收集区，另外一侧为纯净循环水源区。

流化床反应器炉内温度为600～900℃；生物质原料颗粒粒径为2mm～20mm；流化床反应器的气化效率为70％～85％。

本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型采用的是环形落渣方式，灰渣及未反应的颗粒通过布风板四周的环形落渣口由灰渣斗排出，避免了灰渣沉积在布风板周围，影响布风板的正常工作。

2.本实用新型的风室位于灰渣斗内部，冷风在灰渣斗内部被加热，即能对灰渣的余热进行回收利用，又增加了送风温度，有利于提高系统的整体效率。

3.本实用新型的流化床反应器一侧留有5个进样口、盲板上留有2个进样口，可根据不同的生物质原料选择加入不同的气化介质或催化剂。

4.本实用新型的循环水箱采用底部联通的U型结构，利用焦油与水的密度差以及不相容性可以很好的把焦油从水中分离出来。

5.本实用新型采用流化床反应器、焦油重整和净化相结合的办法，产生的热解气焦油含量很低，便于对热解气进行综合利用。

6.本实用新型采用气用户与储气装置并用的方式，便于操作，安全可靠，可控性强。

附图说明

图1为本实用新型流化床气化炉的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图。

图中标号：

I-送风系统；II-螺旋加料器；III-流化床气化器；IV-旋风分离器；V-焦油重整装置；VI-净化系统；VII-储气装置；1-送风机；2-送风管道；3-风室；4-布风板；5-气用户；6-喷淋塔；7-循环水箱；8-循环水泵；9-灰渣斗；10-落渣口；11-固体或气体进样口；12-盲板；13-液体进样口。

具体实施方式

本实用新型提供了一种生物质气化系统，下面通过附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1和图2所示，该气化系统由送风系统I、螺旋加料器II、流化床反应器III、旋风分离器IV、焦油重整装置V、净化系统VI和储气装置VII构成。其中，送风系统I包括依次连接的送风机1、送风管道2和风室3，以及设置在风室3上方的布风板4；布风板4的四周设有落渣口10，灰渣通过落渣口10下方的灰渣斗9排出；所述布风板4的上方为流化床反应器III；所述螺旋加料器II的出口与流化床反应器III的入口连接；所述流化床反应器III的出口与旋风分离器IV相连；旋风分离器IV通过焦油重整装置V与净化系统VI联通；其中，净化系统VI由喷淋塔6、喷淋塔6下方的循环水箱7、循环水箱7底部的循环水泵8、以及将循环水泵8与喷淋塔6连接的管道构成；净化系统VI气体出口与分别与气用户5和储气装置VII连接。

落渣口10为环形结构，灰渣斗9、风室3为一体化结构，风室3位于灰渣斗9内部。流化床反应器III的侧壁至少设有3个固体或气体进样口11。流化床反应器III的顶部设置盲板12，且在盲板12上留至少有两个液体进样口13。喷淋塔6内采用高雾化喷头。循环水箱7为半封闭式水箱，内部一分为二，一侧为焦油收集区，另外一侧为纯净循环水源区，左右两区底部联通成U型结构

实施例1

以炉温600℃、空气当量比0.15为例。

不同粒径的生物质原料通过螺旋加料器II进入流化床反应器III，生物质原料进过螺旋加料器II被压缩堆积密度增加，有效防止螺旋加料器II和流化床反应器III之间的串气(201010259031.0)，空气由送风机1通过风室由布风板4送入流化床反应器III，通过调节玻璃专利流量计的大小控制空气当量比为0.15。原料在流化风的作用下处于流化状态并在600℃温度下发生气化反应生成CO、H₂、CH₄、CO₂和N₂等气体。固体废弃物通过环形落渣口10落入灰渣斗9，并通过排渣管排出。生成的热解气首先通过旋风分离器IV进行初步净化，分离出来的固体颗粒通过落渣管排出。然后通过焦油重整装置V，热解气中的焦油被催化转化为永久性气体，之后又经过净化系统VI做进一步净化处理，经过一系列净化后干净的热解气输送至气用户5或送入储气装置VII中。生成的热解气中CO的含量为25％，H₂的含量为8％，CH₄的含量为9％，CO₂的含量为15％，N₂的含量为41％，气化效率为70％。焦油经过焦油重整装置后转化率达到95％。

实施例2

以炉温700℃、空气当量比0.22为例。

根据实施例1所述的流程，当空气当量比为0.22时生物质在700℃温度下发生气化反应生成CO、H₂、CH₄、CO₂和N₂等气体。生成的合成气中CO的含量为21％，H₂的含量为6％，CH₄的含量为6％，CO₂的含量为15.3％，N₂的含量为49％，气化效率为74％。焦油经过焦油重整装置后转化率达到96％。

实施例3

以炉温800℃、空气当量比0.29为例。

根据实施例1所述的流程，当空气当量比为0.29时生物质在800℃温度下发生气化反应生成CO、H₂、CH₄、CO₂和N₂等气体。生成的合成气中CO的含量为18％，H₂的含量为5％，CH₄的含量为5.6％，CO₂的含量为16％，N₂的含量为58％，气化效率为78％。焦油经过焦油重整装置后转化率达到99％。

实施例4

以炉温600℃、流化床气化炉III壁一侧最下端的固体或气体进样口作为水蒸气进样口为例。

不同粒径的生物质原料通过螺旋加料器II进入流化床反应器III，生物质原料进过螺旋加料器II被压缩堆积密度增加，有效防止螺旋加料器II和流化床反应器III之间的串气，空气由送风机1通过风室由布风板4送入流化床反应器III，水蒸气由流化床气化炉III壁一侧最下端进样口通入炉内。原料在600℃温度下发生气化反应生成CO、H₂、CH₄、CO₂和C₂H₄等气体。固体废弃物通过环形落渣口10落入灰渣斗9，并通过排渣管排出。生成的热解气首先通过旋风分离器IV进行初步净化，分离出来的固体颗粒通过落渣管排出。然后通过焦油重整装置V，热解气中的焦油被催化转化为永久性气体，之后又经过净化系统VI做进一步净化处理，经过一系列净化后干净的热解气输送至气用户5或送入储气装置VII中。生成的热解气中CO的含量为43％，H₂的含量为21％，CH₄的含量为10％，CO₂的含量为20％，C₂H₄的含量为5％，气化效率为78％。焦油经过焦油重整装置后转化率达到96％。

实施例5

以炉温700℃、流化床气化炉III壁一侧中间的固体或气体进样口作为水蒸气进样口为例。

根据实施例4所述的流程，当水蒸气从流化床气化炉III壁一侧中间进样口进入流化床气化炉III时，生物质在700℃温度下发生气化反应生成CO、H₂、CH₄、CO₂和C₂H₄等气体。生成的合成气中CO的含量为40％，H₂的含量为27％，CH₄的含量为9％，CO₂的含量为19％，C₂H₄的含量为4％，气化效率为80％。焦油经过焦油重整装置后转化率达到97％。

实施例6

以炉温800℃、流化床气化炉III壁一侧最上端的固体或气体进样口作为水蒸气进样口为例。

根据实施例4所述的流程，当水蒸气从流化床气化炉III壁一侧最上端进样口进入流化床气化炉III时，生物质在800℃温度下发生气化反应生成CO、H₂、CH₄、CO₂和C₂H₄等气体。生成的合成气中CO的含量为38％，H₂的含量为32％，CH₄的含量为8％，CO₂的含量为17％，C₂H₄的含量为3.5％，气化效率为85％。焦油经过焦油重整装置后转化率达到99％。

Claims

1.一种生物质气化系统，由送风系统(I)、螺旋加料器(II)、流化床反应器(III)、旋风分离器(IV)、焦油重整装置(V)、净化系统(VI)和储气装置(VII)构成，其特征在于：所述送风系统(I)包括依次连接的送风机(1)、送风管道(2)和风室(3)，以及设置在风室(3)上方的布风板(4)；布风板(4)的四周设有落渣口(10)，落渣口(10)下方设置灰渣斗(9)；所述布风板(4)的上方为流化床反应器(III)；所述螺旋加料器(II)的出口与流化床反应器(III)的入口连接；所述流化床反应器(III)的出口与旋风分离器(IV)相连；旋风分离器(IV)通过焦油重整装置(V)与净化系统(VI)联通；其中，净化系统(VI)由喷淋塔(6)、喷淋塔(6)下方的循环水箱(7)、循环水箱(7)底部的循环水泵(8)、以及将循环水泵(8)与喷淋塔(6)连接的管道构成；净化系统(VI)气体出口与分别与气用户(5)和储气装置(VII)连接。

2.根据权利要求1所述的生物质气化系统，其特征在于：所述落渣口(10)为环形结构。

3.根据权利要求1所述的生物质气化系统，其特征在于：所述灰渣斗(9)、风室(3)为一体化结构，风室位于灰渣斗内部。

4.根据权利要求1所述的生物质气化系统，其特征在于：所述流化床反应器(III)的侧壁至少设有3个固体或气体进样口(11)。

5.根据权利要求4所述的生物质气化系统，其特征在于：所述流化床反应器(III)侧壁留有5个固体或气体进样口(11)。

6.根据权利要求1所述的生物质气化系统，其特征在于：所述流化床反应器(III)的顶部设置盲板(12)，且在盲板(12)上留至少有两个液体进样口(13)。

7.根据权利要6所述的生物质气化系统，其特征在于：所述盲板(12)上留有两个液体进样口(13)。

8.根据权利要求1所述的生物质气化系统，其特征在于：所述喷淋塔(6)采用高雾化喷头。

9.根据权利要求1所述的生物质气化系统，其特征在于：所述循环水箱(7)内部一分为二，左右两区底部联通成U型结构。

10.根据权利要求9所述的生物质气化系统，其特征在于：所述循环水箱(7)为半封闭式水箱，水箱一侧为焦油收集区，另外一侧为纯净循环水源区。