CN202530052U - 旋流式流化床生物质气化炉 - Google Patents
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Abstract
一种旋流式流化床生物质气化炉，在气化炉下部有排灰室和燃烧腔；中段的综合反应腔内有若干组由一个炉盘和多块旋流片组成的反应单元，综合反应腔的上部有盘管过热器和燃气出口；在气化炉内腔的中心部位有内筒，内筒口的下方有分布锥，上方接内有螺旋推进器的料斗，旋流片以一定倾角固定安装在内筒的外壁上；炉体侧面有燃气回流进气管、多条过热蒸汽进气管和多根测温接管。本生物质气化炉以过热水蒸汽和空气作为气化剂，可得到高产气率；旋流结构使气流呈螺旋式上升，增加了反应停留时间及两相紊流程度，提高气化速率及碳的转化率；将主氧化区与其他区域相对分离，使氧化区的温度容易控制，有助于运行顺利。
Description
技术领域
本实用新型属旋流式流化床生物质气化炉领域。
背景技术
生物质热解气化技术是生物质能的重要利用途径。生物质气化就是在高温下利用空气中的氧气或含氧物质作为气化剂，将生物质的固定碳氧化成为可燃气体的过程，采用不同原料、不同气化剂(如空气、氧气、水蒸汽)或操作温度、设备，所产生的热解气成分也各异。利用热解气化的方法将木材原料、农作物桔秆或有机物工业废弃物转化成气体燃气，对节约能源、保护环境和防止污染，有着重要意义。
生物质气化炉是生物质热解气化技术的核心设备，目前常用的生物质气化炉主要有固定床气化炉和流化床气化炉。固定床气化炉适用于物料粒径较大、不需要经过预处理的场合，其主要不足是容易产生焦油。流化床气化炉的原料需要预处理，适合细粉状和堆积密度小、难以依靠自重流动的物料气化。流化床气化炉一般有一个热砂床，其炉中的物料颗粒、沙子、与气化剂(空气)充分接触，受热均匀，呈“沸腾”状态，气化反应速度快、气化效率高。流化床气化炉分为鼓泡床气化炉、循环流化床气化炉、双流床气化炉和携带床气化炉。
为了进一步发展生物质热解气化技术和扩展热解气化技术的应用领域，世界各国学者一直都致力于改进气化炉结构以及气化工艺。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种高产气率、低焦油、易操作控制的旋流式流化床生物质气化炉。
本实用新型以如下技术方案解决上述技术问题：在气化炉下部有排灰室和燃烧腔；中段的综合反应腔内，有每组由一个炉盘和多块旋流片组成的若干组反应单元，上部有盘管过热器和燃气出口；在气化炉内腔的中心部位有内筒，内筒口的下方有分布锥，上方接内有螺旋推进器的料斗，旋流片固定安装在内筒的外壁上；炉体侧面有燃气回流进气管、多条过热蒸汽进气管和多根测温接管。
同一反应单元内的旋流片以30°-60°的倾角安装在同一水平面上。
炉盘有许多通气孔，旋流片有8-16块。
使用本生物质气化的旋流式流化床生物质气化炉，以过热水蒸汽和空气作为气化剂，可得到高产气率。产生的热解气可作为民用燃气和工业燃气。炉盘上方的旋流结构，使得流经每一层反应单元后的气流呈螺旋式上升，不仅增加了反应停留时间，而且加剧气-固两相紊流程度，提高气化速率及碳的转化率。通过调节各过热蒸汽进气管的进汽量，可确保气化炉整体处于高温氛围，以便通过高温裂解去除焦油。生物质热解气化过程中所需要的热量主要由燃烧腔供应，即此处相当于热解气化过程的主氧化区，将主氧化区与其他区域相对地分离开来，使得氧化区的温度变得容易控制，有助于整个运行过程的顺利进行。
附图说明
图1是本实用新型旋流式流化床生物质气化炉的结构示意图。
图中：1-排灰室 2-回流燃气进气管 3-燃烧腔 4-分布锥 5-测温接管 6-综合反应腔 7-炉排 8-炉盘 9-旋流片 10-视镜 11-过热蒸汽进气管 12-内筒 13-盘管过热器14-燃气出口 15-料斗 16-螺旋推进器
具体实施方式
本实用新型气化炉为了实现耐高温的要求，其主体都是由耐火材料建造而成。排灰室1设有炉门，以便排灰和气化炉启动、运行时的空气进入。排灰室上部的燃烧腔3也有炉门，便于气化炉启动阶段加入原料。排灰室与燃烧腔间有炉排7。运行时，回流燃气和过热水蒸汽分别通过回流燃气进气管2和多个过热蒸汽进气管11切向喷入气化炉，在燃烧腔发生剧烈的燃烧反应，生成高温CO2和H2，与测温接管5连接的热电偶温度计可实时了解燃烧腔里的温度，及时进行蒸汽量的调整。燃烧腔上部有综合反应腔6，反应腔内有若干组反应单元，每组反应单元由一个炉盘8和8-16块旋流片9组成，生物质原料生成的燃气由下而上经各反应单元继续反应、裂解。在低于内筒口的水平位置上设有视镜10，以便观察分布锥4的布料和气化反应情况。当使用水蒸汽作为气化剂时，由炉外送来的饱和蒸汽先进入盘管过热器13，受炉内燃气进一步加热成为过热水蒸气再从多个过热蒸汽进气管11进入气化炉内。
生物质原料经料斗15、内筒12落到分布锥4上再分散，使其在炉内分布均匀。
本气化炉在工作时呈微负压状态，即由气化炉后的抽风机将可燃气抽出。生物质经料斗进入气化炉的内筒12，在这里生物质由于受热发生干燥及部分干馏。当生物质继续往下运动到达综合反应腔下部，从内筒口落至分布锥4上后均匀分散到四周，而高温CO2则由燃烧腔往上流动，将生物质完全地干馏并与碳化后的料粒发生闪速气化反应。干馏所析出的焦油和未反应的碳粒则随气体依次流经综合反应腔内的多个反应单元。由于存在有旋流片9的旋流结构，气流每经过一层反应单元后会以螺旋的方式继续上升，在高温的作用下，使生物热解碳的气化过程和焦油的裂解过程趋于完全。在运行时要时刻关注综合反应腔内安装在各测温接管5的热电偶温度，当气化炉中下部以下的某一热电偶显示的温度值低于900℃时便通入过热水蒸汽以补热，确保综合反应腔的高温氛围。从气化炉上部燃气出口14流出的可燃气体经蒸发器和冷却器冷却后一部分送至可燃气用户，另一部分引回气化炉的燃烧腔。
Claims (3)
1.一种旋流式流化床生物质气化炉，其特征是在气化炉下部有排灰室和燃烧腔；中段的综合反应腔内，有每组由一个炉盘和多块旋流片组成的若干组反应单元，上部有盘管过热器和燃气出口；在气化炉内腔的中心部位有内筒，内筒口的下方有分布锥，上方接内有螺旋推进器的料斗，旋流片固定安装在内筒的外壁上；炉体侧面有燃气回流进气管、多条过热蒸汽进气管和多根测温接管。
2.如权利要求1所述的旋流式流化床生物质气化炉，其特征是同一反应单元内的旋流片以30°-60°的倾角安装在同一水平面上。
3.如权利要求1所述的旋流式流化床生物质气化炉，其特征是炉盘有许多通气孔，旋流片有8-16块。
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