CN203999518U - 生物质液态排渣气化炉 - Google Patents

Abstract

一种生物质液态排渣气化炉，包括炉体，炉体内腔自上而下依次分为炉体净空区、炉体气化区和炉体排渣区，所述炉体净空区顶部设置有合成气出口，所述炉体净空区侧壁设置有生物质给料口，所述炉体气化区侧壁设置有气化剂入口，所述炉体排渣区侧壁设置有外部热源接口，所述炉体排渣区底部设置有液态渣出口，所述液态渣出口上面设置有多孔底板，所述液态渣出口侧壁外接有高温喷枪，所述液态渣出口下面设置有激冷室，所述激冷室侧壁外接有进水管，所述激冷室底部形成有渣水池，所述渣水池下方设置有捞渣机。本实用新型可解决气化炉排渣困难、跑气、漏气、窜火的问题，实现生物质燃料的高温气化及炉体底部顺利排渣。

Description

生物质液态排渣气化炉

技术领域

本实用新型属于生物质燃料气化领域，具体地指一种生物质液态排渣气化炉。

背景技术

在能源转换利用过程中，将可燃物所含的化学能通过燃烧、气化等方式转化为蒸汽、燃气、电能等二次能源，是人类利用能源的一种主要形式。随着可利用一次资源的逐渐短缺以及对环保要求的提高，新的技术工艺不断涌现，一些低热值的燃料也逐步被利用，包括煤矸石、农林废弃物、城市垃圾等，特别是在生物质气化领域，当前，在生物质燃料的利用领域常用炉型有固定床、流化床两种炉型，这两种炉型都存在气化温度低、燃料转化率低和合成气焦油含量大等缺点。

目前国内外能有效利用的生物质气化工艺处于初步阶段，而成熟可行的生物质气化工艺为外部热源高温气化工艺，它具有炉内反应温度高、燃料转化率高、成分好、操作简单可控、稳定性好的显著特点，但同时由于生物质燃料特性复杂，且生物质燃料种类繁多，在常规外热源气化工艺过程中，不可避免的会存在操作过程中炉内温度波动，局部受热不均，操作调整不及时，会存在燃料结渣、熔渣凝固等事故，严重时直接影响停炉。该工艺由于外热源的存在需要进行液态排渣。

对于常规固定床或流化床生物质气化炉一般采用固态排渣方式，而对于具有外热源的高温气化工艺，气化反应温度高达1300℃以上，反应温度超过了大部分灰分的软化温度，灰渣则出现熔聚现象，固态排渣不易采用，为突破炉内高温气化的瓶颈，液态排渣是生物质高温气化炉排渣的必然趋势，而常规从侧面液态排高温渣的方式，存在劳动强度大、排渣工具在高温下消耗量大以及跑气、漏气、窜火、不易机械化的难题，因而具有经济性差及运行性差两方面缺点。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种生物质液态排渣气化炉，用于解决液态排渣气化炉排渣困难、跑气、漏气、窜火的难题，实现生物质燃料的高温气化及顺利排渣。

为实现上述目的，本实用新型所设计的生物质液态排渣气化炉，包括炉体，其特殊之处在于，所述炉体内腔自上而下依次分为炉体净空区、炉体气化区和炉体排渣区，所述炉体净空区顶部设置有合成气出口，所述炉体净空区侧壁设置有生物质给料口，所述炉体气化区侧壁设置有气化剂入口，所述炉体排渣区侧壁设置有外部热源接口，所述炉体排渣区底部设置有液态渣出口，所述液态渣出口上面设置有多孔底板，所述液态渣出口侧壁外接有高温喷枪，所述液态渣出口下面设置有激冷室，所述激冷室侧壁外接有进水管，所述激冷室底部形成有渣水池，所述渣水池下方设置有捞渣机。

作为优选方案，所述炉体排渣区底部呈倒锥形结构，其锥面与水平面的夹角为20～80°，其锥面上设置有紧急排渣通道，以保证排渣通畅。

作为优选方案，所述紧急排渣通道至少设置有4个，沿圆周方向均匀分布，每个紧急排渣通道的直径为20～80mm，实现紧急状况下生物质熔渣的顺利排出，实现气化炉快速顺行的目的，确保气化炉长期稳定运行。

进一步地，所述液态渣出口的直径为炉体的直径的1/10～2/5，便于生物质熔渣顺利流下。

进一步地，所述气化剂入口至少设置有2层，每层气化剂入口数量为8～16个，沿圆周方向均匀分布，且每个气化剂入口相对于水平面的倾斜角度为10～30°，这样有利于炉内物料流场分布，利于炉体内物料的充分反应。

进一步地，所述生物质给料口设置有1～4个，一个以上的生物质给料口沿圆周方向均匀分布，以保证进料均匀。

更进一步地，所述炉体为膜式水冷壁结构、耐火材料砌筑结构、带水冷套的嵌砖结构中的一种或其组合。这样可降低高温熔渣对炉体的侵蚀影响，延长使用寿命。

更进一步地，所述多孔底板为高强度耐火材料砌筑结构或水冷孔栅结构中的一种。这样可降低高温熔渣对多孔底板的侵蚀影响，延长使用寿命。

更进一步地，所述多孔底板的孔隙率为30～50%、孔径大小为10～30mm，从而避免生物质燃料堵塞孔隙以及孔隙太少排渣不及时的问题。

更进一步地，所述外部热源接口为等离子加热接口、微波加热接口、激光加热接口、太阳能聚焦接口中的一种，所述外部热源接口呈水平或倾斜向下布置，其与水平面的夹角为0～60°。通过外部热源接口接入等离子、微波、激光、太阳聚焦等能产生高温的热源，以保证底部温度不低于1300℃，这样在外部热源的高温作用可促使生物质熔渣由多孔底板流下，有利于炉内物料流场分布，利于气化炉顺行。另外外部热源通过外部热源接口进入炉体内，部分高温热能进入炉体排渣区，为炉体排渣区提供足够的反应热，生物质燃料可燃成分与残焦物质在炉体底部高温区进行剧烈反应，也生成部分高品质合成气。

本实用新型的优点在于：通过在炉体底部设置多孔底板、高温喷枪和激冷室，能迅速将生物质熔渣引出气化炉，在激冷室内进行冷却、固化、储存，并配合捞渣机机械化操作，能顺利实现在高温下从炉体底部向下排出液态渣，炉体底部不堵渣，使气化炉稳定运行时间长；通过设置紧急排渣通道，在紧急情况下，紧急排渣操作方便、可靠，对炉体损伤小，气化炉转顺行时间短；通过采用外部热源辅助高温气化，保证了底部温度不低于1300℃，从而保证了气化炉汽化温度高、冷煤气效率高，合成气中不含焦油；另外设置多个气化剂入口使得风口分层均匀配风，实现了生物质燃料的高效气化，且炉型简单，燃料适应性强，操作方便，同时进一步解决液态排渣气化炉排渣困难、跑气、漏气、窜火的难题。

附图说明

图1为一种生物质液态排渣气化炉的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

如图1所示，本实用新型所设计的生物质液态排渣气化炉，包括炉体，且炉体16为膜式水冷壁结构、耐火材料砌筑结构、带水冷套的嵌砖结构中的一种或其组合。炉体16内腔自上而下依次分为炉体净空区11、炉体气化区1和炉体排渣区12。炉体净空区11顶部设置有合成气出口9，炉体净空区11侧壁设置有生物质给料口13，该生物质给料口13设置有1～4个且沿炉体净空区11的圆周方向均匀分布；炉体气化区1侧壁设置有气化剂入口10，并且，气化剂入口10至少设置有2层，每层气化剂入口10数量为8～16个，沿圆周方向均匀分布，且每个气化剂入口10相对于水平面的倾斜角度为10～30°；炉体排渣区12底部呈倒锥形结构，其锥面与水平面的夹角为20～80°，其锥面上设置有紧急排渣通道4，该紧急排渣通道4设置有4个且沿圆周方向均匀分布，每个紧急排渣通道4的直径为20～80mm。炉体排渣区12侧壁还设置有外部热源接口2，外部热源接口2为等离子加热接口、微波加热接口、激光加热接口、太阳能聚焦接口中的一种，所述外部热源接口2呈水平或倾斜向下布置，其与水平面的夹角为0～60°，炉体排渣区12底部设置有液态渣出口14，该液态渣出口14的直径为炉体16的直径的1/10～2/5，液态渣出口14上面设置有多孔底板3，该多孔底板3为高强度耐火材料砌筑结构或水冷孔栅结构中的一种，并且该多孔底板3的孔隙率为30～50%、孔径大小为10～30mm。此外，液态渣出口14侧壁外接有高温喷枪5，液态渣出口14下面设置有激冷室6，激冷室6侧壁外接有进水管15，激冷室6底部形成有渣水池7，渣水池7下方设置有捞渣机8。

气化炉正常运行过程中，生物质燃料由生物质给料口13送入炉体16内，生物质燃料下行，在外部热源及气化剂的作用下，生物质燃料在高温下迅速气化，反应活性低的组分，特别是生物质残焦逐步下行进入炉体16底部。气化剂可以使用空气、氧气、蒸汽、二氧化碳气体等，通过气化剂入口10引入气化剂，确保炉体气化区1传热传质速率均匀稳定，实现高品质合成气的制取。

严格控制炉体16底部温度在1300℃以上，外部热源通过外部热源接口2进入炉体16内，部分高温热能进入炉体排渣区12，为炉体排渣区12提供足够的反应热，生物质燃料可燃成分与残焦物质在炉体16底部高温区域进行剧烈反应，也生成部分高品质合成气，而燃料灰分则在1500～1700℃高温下形成液态熔渣，熔渣逐步通过多孔底板3流入激冷室6中，激冷室6底部所具有的一定的储存容积将多孔底板3流下的熔渣汇聚并形成渣水池7，熔渣断续的形成并逐步在渣水池7中冷却固化，在一段排渣周期内，通过捞渣机8排出炉外，熔渣脱水后厂区处理。

由于多孔底板3的存在，生物质熔渣形成后，由于外部热源高温作用必然会由多孔底板3流下，不会在炉体排渣区12底部形成聚集，不会受反应热、燃料直径及液态渣出口14大小的约束，因而可以采用大直径液态渣出口14，因而能避免燃料堵塞孔隙及孔隙太少排渣不及时的难题，同时，多孔底板3底部布置有高温喷枪5来保证底部生成的熔渣能不断的从炉体排渣区12底部流下，当监视到炉体16底部压力增加时，说明炉体16底部排渣不畅，此时可开启高温喷枪5及时提高炉体16底部温度，增加熔渣流动性，避免熔渣凝固、板结，确保气化炉稳定运行。

同时，当炉体16底部区域温度失稳时，必须加大或减少外部热源来确保底部温度回稳，当出现外部热源设施故障，没有外部热源供给的紧急情况时，炉体排渣区12内温度会逐步降低，必然会导致熔渣没有足够的过热温度，流动性变差，不易从多孔底板3中流出，甚至会出现冻结而导致底板凝固，当外部热源恢复正常后，可采用紧急排渣通道4，来实现外部热源高温区域附近熔渣的排除，在外部热源的作用下，新的熔渣将通过紧急排渣通道4逐步排除，热量会逐步向炉体16底部多孔底板3处扩展，最终实现将多孔底板3上堵塞的熔渣完全熔化而排出的作用，实现气化炉快速顺行的目的，确保气化炉长期稳定运行。这样就避免了在常规气化炉使用时，由于侧壁排渣孔已经被熔渣冻结，冻结体积大，因而恢复过程非常困难的问题。

炉体16采用水冷壁结构或耐高温、耐侵蚀的耐火材料砌筑而成或采用带水冷套的嵌砖结构，以此降低高温熔渣对炉体底部的侵蚀影响，延长使用寿命。多孔底板采用高强耐高温、耐侵蚀的耐火材料砌筑而成或水冷嵌砖（孔栅）结构。其中，外部热源接口2处采用多种热源形式，包括等离子、微波、激光、太阳聚焦等能产生高温的热源形式，外部热源的供应保证底部温度不低于1300℃。

Claims (10)

1.一种生物质液态排渣气化炉，包括炉体（16），其特征在于：所述炉体（16）内腔自上而下依次分为炉体净空区（11）、炉体气化区（1）和炉体排渣区（12），所述炉体净空区（11）顶部设置有合成气出口（9），所述炉体净空区（11）侧壁设置有生物质给料口（13），所述炉体气化区（1）侧壁设置有气化剂入口（10），所述炉体排渣区（12）侧壁设置有外部热源接口（2），所述炉体排渣区（12）底部设置有液态渣出口（14），所述液态渣出口（14）上面设置有多孔底板（3），所述液态渣出口（14）侧壁外接有高温喷枪（5），所述液态渣出口（14）下面设置有激冷室（6），所述激冷室（6）侧壁外接有进水管（15），所述激冷室（6）底部形成有渣水池（7），所述渣水池（7）下方设置有捞渣机（8）。

2.根据权利要求1所述的生物质液态排渣气化炉，其特征在于：所述炉体排渣区（12）底部呈倒锥形结构，其锥面与水平面的夹角为20～80°，其锥面上设置有紧急排渣通道（4）。

3.根据权利要求2所述的生物质液态排渣气化炉，其特征在于：所述紧急排渣通道（4）至少设置有4个，沿圆周方向均匀分布，每个紧急排渣通道（4）的直径为20～80mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的生物质液态排渣气化炉，其特征在于：所述液态渣出口（14）的直径为炉体（16）的直径的1/10～2/5。

5.根据权利要求1或2或3所述的生物质液态排渣气化炉，其特征在于：所述气化剂入口（10）至少设置有2层，每层气化剂入口（10）数量为8～16个，沿圆周方向均匀分布，且每个气化剂入口（10）相对于水平面的倾斜角度为10～30°。

6.根据权利要求1或2或3所述的生物质液态排渣气化炉，其特征在于：所述生物质给料口（13）设置有1～4个，一个以上的生物质给料口（13）沿圆周方向均匀分布。

7.根据权利要求1或2或3所述的生物质液态排渣气化炉，其特征在于：所述炉体（16）为膜式水冷壁结构、耐火材料砌筑结构、带水冷套的嵌砖结构中的一种或其组合。

8.根据权利要求1或2或3所述的生物质液态排渣气化炉，其特征在于：所述多孔底板（3）为高强度耐火材料砌筑结构或水冷孔栅结构中的一种。

9.根据权利要求8所述的生物质液态排渣气化炉，其特征在于：所述多孔底板（3）的孔隙率为30～50%、孔径大小为10～30mm。

10.根据权利要求1或2或3所述的生物质液态排渣气化炉，其特征在于：所述外部热源接口（2）为等离子加热接口、微波加热接口、激光加热接口、太阳能聚焦接口中的一种，所述外部热源接口（2）呈水平或倾斜向下布置，其与水平面的夹角为0～60°。