CN204039346U - 低氮生物质可燃气制取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物质热解气化装置，尤其是一种低氮生物质可燃气制取装置。包括载体加热器，载体加热器包括壳体，其中，还包括分切式高效分离器和气动旋流气化炉，所述的载体加热器为蜗壳式载体加热器，壳体的顶部设有封头，壳体内由上至下依次分为载体通道、载体加热室和均风室，载体加热室的底部设有蜗壳体，在蜗壳体的切口处安装有燃烧器，装置在不使用氧气和富氧空气的条件下，可获得低氮、高热值的可燃气体，而且该装置具有单炉产气量大、工艺控制简单可靠、装置制造成本与运行成本低、无酚水产生和焦油含量少的优点，为生物质能的清洁高效利用提供了技术条件。

Description

低氮生物质可燃气制取装置

技术领域

本实用新型涉及生物质热解气化装置，尤其是一种低氮生物质可燃气制取装置。

背景技术

《中华人民共和国可再生能源法》规定，生物质能，是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。国家鼓励生物质能的开发利用，但是生物质如果直接燃烧利用，能源利用效率低，伴生次生污染，把生物质热解气化制取可燃气进行能源利用，具有用途广泛、清洁高效的优点，是生物质能利用的发展方向。在生物质热解气化生产过程中，如果采用氧气或富氧空气气化，可制取高热值可燃气，用于内燃机或燃气轮机发电，但由于空分设备投资和运行成本较高，因此目前生物质热解气化生产过程中一般都采用空气气化。采用空气气化产生的可燃气体中氮气的含量高达42％～57％，可燃气热值低用途受限，可燃气体净化工艺复杂，且伴生水污染。综上所述，现有生物质可燃气制取技术和装置制约了我国生物质能的清洁高效利用和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出了一种低氮生物质可燃气制取装置，该装置在不使用氧气和富氧空气的条件下，可获得低氮、高热值的可燃气体，而且该装置具有单炉产气量大、工艺控制简单可靠、装置制造成本与运行成本低、无酚水产生和焦油含量少的优点，为生物质能的清洁高效利用提供了技术条件。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种低氮生物质可燃气制取装置，包括载体加热器，载体加热器包括壳体，其中，还包括分切式高效分离器和气动旋流气化炉，所述的载体加热器为蜗壳式载体加热器，壳体的顶部设有封头，壳体内由上至下依次分为载体通道、载体加热室和均风室，载体加热室的底部设有蜗壳体，在蜗壳体的切口处安装有燃烧器，均风室的侧壁分别设置出渣口、给风管道和进料口；

封头的下方设有出风口，出风口连接壳体和分切式高效分离器，分切式高效分离器包括外壳体，外壳体的下部连接有锥体，外壳体的顶部设有排风口，外壳体内设有旋风子，旋风子的进气口呈切线状安装，锥体下部依次通过料阀Ⅰ和下料管Ⅰ与气动旋流气化炉连接；

所述气动旋流气化炉包括炉体，炉体顶部设有出气管，炉体内腔上部设有气体除尘器，气体除尘器通过出气管与炉体连接，气体除尘器的内腔为空腔，气体除尘器的下部设有导流锥体，导流锥体的环形外侧设有旋流叶片，炉体的中部与气化原料进料管连接，原料进料管下方的炉体上设有气化剂环形进气管，气化剂环形进气管上安装有喷气嘴，喷气嘴伸入炉体内部，炉体内腔下部设有倾斜状的锥形板，锥形板上设有气化剂进孔，锥形板与炉体之间的空腔为气化剂均压室，炉体的下部连接有气化剂进气管，气化剂进气管与气化剂均压室连通，炉体的底部依次通过料阀Ⅱ和螺旋给料机与蜗壳式载体加热器壳体上的进料口连接。

本实用新型中，根据产气量的需求，所述蜗壳式载体加热器的壳体内可以设置至少一个蜗壳体和对应数量的燃烧器。

进入分切式高效分离器的热载体温度控制在850℃～950℃之间。

所述锥体的下部连接有落料管Ⅰ，落料管Ⅰ的一端与锥体连接，另一端与料阀Ⅰ入口连接。料阀Ⅰ出口通过下料管Ⅰ与气动旋流气化炉连接，料阀Ⅰ上设有至少一个播料风管Ⅰ。

所述外壳体内设有至少二个旋风子，含有载体的气体被分切进入旋风子内，旋风子起到高效分离作用；外壳体内由上至下依次分为汇风室、进风室和集料室，外壳体内设有旋风子，旋风子位于进风室内。

所述气化剂环形进气管上安装有至少两个喷气嘴，喷气嘴与炉体的中心线之间呈15度～25度的倾斜夹角。

所述锥形板上均布有气化剂进孔，气化剂进孔的尺寸为2mm～4mm。

所述炉体的底部通过落料管Ⅱ与料阀Ⅱ入口连接，料阀Ⅱ出口通过下料管Ⅱ与螺旋给料机连接，料阀Ⅱ上设有至少一个播料风管Ⅱ，螺旋给料机与蜗壳式载体加热器壳体上的进料口连接。

所述气体除尘器包括外壳，外壳内腔为空腔，壳体的下部设有导流锥体。

本实用新型的有益效果是：与现有的生物质热解气化装置相比，该低氮生物质可燃气制取装置利用载体的加热和循环，在隔离空气的条件下利用载体热焓使生物质热解气化，在不使用氧气或富氧空气的条件下，可获得低氮、高热值的可燃气体，而且该装置具有单炉产气量大、工艺控制简单可靠、装置制造成本与运行成本低、无酚水产生和焦油含量少的优点，为生物质能的清洁高效利用提供了技术条件。

附图说明

图1为实用新型的主视图；

图2(a)为实施例1中图1的A-A向视图；

图2(b)为实施例2中图1的A-A向视图；

图3为图1的B-B向视图；

图4为图1的C-C向视图。

图中：1蜗壳式载体加热器；2壳体；3耐火材料层；4封头；5载体通道；6载体加热室；7蜗壳体；8燃烧器；9均风室；10出渣口；11给风管道；12进料口；13出风口；14分切式高效分离器；15外壳体；16锥体；17耐火材料层；18汇风室；19进风室；20集料室；21旋风子；22落料管Ⅰ；23料阀Ⅰ；24下料管Ⅰ；25播料风管Ⅰ；26气动旋流气化炉；27炉体；28耐火材料层；29炉体半圆封头；30气体除尘器；31出气管；32外壳；33导流锥体；34旋流叶片；35气化原料进料管；36气化剂环形进气管；37喷气嘴；38锥形板；39气化剂均压室；40气化剂进气管；41落料管Ⅱ；42料阀Ⅱ；43下料管Ⅱ；44螺旋给料机；45播料风管Ⅱ；46排风口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

实施例1

如图1所示，该低氮生物质可燃气制取装置包括蜗壳式载体加热器1、分切式高效分离器14和气动旋流气化炉26。蜗壳式载体加热器1包括呈圆筒状的壳体2，壳体由钢板制成，壳体内表面设有耐火材料层3。壳体2的顶部焊有半圆形封头4，壳体由上至下依次分为载体通道5、载体加热室6和均风室9。壳体的上段为载体通道5，壳体的中部为载体加热室6，载体加热室6的底部设有蜗壳体7，在蜗壳体7的切口处安装有燃烧器8，根据产气量的需求可以设置至少一个蜗壳体7和对应数量的燃烧器8。如图2(a)所示，蜗壳式载体加热器1下部设有一个蜗壳体7，在蜗壳体7的切口处安装有燃烧器8，燃烧器8对应设置一个。壳体的底部设有均风室9，均风室9的侧壁分别设置出渣口10、给风管道11和进料口12。本实用新型中，所述的载体可以采用直径为0～4mm的河沙颗粒、白云石颗粒、石灰石颗粒和灰渣颗粒的混合体，载体由进料口12进入壳体1内，在给风管道11供入的风吹作用下，载体被吹入载体加热室6，载体被燃烧器8沿蜗壳体7喷入的1050℃～1350℃的火焰加热。所述燃烧器8为外购的产成品，燃料可以采用油、燃气或煤粉，蜗壳体7的弧度使燃烧器8喷入的火焰形成高速旋流，热载体的温度通过调整燃烧器8的负荷进行控制，同时给风管道11给入均风室9的风为热风，也可以对载体起到加热作用。在燃烧器8和热风的共同作用下，载体被迅速加热并吹起，吹起的热载体沿载体通道5上升。

半圆形封头4的下方设有出风口13，出风口13起到了连接壳体1和分切式高效分离器14的作用。热载体通过出风口13进入分切式高效分离器14，进入分切式高效分离器14的热载体温度控制在850℃～950℃之间。

所述分切式高效分离器14包括圆筒状的外壳体15，外壳体15用钢板制成，外壳体的下部连接有锥体16，外壳体15和锥体16的内表面均设有耐火材料层17。外壳体15内由上至下依次设有汇风室18、进风室19和集料室20，同时外壳体15内设有旋风子21。锥体16的下部连接有落料管Ⅰ22，落料管Ⅰ22的一端与锥体16连接，另一端与料阀Ⅰ23入口连接。料阀Ⅰ23出口通过下料管Ⅰ24与气动旋流气化炉26连接。料阀Ⅰ23的侧面和底部分别设有播料风管Ⅰ25。

热载体进入分切式高效分离器14后，首先进入进风室19，含载体的气体被置于外壳体15内的旋风子21分切，旋风子21内的热载体在离心力作用下被分离落入集料室20，而净化后的气体进入汇风室18，由分切式高效分离器14顶部的排风口46排出，分离后的热载体经落料管Ⅰ22进入料阀Ⅰ23，在料阀Ⅰ23侧面和底部的播料风管Ⅰ25吹入的气化剂作用下，使热载体进入下料管Ⅰ24，并经下料管Ⅰ24进入气动旋流气化炉26。如图3所示，外壳体15内设有四个旋风子21，旋风子21的进气口成切线状安装，含有载体的气体被分切进入旋风子21内，形成高效分离作用。

所述气动旋流气化炉26包括圆筒状的炉体27，炉体由钢板制成，炉体的内表面设有耐火材料层28，炉体顶部焊有半圆形封头29。炉体27内腔上部设有气体除尘器30，气体除尘器30通过设置在气动旋流气化炉26顶部的出气管31与炉体27连接，气体除尘器30包括外壳32，外壳32内腔为空腔。壳体32的下部设有导流锥体33，导流锥体33的环形外侧设有旋流叶片34，导流锥体33对可燃气体起到导流作用，旋流叶片34可以使气体产生高速旋转。炉体27的中部设有气化原料进料管35，原料进料管35下方的炉体27上设有气化剂环形进气管36，气化剂环形进气管36上安装有两个或多个喷气嘴37，如图4所示，气化剂环形进气管36上安装有四个喷气嘴37，喷气嘴37伸入炉体27内，喷气嘴37与炉体27的中心线之间呈一定的倾斜夹角。气化剂由喷气嘴37喷入炉体27内，并在倾斜夹角作用下形成气动旋流。炉体27内腔下部设有倾斜状的锥形板38，锥形板38上均布有尺寸为2mm～4mm的气化剂进孔，锥形板38与炉体27之间的空腔为气化剂均压室39。炉体27的下部连接有气化剂进气管40，气化剂进气管40与气化剂均压室39连接。炉体27的底部通过落料管Ⅱ41与料阀Ⅱ42入口连接；料阀Ⅱ42出口通过下料管Ⅱ43与螺旋给料机44连接，料阀Ⅱ42的底面和侧面分别设有播料风管Ⅱ45。螺旋给料机44与蜗壳式载体加热器1壳体上的进料口12连接。

本实用新型的工作过程如下所述：载体由进料口12进入壳体1内，在给风管道11供入的热风作用下，载体被吹入载体加热室6，载体被燃烧器8沿蜗壳体7喷入的1050℃～1350℃的火焰加热，蜗壳体7的弧度使燃烧器8喷入的火焰形成高速旋流，载体被迅速加热并吹起，吹起的热载体沿载体通道5上升。热载体通过出风口13进入分切式高效分离器14后，含载体的气体被置于外壳体15内的旋风子21分切，旋风子21内的热载体在离心力作用下被分离落入集料室20，净化后的气体进入汇风室18，通过分切式高效分离器14顶部的排风口46排出，分离后的热载体经落料管Ⅰ22进入料阀Ⅰ23，在料阀Ⅰ23侧面和底部的播料风管Ⅰ25吹入的气化剂作用下，使热载体进入下料管Ⅰ24，并经下料管Ⅰ24进入气动旋流气化炉26。颗粒尺寸被粉碎至不大于12mm的生物质气化原料，由气化原料进料管35进入炉体27内，在气化剂环形进气管36上安装的喷气嘴37喷出的气化剂高速气流的作用下，气化原料与热载体形成旋流，充分进行接触混合，并迅速被热解气化。含有半焦的灰渣落在锥形板38内，气化剂通过气化剂进气管40进入气化剂均压室39，并通过锥形板38上的气化剂进孔鼓入炉体27内，使半焦得以继续气化并且降温和向下流动；可燃气体沿炉体27上升，进入气体除尘器30后首先被导流锥体33导流，并由旋流叶片34使气体产生高速旋转，在离心力作用下，粉尘甩至气体除尘器30的外壳32内壁上，并溢出外壳，在导流锥体33和旋流叶片34的共同作用下，气体除尘器的中心区域形成风眼，可燃气体被净化，净化后的可燃气通过出气管31从炉体27内排出，经进一步净化处理后进行利用；生物质灰渣和载体通过落料管Ⅱ41进入料阀Ⅱ42，在料阀Ⅱ42侧面和底部播料风管Ⅱ45吹入的气化剂作用下，使载体和灰渣从下料管Ⅱ43落下进入螺旋给料机44，由进料口12进入蜗壳式载体加热器1，载体重新投入新一轮的加热和循环，灰渣通过出渣口10定时排出。

本实用新型中所采用的气化剂为蒸汽。

实施例2

与实施例1不同的是：如图2(b)所示，蜗壳式载体加热器1下部设有四个蜗壳体7，在蜗壳体7的切口处分别对应安装有燃烧器8，燃烧器8为四个。

其它同实施例1。

Claims (9)

1.一种低氮生物质可燃气制取装置，包括载体加热器，载体加热器包括壳体(2)，其特征在于：还包括分切式高效分离器(14)和气动旋流气化炉(26)，所述的载体加热器(1)为蜗壳式载体加热器(1)，壳体(2)的顶部设有封头(4)，壳体内由上至下依次分为载体通道(5)、载体加热室(6)和均风室(9)，载体加热室(6)的底部设有蜗壳体(7)，在蜗壳体(7)的切口处安装有燃烧器(8)，均风室(9)的侧壁分别设置出渣口(10)、给风管道(11)和进料口(12)；

封头(4)的下方设有出风口(13)，出风口(13)连接壳体(2)和分切式高效分离器(14)，分切式高效分离器(14)包括外壳体(15)，外壳体的下部连接有锥体(16)，外壳体(15)的顶部设有排风口(46)，外壳体(15)内设有旋风子(21)，旋风子(21)的进气口呈切线状安装，锥体(16)下部依次通过料阀Ⅰ(23)和下料管Ⅰ(24)与气动旋流气化炉(26)连接；

所述气动旋流气化炉(26)包括炉体(27)，炉体顶部设有出气管(31)，炉体(27)内腔上部设有气体除尘器(30)，气体除尘器(30)通过出气管(31)与炉体(27)连接，气体除尘器(30)的内腔为空腔，气体除尘器(30)的下部设有导流锥体(33)，导流锥体(33)的环形外侧设有旋流叶片(34)，炉体(27)的中部与气化原料进料管(35)连接，原料进料管(35)下方的炉体(27)上设有气化剂环形进气管(36)，气化剂环形进气管(36)上安装有喷气嘴(37)，喷气嘴(37)伸入炉体(27)内，炉体(27)内腔下部设有倾斜状的锥形板(38)，锥形板(38)上设有气化剂进孔，锥形板(38)与炉体(27)之间的空腔为气化剂均压室(39)，炉体(27)的下部连接有气化剂进气管(40)，气化剂进气管(40)与气化剂均压室(39)连通，炉体(27)的底部依次通过料阀Ⅱ(42)和螺旋给料机(44)与蜗壳式载体加热器(1)壳体上的进料口(12)连接。

2.根据权利要求1所述的低氮生物质可燃气制取装置，其特征在于：所述蜗壳式载体加热器的壳体(2)内设置至少一个蜗壳体(7)和与蜗壳体对应的燃烧器(8)。

3.根据权利要求1所述的低氮生物质可燃气制取装置，其特征在于：进入分切式高效分离器(14)的热载体温度为850℃～950℃。

4.根据权利要求1所述的低氮生物质可燃气制取装置，其特征在于：所述外壳体(15)内设有至少二个旋风子(21)，外壳体(15)内由上至下依次分为汇风室(18)、进风室(19)和集料室(20)，外壳体(15)内设有旋风子(21)，旋风子(21)位于进风室(19)内。

5.根据权利要求1或4所述的低氮生物质可燃气制取装置，其特征在于：所述锥体(16)的下部连接有落料管Ⅰ(22)，落料管Ⅰ(22)的一端与锥体(16)连接，另一端与料阀Ⅰ(23)入口连接，料阀Ⅰ(23)出口通过下料管Ⅰ(24)与气动旋流气化炉(26)连接，料阀Ⅰ(23)上设有至少一个播料风管Ⅰ(25)。

6.根据权利要求1所述的低氮生物质可燃气制取装置，其特征在于：所述气化剂环形进气管(36)上安装有至少两个喷气嘴(37)，喷气嘴(37)与炉体(27)的中心线之间呈倾斜夹角。

7.根据权利要求1所述的低氮生物质可燃气制取装置，其特征在于：所述锥形板(38)上均布有气化剂进孔，气化剂进孔的尺寸为2mm～4mm。

8.根据权利要求1所述的低氮生物质可燃气制取装置，其特征在于：所述炉体(27)的底部通过落料管Ⅱ(41)与料阀Ⅱ(42)入口连接，料阀Ⅱ(42)出口通过下料管Ⅱ(43)与螺旋给料机(44)连接，料阀Ⅱ(42)上设有至少一个播料风管Ⅱ(45)，螺旋给料机(44)与蜗壳式载体加热器(1)壳体上的进料口(12)连接。

9.根据权利要求1所述的低氮生物质可燃气制取装置，其特征在于：所述气体除尘器(30)包括外壳(32)，外壳(32)内腔为空腔，壳体(32)的下部设有导流锥体(33)。