CN204385144U - 生物质气化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物质气化领域，尤其涉及一种生物质气化系统，包括用于对废物进行第一阶段气化反应生成生物质流的第一气化炉，所述第一气化炉包括干燥区、热解区、气化区及燃烧区；和用于吸收第一阶段气化反应后的焦油、碳进行第二阶段气化反应的第二气化炉，所述第二气化炉与所述第一气化炉连接。本实用新型通过设置第二气化炉用于对第一阶段气化反应后的焦油、碳进行第二阶段气化反应，使资源得到了循环利用，节约了资源。

Description

生物质气化系统

技术领域

本实用新型涉及生物质气化领域，尤其涉及一种生物质气化系统。

背景技术

随着能源的短缺，将可再生的生物质转化生产燃料已受到人们的关注。生物质通常包含植物来源的材料，如木材，草，农业和农业废料，粪便，废纸，稻草或稻壳，玉米店，玉米穗轴，高粱秸杆，家禽废弃物，甘蔗渣，花生壳，椰子壳，碎树皮，食品废弃物，城市垃圾和生活垃圾等。

利用生物质作为燃料来源，有助于维持在自然的碳循环，生物质的燃烧一般通过气化炉，现有的气化炉对生物质的气化一般只进行一级处理，对气化后的焦油及碳未作进一步处理，这会造成资源浪费，不利于资源的循环利用。

实用新型内容

为了实现上述目的，本实用新型的一个目的是提供一种生物质气化系统，以解决上述问题。

本实用新型提供了一种生物质气化系统，包括用于对废物进行第一阶段气化反应生成生物质流的第一气化炉，第一气化炉包括干燥区、热解区、气化区及燃烧区；和用于吸收第一阶段气化反应后的焦油、碳进行第二阶段气化反应的第二气化炉，第二气化炉与第一气化炉连接。

进一步，该系统还包括进料料斗，进料料斗与所述第一气化炉连接。

进一步，该第一气化炉内设有用于为干燥区、热解区、气化区及燃烧区提供反应气体及催化剂的第一气体分布器。

进一步，该第二气化炉内设有用于提供反应气体机催化剂的第二气体分 布器。

进一步，该系统还包括排灰装置，排灰装置与第一气化炉连接。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：通过设置第二气化炉用于对第一阶段气化反应后的焦油、碳进行第二阶段气化反应，使资源得到了循环利用，节约了资源。

附图说明

图1是本实用新型生物质气化系统一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参图1所示，图1是本实用新型生物质气化系统一种实施例的结构示意图。

本实施例提供了一种生物质气化系统5，包括用于对废物进行第一阶段气化反应生成生物质流的第一气化炉20，第一气化炉20包括干燥区50、热解区60、气化区70及燃烧区80；和，用于吸收第一阶段气化反应后的焦油、碳进行第二阶段气化反应的第二气化炉90，第二气化炉90与第一气化炉20连接

本实施例通过设置第二气化炉90用于对第一阶段气化反应后的焦油、碳进行第二阶段气化反应，使资源得到了循环利用，节约了资源。

在本实施例中，该系统还包括进料料斗10，进料料斗10与第一气化炉20连接。

在本实施例中，第一气化炉20内设有用于为干燥区50、热解区60、气化区70及燃烧区80提供反应气体及催化剂的第一气体分布器30。

在本实施例中，第二气化炉90内设有用于提供反应气体机催化剂的第二气体分布器100。

在本实施例中，该系统还包括排灰装置40，排灰装置40与第一气化炉20连接。

下面进一步详细描述本系统。

第一阶段气化 

第一气化炉20可以采取回转窑反应器。不同类型的生物质，可以通过进料料斗10进料，进料料斗10可以配备螺旋加料器。氧气和反应气体，蒸汽，二氧化碳可以通过第一气体分布器30在第一气化炉20内进行分布。第一气体分配器30可以包括由固定端板支支撑持的一个或多个固定式管道。在本实施例中，第一气体分配器30可以是任何尺寸和形状的，只要能沿第一气化炉的长度进行气体分布即可。第一气体分配器30用于递送不同量的反应气体及氧气到不同的区域，这些区域可以包括干燥区域50，热解区60，气化区70和燃烧区80。这些区域内的第一气体分配器30可以是均匀的喷射结构，蜂窝结构和/或单个喷射结构。第一气体分布器30可用于提供空气，氮气，氧气，蒸汽和/或二氧化碳。排灰装置40用于排出灰，这种灰一般含有矿物质，非常适合于培育土壤。

第一气化炉20在各个区控制温度梯度进行气化反应，产生的气体一般由H₂，CO，CO₂，N₂，H₂O组成，轻质烃，有机液体，酒精，油，焦油和夹带的固体颗粒物被排除。

在第一气化炉20中，生物质可以经过各种反应。例如，当使用氧作为氧化剂时，反应可以如下：

高温分解

Biomass+Heat→CH₄+CO+CO₂+H₂O+H₂+C+CnHmOp,

其中CnHmOp代表有机氧化物，醇，油和焦油。

气化

CnHmOp+χO₂+(2n-2χ-p)H₂O+Heat→(n-y)CO₂+(2n-2χ-p+m/2-y)H₂+yCO+yH₂O 

其中χ是氧气/燃料的摩尔比；y为CO₂与H₂反应生成CO和H₂O的 摩尔数。

焦炭燃烧

C+O₂→CO₂+Heat

碳蒸汽反应 

C+H₂O+Heat→CO+H₂

氢气燃烧

H₂+1/2O₂→H₂O+Heat

反向反应

C+CO₂+Heat→2CO

水煤气转换 

在本实施例中，CH₄，H₂，H₂O，CO，CO₂，焦炭和各种有机氧化物，醇，油和焦油，可以是统一表示为CnHmOp。

热解过程中不同温度下可产生不同的化合物，这些化合物的数量也是可变的。例如，温和的热解温度和适中的保留时间可产生大量的焦油和油和少量的元素碳，而高的热解温度和短的保留时间可产生大量的CO，CO₂，CH ₄和H₂及少量的有机液体，醇，焦油，油和固体碳(木炭)。

第二阶段气化 

第二气化炉90可采用筒状结构，并配有一个第二气体分布器100，其可以是水平的或垂直的容器。第二气化炉90可用于分解第一气化炉20生成的焦油和油，第二气化炉90还可以提取第一气化炉20中未反应的碳。

送入第气化炉90的含氧气体可以与第气化炉20的气体产物在第二气化炉90进行初始氧化反应，氧化反应产生的热量可以用于气化其余轻质烃，有机氧化物，醇，油，焦油和夹带的颗粒。从第二气化炉90生成的合成气体基本上无碳，油和焦油。

水分，有机氧化物，酒精，油，焦油，夹带的颗粒物质和其他气体混合物可与第二气化炉90中的氧气进行反应，以产生气体，如氢，一氧化碳， 碳的混合物二氧化碳，水蒸汽和氮。反应式如下，其中氧可作为氧化剂来表示：

CnHmOp+χO₂+(2n-2χ-p)H₂O→(n-y)CO₂+(2n-2χ-p+m/2-y)H₂+yCO+yH₂(23)O。

其中χ是氧气/燃料的摩尔比率，y是与H₂反应生成CO和H₂O时，水煤气变换反应的CO₂的摩尔数。

在本实施例中，从第二气化炉90产生的气体产物可通过多种方法进行清洗和利用。例如，热产物气体可以通过一个与该第二气化炉90连接的热气体过滤器除去热产物气体中的颗粒。过滤后，该气体可以供发动机或燃料电池使用以产生电能。该气体还可以用于生成甲醇，乙醇和二甲醚。

在本实施例中，第二气化炉90产生的气体产物还可首先通过间接手段来冷却，例如使用热交换器进行降温。或者，热量可以通过与其它液体间接来进行降温。

另外，上述冷却气体，过滤后，还可通过水煤气变换催化剂调节气体组合物，以使氢气与一氧化碳的比率更符合使用标准。

此外，气体的水分含量，可以通过冷凝除去。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种生物质气化系统，其特征在于，包括用于对废物进行第一阶段气化反应生成生物质流的第一气化炉，所述第一气化炉包括干燥区、热解区、气化区及燃烧区；和，

用于吸收第一阶段气化反应后的焦油、碳进行第二阶段气化反应的第二气化炉，所述第二气化炉与所述第一气化炉连接。

2.根据权利要求1所述的生物质气化系统，其特征在于，还包括进料料斗，所述进料料斗与所述第一气化炉连接。

3.根据权利要求2所述的生物质气化系统，所述第一气化炉内设有用于为所述干燥区、热解区、气化区及燃烧区提供反应气体及催化剂的第一气体分布器。

4.根据权利要求3所述的生物质气化系统，其特征在于，所述第二气化炉内设有用于提供反应气体机催化剂的第二气体分布器。

5.根据权利要求4所述的生物质气化系统，其特征在于，还包括排灰装置，所述排灰装置与所述第一气化炉连接。