CN217600667U - 一种秸秆气化制气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种秸秆气化制气系统，包括抓草机、破碎机、压块机、两段制气炉、一级电捕焦油器、间冷器、空喷塔、洗涤塔、二级电捕焦油器及脱硫塔；本实用新型采用固定床两段炉作为制气炉，并配备合理的煤气净化工艺，实现了以秸秆为原料采用气化方式稳定生产燃气；工艺流程简单，气化效率高，气化强度大，煤气净化工艺先进合理，系统开停工灵活，生产运行稳定可靠，易于实施。

Description

一种秸秆气化制气系统

技术领域

本实用新型涉及生物质处理技术领域，尤其涉及一种秸秆气化制气系统。

背景技术

我国是一个农业大国，每年农作物秸秆产量达数亿吨，而大量的秸秆没有得到有效利用。开发利用以农作物秸秆为代表的生物质资源，对于保护环境、优化能源结构、缓解化石能源供应压力等具有重要意义。

利用秸秆为原料生产可燃气体，用于发电、供暖，或作为工业用或民用燃料，是实现秸秆有效利用的一种良好途径。以秸秆为原料生产燃气的工艺方法，主要有厌氧发酵、热解、气化等三种方式，其中厌氧发酵工艺能够生产沼气，工艺较成熟，但存在产气效率低、装置占地大、投资高、开停工不方便等缺陷和不足。热解制气工艺目前仍处于理论研究和试验阶段，应用于生产还存在技术难题；而气化制气工艺在国内已有个别企业应用，其采用固定床一段炉作为制气炉，模拟现有的发生炉煤制气生产工艺，利用秸秆为原料生产出可燃气体，但在生产过程中也存在诸多问题与不足，如产气率低、煤气净化工艺不合理、焦油和水难于分离、设备腐蚀严重等，难于实现连续稳定生产，不适合大规模发展和应用。

发明内容

本实用新型提供了一种秸秆气化制气系统，采用固定床两段炉作为制气炉，并配备合理的煤气净化工艺，实现了以秸秆为原料采用气化方式稳定生产燃气；工艺流程简单，气化效率高，气化强度大，煤气净化工艺先进合理，系统开停工灵活，生产运行稳定可靠，易于实施。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种秸秆气化制气系统，包括抓草机、破碎机、压块机、两段制气炉、一级电捕焦油器、间冷器、空喷塔、洗涤塔、二级电捕焦油器及脱硫塔；所述抓草机、破碎机、压块机依次首尾连接，压块机的出料口与两段制气炉的进料口相接；两段制气炉自上而下依次设有干馏段、气化段及出灰装置，干馏段的顶部设上煤气出口通过上煤气管道依次连接一级电捕焦油器及间冷器；气化段的顶部一侧设下煤气出口，通过下煤气管道依次连接空喷塔及洗涤塔；间冷器的煤气出口、洗涤塔的煤气出口通过混合煤气管道依次连接二级电捕焦油器及脱硫塔。

所述两段制气炉的气化段外侧设有环形水夹套，环形水夹套的上部设汽水混合物出口、下部设软水入口，汽水混合物出口及软水入口分别通过管道与汽包的底部连接，汽包的顶部设有外来软水入口及蒸汽出口，蒸汽出口通过蒸汽管道与两段制气炉底部的气化剂入口连接，蒸汽管道上设空气入口连接空气鼓风机出口管。

所述两段制气炉的上煤气出口与一级电捕焦油器下部的煤气入口连接，一级电捕焦油器顶部的煤气出口与间冷器顶部的煤气入口连接；一级电捕焦油器底部设焦油出口与油封槽一连接；间冷器的下部设煤气出口；间冷器为横管式间冷器，下部设净环水给水接管，上部设净环水回水接管，底部设水封槽及煤气冷凝液出口。

所述两段制气炉的下煤气出口与空喷塔下部的煤气入口连接，空喷塔的上部设煤气出口与洗涤塔下部的煤气入口连接；空喷塔内部为空腔结构，上部设喷头一通过浊环水给水管道一连接浊环水系统，底部设水封槽通过浊环水回水管道一连接浊环水系统；洗涤塔内装有若干层填料，每层填料的上方均设有喷头二，喷头二通过浊环水给水管道二连接浊环水系统，洗涤塔的底部设水封槽通过浊环水回水管道二连接浊环水系统，洗涤塔的上部设煤气出口。

所述二级电捕焦油器的顶部设煤气出口与煤气排送机的入口连接，煤气排送机的出口与脱硫塔下部的煤气入口连接；二级电捕焦油器的底部设焦油出口与油封槽二连接；脱硫塔内装有若干层脱硫剂，脱硫塔的上部设有煤气出口。

所述一级电捕焦油器及二级电捕焦油器的内部结构为蜂窝式结构或管式结构。

所述浊环水系统包括循环水池、过滤装置、循环水泵及晾水塔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)由农场收集来的秸秆，经抓草、破碎和压块之后，即可作为气化制气的原料，原料处理过程简单方便；

2)采用两段制气炉制气，原料秸秆在炉内气化前先进行干馏，脱除其中的焦油，有利于提高气化强度和产气率；

3)采用两段制气炉制气，分别生产出含焦油较多、温度较低的上煤气以及含尘较多、温度较高的下煤气，然后针对两种不同性质的煤气分别采用对应的煤气净化和冷却工艺，净化、冷却效率高，冷却水易处理；

4)两段制气炉的气化段外侧设有环形水夹套，用于回收气化过程中产生的热量并产生蒸汽，蒸汽用作制气所需要的气化剂，有利于节能增效；

5)生产工艺流程简单，系统开停工灵活，生产运行稳定可靠，易于实施。

附图说明

图1是本实用新型所述一种秸秆气化制气系统的结构示意图。

图中：1.两段制气炉 2.一级电捕焦油器 3.间冷器 4.空喷塔 5.洗涤塔 6.二级电捕焦油器 7.煤气排送机 8.脱硫塔 9.汽包 10.空气鼓风机 11.抓草机 12.破碎机 13.压块机 14.浊环水系统 15.油封槽一 16.油封槽二

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述一种秸秆气化制气系统，包括抓草机11、破碎机12、压块机13、两段制气炉1、一级电捕焦油器2、间冷器3、空喷塔4、洗涤塔5、二级电捕焦油器6及脱硫塔8；所述抓草机11、破碎机12、压块机13依次首尾连接，压块机13的出料口与两段制气炉1的进料口相接；两段制气炉1自上而下依次设有干馏段、气化段及出灰装置，干馏段的顶部设上煤气出口通过上煤气管道依次连接一级电捕焦油器2及间冷器3；气化段的顶部一侧设下煤气出口，通过下煤气管道依次连接空喷塔4及洗涤塔5；间冷器3的煤气出口、洗涤塔5的煤气出口通过混合煤气管道依次连接二级电捕焦油器6及脱硫塔8。

所述两段制气炉1的气化段外侧设有环形水夹套，环形水夹套的上部设汽水混合物出口、下部设软水入口，汽水混合物出口及软水入口分别通过管道与汽包9的底部连接，汽包9的顶部设有外来软水入口及蒸汽出口，蒸汽出口通过蒸汽管道与两段制气炉1底部的气化剂入口连接，蒸汽管道上设空气入口连接空气鼓风机10出口管。

所述两段制气炉1的上煤气出口与一级电捕焦油器2下部的煤气入口连接，一级电捕焦油器2顶部的煤气出口与间冷器3顶部的煤气入口连接；一级电捕焦油器2底部设焦油出口与油封槽一15连接；间冷器3的下部设煤气出口；间冷器3为横管式间冷器，下部设净环水给水接管，上部设净环水回水接管，底部设水封槽及煤气冷凝液出口。

所述两段制气炉1的下煤气出口与空喷塔4下部的煤气入口连接，空喷塔4的上部设煤气出口与洗涤塔5下部的煤气入口连接；空喷塔4内部为空腔结构，上部设喷头一通过浊环水给水管道一连接浊环水系统14，底部设水封槽一通过浊环水回水管道一连接浊环水系统14；洗涤塔5内装有若干层填料，每层填料的上方均设有喷头二，喷头二通过浊环水给水管道二连接浊环水系统14，洗涤塔5的底部设水封槽通过浊环水回水管道二连接浊环水系统14；洗涤塔5的上部设煤气出口。

所述二级电捕焦油器6的顶部设煤气出口与煤气排送机7的入口连接，煤气排送机7的出口与脱硫塔8下部的煤气入口连接；二级电捕焦油器6的底部设焦油出口与油封槽二16连接；脱硫塔8内装有若干层脱硫剂，脱硫塔8的上部设有煤气出口。

所述一级电捕焦油器2及二级电捕焦油器6的内部结构为蜂窝式结构或管式结构。

所述浊环水系统14包括循环水池、过滤装置、循环水泵及晾水塔。

本实用新型所述一种的秸秆气化制气系统的工艺过程如下：

1)原料秸秆先由压块机13加工成大小均匀的秸秆球体；

2)两段制气炉1通过出灰装置的运转排出灰渣，同时炉内的料层缓慢下降；炉顶加入的秸秆球体在下降过程中先经过干馏段，在此与下部气化段来的高温煤气通过炉内耐火砖砌体间接传热，秸秆球体内水分蒸发的同时实现干馏，释放出的焦油物质随干馏气从上部排出，即为上煤气；干馏后的秸秆球体成为半焦进入气化段，与炉底进入的气化剂接触发生气化反应，生成的煤气即为下煤气；气化反应后的灰渣通过出灰装置从炉底排出；

3)两段制气炉1的上煤气出口温度为110～130℃，自一级电捕焦油器2下部进入后向上运动，在高压电场的作用下脱除其中的焦油，从一级电捕焦油器2上部流出的上煤气自间冷器3上部进入并向下运动，与自下而上逆向流动的净环水间接换热，被冷却至30～40℃的上煤气从间冷器3下部煤气出口流出；

4)两段制气炉1的下煤气出口温度为450～550℃，自空喷塔4下部进入并向上运动，被从上向下喷洒的浊环水冷却并除去大部分灰尘，降至65～70℃的下煤气从空喷塔4上部煤气出口流出；

5)从空喷塔4出来的下煤气自洗涤塔5下部进入后向上运动，与从上向下喷洒的浊环水在填料表面进行传质传热，被降温并进一步除去灰尘，温度降至30～40℃的下煤气从洗涤塔5上部的煤气出口流出；

6)从间冷器3流出的上煤气与自洗涤塔5流出的下煤气通过混合煤气管道汇合后，自二级电捕焦油器6的下部进入并向上运动，在高压电场的作用下进一步脱除煤气中残存的焦油和灰尘；从二级电捕焦油器6上部煤气出口流出的煤气由煤气排送机7加压后，自脱硫塔8下部进入，与脱硫剂接触脱硫，经冷却、净化后的净煤气从脱硫塔8上部排出，送往用户或气柜储存；

7)空喷塔4及洗涤塔5下部排出的浊环水，经对应水封槽后自流至浊环水系统14的循环水池，经过滤、除渣后，用循环水泵送至晾水塔降温冷却，最后送回空喷塔4及洗涤塔5循环使用；

8)上煤气经间冷器3降温后析出的冷凝液再经油水分离后得到焦油，与一级电捕焦油器2、二级电捕焦油器6捕集下来的焦油一起外售；

9)两段制气炉1炉底排出的灰渣作为炭基肥外售。

所述破碎机12将原料秸秆破碎、切割成长度为15～25mm的秸秆小段；压块机13边喷水边将秸秆小段压制成直径为30～60mm的秸秆球体。

所述脱硫塔8采用干法脱硫工艺，脱硫剂为氧化铁或活性炭。

原料秸秆在进入两段制气炉1之前先由压块机13加工成大小均匀的秸秆球体，秸秆球体堆积后相互之间存在一定的间隙，因此两段制气炉1内堆积的料层存在一定的空隙，有利于在制气过程中减小气体流动的阻力，提高制气炉的气化强度。

两段制气炉1的制气部分分为上、下两段，下部的气化段炉体内为空腔结构，上部的干馏段炉体内衬有可供气体流动的耐火砖砌体。

两段制气炉1上段流出的上煤气含焦油量较多，基本不含尘，出口温度约110～130℃，采用一级电捕焦油器2脱除焦油，采用间冷器3冷却。两段制气炉1下段流出的下煤气含尘量较多，基本不含焦油，出口温度约500℃，采用空喷塔4冷却同时除去大部分灰尘，采用洗涤塔5进一步降温并除尘。上煤气与下煤气汇合后进入二级电捕焦油器6，进一步脱除煤气中残存的焦油和灰尘，然后由煤气排送机7加压送入脱硫塔8脱硫，最终经冷却、净化后的合格煤气从脱硫塔8排出，送往用户或气柜储存；

空喷塔4及洗涤塔5下部排出的循环水，因与含尘量较大的下煤气直接接触，成为浊环水，经水封槽自流至浊环水系统的循环水池，经过滤、除渣后，用循环水泵送至晾水塔降温冷却，最后送回至空喷塔4及洗涤塔5循环使用。

上煤气经间冷器3降温后析出的冷凝液中含有少量的焦油，经过油水分离后得到的焦油，与一级电捕焦油器2、二级电捕焦油器6捕集下来的焦油一起收集后外售。

以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

【实施例】

本实施例中，秸秆气化制气系统包括两段制气炉1、一级电捕焦油器2、间冷器3、空喷塔4、洗涤塔5、二级电捕焦油器6、煤气排送机7、脱硫塔8、抓草机11、破碎机12及压块机13。

两段制气炉1的制气部分分为上、下两段，上段为干馏段，设有上煤气出口，下段为气化段，设有下煤气出口；两段制气炉1的顶部设有料仓，抓草机11、破碎机12、压块机13依次连接，破碎机12用于将原料秸秆破碎、切割成长度20mm的秸秆小段，压块机13向切碎后的秸秆小段喷入适量的水，并将其压制成直径为30～60mm的秸秆球体。压块机13的出料口与料仓的进料口通过给料输送装置连接。两段制气炉1的底部设有出灰装置。

两段制气炉1在气化段的外侧设有环形水夹套，环形水夹套的上部、下部分别设有汽水混合物出口及软水入口，通过管道与汽包9的底部连接。汽包9的顶部设外来软水入口及蒸汽出口，与蒸汽出口相连的管道与空气鼓风机10出口管汇合后连接两段制气炉1底部的气化剂入口。

两段制气炉1的上煤气出口与一级电捕焦油器2下部的煤气入口连接，一级电捕焦油器2的顶部设煤气出口与间冷器3上部的煤气入口连接，一级电捕焦油器2底部的焦油出口与油封槽一15连接。

间冷器3的下部设煤气出口与二级电捕焦油器6下部的煤气入口连接，间冷器3为横管式间冷器，下部设有净环水给水接管，上部设有净环水回水接管，底部设水封槽及煤气冷凝液出口。

两段制气炉1的下煤气出口与空喷塔4下部的煤气入口连接，空喷塔4的上部设煤气出口与洗涤塔5下部的煤气入口连接。空喷塔4的内部为空腔结构，上部设喷头一与浊环水系统14连接，底部设有水封槽，水封槽与浊环水系统14连接；浊环水系统14包括依次连接的循环水池、过滤装置、循环水泵及晾水塔。

洗涤塔5内装有若干层填料，每层填料的上方分别设有喷头二与浊环水系统14连接，洗涤塔5上部的煤气出口管与间冷器3下部煤气出口管合并后连接二级电捕焦油器6下部的煤气入口；洗涤塔5的底部设有水封槽，水封槽与浊环水系统14连接。

二级电捕焦油器6的顶部设煤气出口与煤气排送机7入口连接，煤气排送机7出口与脱硫塔8下部的煤气入口连接；脱硫塔8内装有若干层脱硫剂，脱硫塔8上部设煤气出口。本实施例中，脱硫塔8采用干法脱硫工艺，脱硫剂为氧化铁。

本实施例中，一级电捕焦油器2及二级电捕焦油器6的内部结构均为蜂窝式结构。

本实施例中，空喷塔4出口煤气温度被浊环水喷洒冷却至65～70℃，洗涤塔5出口煤气温度被浊环水冷却至约35℃，间冷器3出口煤气被净环水冷却至约35℃。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种秸秆气化制气系统，其特征在于，包括抓草机、破碎机、压块机、两段制气炉、一级电捕焦油器、间冷器、空喷塔、洗涤塔、二级电捕焦油器及脱硫塔；所述抓草机、破碎机、压块机依次首尾连接，压块机的出料口与两段制气炉的进料口相接；两段制气炉自上而下依次设有干馏段、气化段及出灰装置，干馏段的顶部设上煤气出口通过上煤气管道依次连接一级电捕焦油器及间冷器；气化段的顶部一侧设下煤气出口，通过下煤气管道依次连接空喷塔及洗涤塔；间冷器的煤气出口、洗涤塔的煤气出口通过混合煤气管道依次连接二级电捕焦油器及脱硫塔。

2.根据权利要求1所述的一种秸秆气化制气系统，其特征在于，所述两段制气炉的气化段外侧设有环形水夹套，环形水夹套的上部设汽水混合物出口、下部设软水入口，汽水混合物出口及软水入口分别通过管道与汽包的底部连接，汽包的顶部设有外来软水入口及蒸汽出口，蒸汽出口通过蒸汽管道与两段制气炉底部的气化剂入口连接，蒸汽管道上设空气入口连接空气鼓风机出口管。

3.根据权利要求1所述的一种秸秆气化制气系统，其特征在于，所述两段制气炉的上煤气出口与一级电捕焦油器下部的煤气入口连接，一级电捕焦油器顶部的煤气出口与间冷器顶部的煤气入口连接；一级电捕焦油器底部设焦油出口与油封槽一连接；间冷器的下部设煤气出口；间冷器为横管式间冷器，下部设净环水给水接管，上部设净环水回水接管，底部设水封槽及煤气冷凝液出口。

4.根据权利要求1所述的一种秸秆气化制气系统，其特征在于，所述两段制气炉的下煤气出口与空喷塔下部的煤气入口连接，空喷塔的上部设煤气出口与洗涤塔下部的煤气入口连接；空喷塔内部为空腔结构，上部设喷头一通过浊环水给水管道一连接浊环水系统，底部设水封槽通过浊环水回水管道一连接浊环水系统；洗涤塔内装有若干层填料，每层填料的上方均设有喷头二，喷头二通过浊环水给水管道二连接浊环水系统，洗涤塔的底部设水封槽通过浊环水回水管道二连接浊环水系统，洗涤塔的上部设煤气出口。

5.根据权利要求1所述的一种秸秆气化制气系统，其特征在于，所述二级电捕焦油器的顶部设煤气出口与煤气排送机的入口连接，煤气排送机的出口与脱硫塔下部的煤气入口连接；二级电捕焦油器的底部设焦油出口与油封槽二连接；脱硫塔内装有若干层脱硫剂，脱硫塔的上部设有煤气出口。

6.根据权利要求1所述的一种秸秆气化制气系统，其特征在于，所述一级电捕焦油器及二级电捕焦油器的内部结构为蜂窝式结构或管式结构。

7.根据权利要求4所述的一种秸秆气化制气系统，其特征在于，所述浊环水系统包括循环水池、过滤装置、循环水泵及晾水塔。

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