CN2252813Y

CN2252813Y - 载体循环生物质热解气化装置

Info

Publication number: CN2252813Y
Application number: CN 96209381
Authority: CN
Inventors: 姚建中; 王风鸣; 李佑楚; 刘淑娟; 韩铠; 王峰; 李桂兰; 米文生
Original assignee: Institute of Chemical Metallurgy CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2006-05-16

Abstract

本实用新型属生物质热解气化装置，具体是载体循环生物质热解气化装置。组装在一个炉壳内的气化器和燃烧器下部通过物流控制机构连接，燃烧器的顶部装有分离机构，该机构的下端安装热砂下料管，接至气化器侧壁的中部，其上侧壁设有烟气排出口，气化器上部煤气出口与旋风分离器入口连接，旋风分离器的下料管接至气化器侧壁。组合式的结构使散热面积小，热损失低，热效率高，能从生物质中高效获得中热值煤气。构件磨损小，装置能长期稳定工作。

Description

载体循环生物质热解气化装置

本实用新型属生物质热解气化装置，特别涉及的是载体循环生物质热解气化装置。

根据供热方式不同，现有生物质热解气化炉主要分直接传热传质和间接供热两类。间接供热的生物质气化炉有；通过壁传热供热的回转炉、流化炉试验装置；气体循环供热装置；固体热载体循环流化床气化装置等。这些气化装置可获得中热值煤气，但多数仍在试验阶段。与本实用新型最接近的技术有美国Ohio的Battelle-Columbus试验室正在研制的一种生物质气化炉(见图1)。这套装置的结构特点是两个独立分开的反应器，气固混合物均在炉外进行放风分离。在一个被蒸汽(309)流化和夹带的气化器(302)里，生物质(301)和循环热沙(307)在床底部混合、传热、气化、气固混合物流出炉顶后在炉外的旋风分离器(303)分离，中热值煤气(305)经换热后进一步净化得到产品净煤气，分离下来的生物质半焦和载体沙(308)一起加入燃烧器(306)下部，在那里与从底部鼓入的空气(310)混合、燃烧、升温，出炉的气固混合物也在炉外旋风器(304)中分离，被加热的载体砂(307)重又进入气化器(302)下部，继续循环工作。在国内，经检索尚未有采用载体循环技术进行生物质气化的装置。另一方面，在固体载体中，以砂子为载体的高浓度气固混合物，在高线速下磨损能力很强，即使用耐热不锈钢制旋风分离器筒体，只用几个小时就可能磨穿器壁，影响长期运转。因此，现有相似技术存在明显不足，如：分体构造，散热面很大，热损失较大；高浓度气固混合物的器壁磨损难以避免；操作比较麻烦等。

本实用新型的目的是设计一种能输送和分离热载体的构件，它们能将气化器和燃烧器紧凑组装在一起，使该装置能从生物质中高效地获得中热值煤气，并减少构件磨损，达到长期稳定工作。

本实用新型的目的是这样实现的：设计一种载体循环生物质气化装置，主要由气化器(2)、燃烧器(9)、旋风分离器(6)、加料器(3)组成，装置内有热载体，加料器(3)位于气化器(2)的侧壁，气化器(2)下端装有气化器分布斗(1)，其上端面是气体分布板(11)，燃烧器(8)下部装有空气进风斗(10)，其上端面是空气分布板(16)，组装在一个炉壳内的气化器和燃烧器下部通过一个可以使气化器中载体和未反应的生物质半焦以浓相方式流向燃烧器的物流控制机构(9)连接，燃烧器的顶部装有可使载体与燃烧烟气分离的分离机构(7)，分离机构的下端安装热砂下料管(5)，热砂下料管的下口接至气化器侧壁的中部，热砂下料管上装有调节阀(4)，分离机构的上侧壁设有烟气排出口(13)，气化器上部煤气出口与旋风分离器(6)入口连接，旋风分离器的下料管(12)接至气化器侧壁。

连接气化器和燃烧器下部的物流控制机构是安装在气化器气体分布板(11)上方的一个双锥V型阀(9)，它由左右两个紧贴的V型方锥体组成，中间有隔板，隔板上部是通道，每个锥体下方各有一个侧孔分别和气化器、燃烧器相通。

燃烧器顶部的分离机构是折流式惯性分离器(7)，在分离器顶部靠近气流入口处设有挡体(14)，挡体的侧壁与气流入口(15)的壁面垂直，挡体的下端与呈斜面的内壁间有通道。

热载体可以是普通的河砂、镁砂，也可以是符合粒度要求的石灰石，白云石等固体介质。

本实用新型的优点是：

1.本实用新型设计了一种新型物料输送控制构件和一种物料分离构件。这两种构件从气化器、燃烧器的下部和上部将两个反应器紧凑组装在一个炉壳内，可用耐火混凝土整体浇筑而成。紧凑的组合式结构，使散热面积减少，热损失降低，系统自身的热量就可充分利用，因此热效率高，能从生物质中高效获得中热值煤气。

2.物料输送控制构件采用双锥V型阀，既保证了热载体颗粒从气化器以浓相送入燃烧器，又可制止气固混合物倒流，避免了燃烧器中气体倒窜入气化器，实现了气化和燃烧气流的安全分流，提高了气化器出口煤气的浓度。

3.物料分离构件设计的是折流式的惯性分离器，具有惯性分离和重力沉降双重作用。这种结构流体流速低阻力小，因有气垫层保护，对器壁的磨损也小，气固分离效率高，满足了载体循环的要求，因此使本装置能长期稳定工作。

4.根据本实用新型的构思，制造了一台载体循环的热解气化炉，并进行了多次的运转。该装置实现了热载体砂的循环流动和多种生物质的热解气化，操作连续稳定。以木屑为原料进行的气化，获得了热值为10.9-12.9MJ/Nm³的煤气，产气量超过83Nm³/h，气化效率大于62.8％，炭转化率大于74％，这套装置所产煤气的热值是一般直接空气气化炉的2-2.5倍。与国外的类似载体循环制中热值煤气气化炉试验结果相比碳转化率要高5-15个百分点。且经过累计约500小时的连续运转，V型阀工作正常，气固分离效果较好，未发现明显的磨蚀现象。

附图1.现有技术的结构示意图

附图2.载体循环生物质热解气化装置示意图

附图3.双锥V型阀剖面图

附图4.双锥V型阀A向侧视图

以下通过实施例和附图对本实用新型作进一步介绍。

根据本实用新型的构思，设计了一台载体循环生物质热解气化炉，其结构如图2所示。气化器截面呈方形470×470mm，高约3.5米，燃烧器截面200×200mm，高4.9米。燃烧器顶部装有可使载体与燃烧烟气分离的折流式惯性分离器7，位于气化器和燃烧器下部的物流控制机构是一个双锥V型阀9。调节阀用滑阀4代替。生物质采用木屑，每小时加入95公斤。从加料器3进入气化器2与从滑阀4控制流入的循环热砂混合，并被从分布斗1经气体分布板11进入的蒸汽或蒸汽与空气混合物所流化，发生热解气化，产生的粗煤气流出气化器后进入旋风分离器6，进行气固分离。粗煤气流出去进一步净化，少量生物质半焦从旋风分离器6的下降管12处返回气化器。气化器里被稍微冷却的载体砂和大量半焦以浓相通过双锥V形阀9进入燃烧器8，在那里与从进风斗10经过空气分布板16进入的空气混合燃烧，载体砂被重新加热，半焦基本上被烧尽，燃烧尾气和已再热的载体砂在折流式惯性分离器7中分离，尾气经换热后放空，灼热的载体砂通过热砂下料管5经滑阀4控制，再一次进入气化器2，如此继续循环。载体用普通河砂，平均粒径0.28mm。气化器煤气线速0.6m/s，燃烧器烟气线速4-5m/s。气化器下部通入蒸汽52公斤/h，空气19Nm³/h，得干煤气83Nm³/h，热值为12.9MJ/Nm³，气化效率到62.8％，碳转化率74.2％。设备循环运转良好。

由于筛选了合适的载体砂粒度，和规定了适宜的气化器和燃烧器操作气速，既使生物质原料在气化器内保持良好的鼓泡流态化状态，又使绝大部分载体砂和未反应的半焦只能从V阀以浓相方式流向燃烧器下部。而热解气化生成的煤气，从气化器上部出口进入旋风分离器，其中只有极少量夹带的细焦粉在此分离，并返回气化炉，因半焦是疏松的炭质粉粒，硬度很小，因此减轻了对器壁的磨损。在快速流态化燃烧器内，载体砂和半焦全部随空气并流向上，一边燃烧，一边被加热，到达燃烧器顶却时，半焦大部分被烧尽，载体砂已经被加热到要求的温度。当气固混合物从燃烧器的上部流出进入折流式惯性分离器时，由于挡体的侧壁与气流入口15的壁面垂直，在挡体的作用下，使气固混合物被迫向下流动，在重力作用下，部分粗粒首先沉降后沿斜面向下滑动，存留在气体中的部分颗粒在挡体下端气体拐弯时受离心力作用而甩向斜壁，由于绕过挡体后横截面扩大，上流气体线速变小，又有一些细粉被沉降分离，在多重作用下达到高效分离的目的。所选择的循环载体砂在此分离器中几乎全部从气流中分出，落入下料管内，再经滑阀流入气化器中部，供生物质气化器用热。

图3、图4示出双锥V形阀剖面和其A向侧视图。双锥V型阀由左右两个紧贴的V型方锥体组成，中间有隔板91，隔板上部是通道，该阀在气化器和燃烧器的下部、气体分布板11的上面，将二者连接到一起，每个锥体的下方各有一个侧孔92、93分别和气化器、燃烧器相通，气化器中被气流挟持的载体砂和大量半焦从92侧孔进入后由隔板上部通道流过。因为是V型阀，隔板横截面逐渐扩大，使气速不断降低，混合物空隙度变小，密度增加，形成移动式浓相稳定上移，在V形阀顶端的转折抑制了气体的短路，随后在另一侧V型方锥体中下移，再从93侧孔进入燃烧器8。

实施例2

设备与载体与例1相同，木屑加料率为86Kg/h，气化炉通蒸汽39Kg/h，空气33Nm³/h，得干煤气102.8Nm³/h，热值为11.87MJ/Nm³，气化效率63.7％，碳转化率78.5％，整套设备运转良好。

Claims

1.一种载体循环生物质气化装置，主要由气化器(2)、燃烧器(8)、旋风分离器(6)、加料器(3)组成，装置内有热载体，加料器(3)位于气化器(2)的侧壁，气化器(2)下端装有气化器分布斗(1)，其上端面是气体分布板(11)，燃烧器(8)下部装有空气进风斗(10)，其上端面是空气分布板(16)，其特征在于：组装在一个炉壳内的气化器和燃烧器下部通过一个物流控制机构(9)连接，燃烧器的顶部装有分离机构(7)，分离机构的下端安装热砂下料管(5)，热砂下料管的下口接至气化器侧壁的中部，热砂下料管上装有调节阀(4)，分离机构的上侧壁设有烟气排出口(13)，气化器上部煤气出口与旋风分离器(6)入口连接，旋风分离器的下料管(12)接至气化器侧壁。

2.根据权利要求1所述的载体循环生物质热解气化装置其特征在于连接气化器和燃烧器下部的物流控制机构是安装在气化器气体分布板(11)上方的一个双锥V型阀(9)，它由左右两个紧贴的V型方锥体组成，中间有隔板，隔板上部是通道，每个锥体下方各有一个侧孔分别和气化器、燃烧器相通。

3.根据权利要求1所述的载体循环生物质热解气化装置，其特征在于燃烧器顶部的分离机构是折流式惯性分离器(7)，在分离器顶部靠近气流入口处设有挡体(14)，挡体的侧壁与气流入口(15)的壁面垂直，挡体的下端与呈斜面的内壁间有通道。

4.根据权利要求1所述的载体循环生物质热解气化装置，其特征在于热载体可以是普通的河砂、镁砂，也可以是符合粒度要求的石灰石，白云石固体介质。