專利名稱：可方便調控溫度的生物質氣化方法及其設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物質氣化技術，特別為一種可方便調控溫度的 生物質氣化方法及其設備。 技術背景生物質能是地球上幾乎到處都有的一種潔凈的可再生能源，是人 類賴以生存的主要能源之一，目前全世界每年由光合作用生成的生物 質，僅有1%左右被作為能源利用。隨著全球的能源危機越來越嚴重， 對生物質能的有效利用，特別是對農(nóng)林廢棄物的充分利用也顯得越來 越重要。生物質氣化是生物質能高層次利用的良好途徑，氣化技術是指利 用空氣中氧氣、含氧物質或水蒸汽作為氣化劑，將生物質中的碳等有 機質轉化成可燃氣體的過程。生物質氣化要通過氣化爐完成，其應過 程很復雜，隨著氣化爐的類型、工藝流程、反應條件、氣化劑種類、 原料的性質和粉碎粒度等條件的不同，其反應過程也不相同，常用的 氣化爐有固定床生物質氣化爐和流化床生物質氣化爐，在固定床氣化 爐中根據(jù)氣化劑進口及生物質氣出口的相對位置不同又分為上吸式 固定床氣化爐、下吸式固定床氣化爐、橫吸式固定床氣化爐等；而流 化床生物質氣化爐又分為單流化床氣化爐、循環(huán)流化床氣化爐、雙流 化床氣化爐等。現(xiàn)有的固定床及流化床氣化爐中，在氣化內(nèi)腔的周圍 均設置耐火層及保溫層，用來維持氣化爐的高溫條件，對爐內(nèi)的反應
溫度等控制相對較難。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術的上述缺陷而提供一種可 方便調控溫度的生物質氣化方法及其設備。本發(fā)明的目的通過以下技術解決方案來實現(xiàn)一種可方便調控溫度的生物質氣化方法，它包括填料、密封，點 火、氣化、清理步驟，其特征在于在氣化步驟中，氣化爐出口生物質氣溫度小于200°C。一種可方便調控溫度的生物質氣化裝置，它包括有氣化爐體， 其特征在于所述的氣化爐體的爐壁內(nèi)膽外設有冷卻層，冷卻層上設有 冷卻液的進口與出口，在冷卻層內(nèi)設有冷卻液。本發(fā)明的目的還可通過以下技術解決措施來進一步實現(xiàn)-前述的一種可方便調控溫度的生物質氣化方法，其中所述的冷卻液溫度為40-35(TC之間。前述的一種可方便調控溫度的生物質氣化裝置，其中所述的冷 卻層為液冷夾層或管狀排布液冷壁。前述的一種可方便調控溫度的生物質氣化裝置，其中所述的管 狀排布液冷壁的管狀截面為圓形，多邊形或曲形。前述的一種可方便調控溫度的生物質氣化裝置，其中所述的冷 卻液進口與出口的設置在夾層內(nèi)或液冷壁內(nèi)的液體全部參于循環(huán)而 無死角的位置處。前述的一種可方便調控溫度的生物質氣化裝置，其中所述的進
液口和出液口為多個。前述的一種可方便調控溫度的生物質氣化裝置，其中所述的冷 卻層的外面設有保溫層。本發(fā)明中采用新型的氣化爐傳熱溫控結構，即在氣化爐的內(nèi)腔 周圍設置液冷式夾層或多種截面形狀的管狀水冷壁，對氣化爐內(nèi)的反 應溫度等進行控制，同時也控制了氣化爐出口的生物質氣的溫度，氣化爐出口的生物質氣的溫度低于20(TC。這樣的結構不但能將氣化反 應的余熱加以利用，同時可以有效地控制氣化爐內(nèi)的反應溫度等參 數(shù)，同時可以控制氣化爐出口的生物質氣的溫度，并能有效改善生物 質氣的品質。本發(fā)明的目的、優(yōu)點、和特點，將通過下面優(yōu)先實施例的非限制 性說明進行圖示和解釋，這些實施例是參照附圖僅作為例子給出的。


圖l為本發(fā)明的結構示意2為本發(fā)明為上吸式固定床氣化爐的結構示意圖。 圖3為本發(fā)明為下吸式固定床氣化爐的結構示意圖。 圖4為本發(fā)明為橫吸式固定床氣化爐的結構示意圖。 圖5為本發(fā)明為單流化床氣化爐的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1-5所示，本發(fā)明一種可方便調控溫度的生物質氣化方法， 它包括填料、密封，點火、氣化、清理步驟，在氣化步驟中，氣化爐 出口 l生物質氣2溫度小于2(XTC。其裝置包括有氣化爐體7，氣化爐體7的爐壁內(nèi)膽外設有冷卻層5，冷卻層5上設有冷卻液的進口 8 與出口 9，在冷卻層5內(nèi)設有冷卻液3，所述的冷卻液3溫度為40-350 。C之間。冷卻層5可為液冷夾層或管狀排布液冷壁。冷卻液3可以循 環(huán)使用，出爐體的冷卻液經(jīng)換熱器13換熱至一定溫度后再由循環(huán)泵 14輸送至氣化爐內(nèi)進行冷卻，在冷卻層外設有保溫層12。 實施例一對于固定床式氣化爐，如圖2-圖4所示，它包括填料、密封， 點火、氣化、清理等步驟先將己進行切碎加工等預處理的生物質 11放入爐7內(nèi)，堆放應保持均勻并保持一定的堆積密度，既不能過 于緊密而影響料層的透氣性，又不能過于松弛使料層出現(xiàn)空穴。 一般 填料后頂部留有爐內(nèi)高度的1/4到1/5的空間，以便于生物質氣出口 1溫度等的控制；在填料后，對加料口 10等進行密封，以防止生物 質漏出爐外造成危險，同時也防止外部空氣漏入爐內(nèi)引起爐內(nèi)爆炸等 事故。經(jīng)密封檢驗合格后，便可通過專用的氣體點火器或其它形式的 點火器或加熱器，使爐內(nèi)的生物質達到能夠氣化的溫度，開始通入氣 化劑4，常用的氣化劑4有空氣、氧氣等，即開始氣化反應，產(chǎn)生生 物質氣2，在進行氣化反應的過程中，所述的冷卻層5液冷夾層，在 液冷夾層5內(nèi)通入液體，如水、導熱媒等，根據(jù)對液體的流量及循環(huán) 溫度的控制，可以移出氣化爐內(nèi)部的熱量，使氣化爐內(nèi)的反應溫度下 降，也可以導入熱量，將熱量傳入氣化爐內(nèi)，以滿足氣化反應的要求。 所述的冷卻液進口 8與出口 9的設置在液冷夾層5內(nèi)的液體全部參于 循環(huán)而無死角的位置處。也可根據(jù)氣化爐尺寸的大小不同設置多個進 液口 8和多個出液口 9，并在液冷夾層5的液體聯(lián)箱管等部位設置液 體導流裝置，所述的液體導流裝置為在液體流道里設置導流葉片，導 流管及其它能夠控制液體流量分布的結構和裝置。以保證液體在夾層 內(nèi)流動速度及溫度比較均勻，有利于爐溫的控制。確保爐體夾層的液 體溫度均勻從而也保持爐內(nèi)溫度的均勻。以夾層液體為水為例，在控 制液冷夾層5內(nèi)水溫為40。C的情況下，可以控制氣化爐出口的生物 質氣溫度18CTC。系統(tǒng)附產(chǎn)品為4(TC的熱水；在控制液冷夾層5內(nèi)水 溫為8(TC的情況下，可以控制氣化爐出口的生物質氣溫度18(TC。系 統(tǒng)附產(chǎn)品為8(TC的熱水；在控制液冷夾層5內(nèi)水溫高于IO(TC的情況 下，可以控制氣化爐出口的生物質氣溫度20(TC。系統(tǒng)附產(chǎn)品為熱水 和蒸汽6;通過對氣化爐的反應熱的收集，提高了整個氣化系統(tǒng)的熱 效率。產(chǎn)生的生物質氣通過頂部的生物質氣出口導出氣化爐進入下道 工序。等爐內(nèi)物料全部氣化完畢，氣化反應終止，停止通入氣化劑并 打開氣化爐加料口等，對爐內(nèi)進行清理，并準備下一爐的裝填料。 實施例二對于流化床式氣化爐，如圖5所示，經(jīng)過切碎加工的生物質料在 流化床下部加料口通過螺旋加料器送入爐內(nèi)，從流化床底部鼓入的氣 化劑(一般為空氣)，向上吹動細碎的生物質料并在爐內(nèi)形成沸騰狀， 經(jīng)爐內(nèi)點火后，物料在床內(nèi)邊流動翻騰，邊燃燒氣化，產(chǎn)生的生物質 氣經(jīng)一定的分離除塵措施后通過管道送出爐外，分離產(chǎn)生的灰份殘滓 等也通過一定的輸送裝置連續(xù)不斷地排送出爐外。流化床是連續(xù)的生 產(chǎn)過程，下部不斷地進料與鼓風，上部生物質氣便源源不斷地從出口
送出。在氣化步驟中，所述的冷卻層5為管狀排布液冷壁，所述的管 狀排布液冷壁的管狀截面為圓形，多邊形或曲形。所述的冷卻液進口8與出口 9的設置在水冷壁內(nèi)的液體全部參于循環(huán)而無死角的位置 處。也可根據(jù)氣化爐尺寸的大小不同設置多個進液口和多個出液口， 并在管狀液冷壁的液體聯(lián)箱管等部位設置液體導流裝置，所述的液體 導流裝置為在液體流道里設置導流葉片，導流管及其它能夠控制液體 流量分布的結構和裝置。以保證液體在液冷壁內(nèi)流動速度及溫度比較 均勻，有利于爐溫的控制。確保爐體管狀液冷壁的液體溫度均勻從而 也保持爐內(nèi)溫度的均勻。在管狀液冷壁內(nèi)通入液體，如水、導熱媒等， 根據(jù)對液體的流量及循環(huán)溫度的控制，可以移出氣化爐內(nèi)部的熱量， 使氣化爐內(nèi)的反應溫度下降，也可以導入熱量，將熱量傳入氣化爐內(nèi)， 以滿足氣化反應的要求。以管狀液冷壁液體為導熱媒為例，在控制管 狀液冷壁內(nèi)導熱媒溫度為15(TC的情況下，可以控制氣化爐出口的生 物質氣溫度180°C。在控制管狀液冷壁內(nèi)導熱媒溫度為25(TC的情況 下，可以控制氣化爐出口的生物質氣溫度17(TC。在控制管狀液冷壁 內(nèi)水溫為35(TC的情況下，可以控制氣化爐出口的生物質氣溫度 20(TC。通過對氣化爐的反應熱的收集，提高了整個氣化系統(tǒng)的熱效 率。通過對管狀液冷壁內(nèi)導熱媒的工藝參數(shù)進行調節(jié)來實現(xiàn)對氣爐內(nèi) 氣化溫度等參數(shù)的控制，同時控制氣化爐生物質氣的出口溫度等參 數(shù)，當氣化爐內(nèi)溫度過高時，可以補充冷液體進入循環(huán)液體或強化循 環(huán)液體的冷卻，使參與液冷壁的液體溫度降低，同時增加循環(huán)液體的 流動速度，這樣冷液體就能從氣化爐中帶走更多的熱量，使爐溫降低，
同時也降低了冷卻生物質部分的爐壁的溫度，強化了對已生成的生物 質氣的冷卻，使生物質氣的出口溫度下降；反之，為了提高氣化爐內(nèi) 的溫度，可以提高液冷壁內(nèi)流體的溫度，減慢流動速度，這樣就減少 從氣化爐取走熱量，使氣化爐的溫度升高，同時生物質氣出口的溫度 也會提高。本說明附圖5中對于流化床氣化爐的夾層液冷結構，僅給 出了單流化床的例，對于其它形式的流化床氣化爐，也同樣可以采用 本發(fā)明的夾層液冷結構，對流化床的運行參數(shù)進行調控。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同 替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種可方便調控溫度的生物質氣化方法，它包括填料、密封，點火、氣化、清理步驟，其特征在于在氣化步驟中，氣化爐出口生物質氣溫度小于200℃。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種可方便調控溫度的生物質氣化方 法，其特征在于所述的冷卻液溫度為40-35(TC之間。
3. —種可方便調控溫度的生物質氣化裝置，它包括有氣化爐 體，其特征在于所述的氣化爐體的爐壁內(nèi)膽外設有冷卻層，冷卻層上 設有冷卻液的進口與出口，在冷卻層內(nèi)設有冷卻液。
4. 根據(jù)權利要求3所述的一種可方便調控溫度的生物質氣化裝 置，其特征在于所述的冷卻層為液冷夾層或管狀排布液冷壁。
5. 根據(jù)權利要求4所述的一種可方便調控溫度的生物質氣化裝 置，其特征在于所述的管狀排布液冷壁的管狀截面為圓形，多邊形或 曲形。
6. 根據(jù)權利要求3所述的一種可方便調控溫度的生物質氣化裝 置，其特征在于所述的冷卻液進口與出口的設置在夾層內(nèi)或液冷壁內(nèi) 的液體全部參于循環(huán)而無死角的位置處。
7. 根據(jù)權利要求6所述的一種可方便調控溫度的生物質氣化裝 置，其特征在于所述的進液口和出液口為多個。
8. 根據(jù)權利要求3所述的一種可方便調控溫度的生物質氣化裝 置，其特征在于在冷卻層的外面設有保溫層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物質氣化技術，特別為一種可方便調控溫度的生物質氣化方法及其設備。本發(fā)明的方法，它包括填料、密封，點火、氣化、清理步驟，在氣化步驟中，氣化爐出口生物質氣溫度小于200℃。其裝置包括有氣化爐體，氣化爐體的爐壁內(nèi)膽外設有冷卻層，冷卻層上設有冷卻液的進口與出口，在冷卻層內(nèi)設有冷卻液3，所述的冷卻液溫度為40-350℃之間。冷卻液可以循環(huán)使用，出爐體的冷卻液經(jīng)換熱器換熱至一定溫度后再由循環(huán)泵輸送至氣化爐內(nèi)進行冷卻。這樣的結構和方法不但能將氣化反應的余熱加以利用，同時可以有效地控制氣化爐內(nèi)的反應溫度等參數(shù)，同時可以控制氣化爐出口的生物質氣的溫度，并能有效改善生物質氣的品質。
文檔編號C10B53/02GK101148593SQ20061009639
公開日2008年3月26日 申請日期2006年9月22日 優(yōu)先權日2006年9月22日
發(fā)明者尹伯岑 申請人:朱躍釗;尹伯岑