專利名稱：一種高溫低焦油生物質氣化裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氣化裝置，具體地說是一種高溫低焦油生物質氣化裝置。
背景技術：
生物質氣化是生物質能源利用的一種重要方式，是使生物質在缺氧的狀態(tài)下，在氣化裝 置中進行部分燃燒反應，產生含甲烷、 一氧化碳和氫氣等成分的混合燃氣。目前，大規(guī)模開 發(fā)應用的生物質氣化方法和裝置主要有上吸式固定床、下吸式固定床、流化床等。這些方法 和裝置在實際應用的時候都普遍存在一個共同問題燃氣中焦油含量高，導致后序單元設備 因焦油堵塞而無法正常運行。針對這一問題，許多學者都提出了一些解決方法，歸納起來也 就是通過一些方式提高氣化反應溫度，加快反應速率，提高焦油轉化率，典型的技術如高溫空氣氣化方法?！豆?jié)能技術》(2004， 22 (123)，第47、9頁)對這種生物質高溫空氣氣化技 術進行了介紹，并指出這種方法具有獨特的優(yōu)越性，如高溫空氣使得氣化反應增強，所需 空氣的量大大減少，這使得到的燃氣熱值明顯提高；焦油含量大大減少；氣化效率高；低過 ?？諝庀禂狄彩沟萌細怏w積減少，縮小了燃氣凈化裝置，大大降低凈化費用；氣化經濟性顯 著提高等等優(yōu)勢；《太陽能學報》(2005， 26 (3)，第391 395頁)介紹了這一種氣化方法所 采用的高溫空氣發(fā)生器，可以看出，提升空氣溫度的熱能來源于煤氣燃燒所產生的熱量。這 種方法確實可以減少氣化混合燃氣中焦油的含量，提高燃氣的熱值，但采用的是外部熱源或 自身產生的燃氣燃燒生產的熱量，犧牲了外部能源并且增加了復雜設備的投資，總體上降低 了生物質能源利用的經濟性；也有一些學者干脆在生物質氣化爐之外又開發(fā)使用一套專門用 于裂解生物質燃氣中焦油的方法及其裝置，如中國專利CN101117589A公開的一種生物質燃 氣焦油裂解方法及裝置，又如中國專利CN101130698A公開的生物質氣焦油高溫裂解方法及 裝置，等等。這些方法和裝置的利用將直接增加生物質氣化成本，并使得氣化工藝復雜，運 行操作繁瑣。發(fā)明內容本發(fā)明提出一種高溫低焦油生物質氣化裝置，以克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，實現(xiàn)生物質 的高效低焦油氣化，并進一步提高燃氣熱值和熱能利用效率。 本發(fā)明解決技術問題采用如下技術方案高溫低焦油生物質氣化裝置，其結構特點是由給料器、氣化爐、焦油催化裂解反應筒和 換熱器依序連接；所述氣化爐由內筒和外筒設置為套筒結構，其間形成有環(huán)形空腔；在內筒 中設置吊裝在爐頂下端面上、與給料器連通的預熱料斗，內筒的部底為儲渣間；以環(huán)形空腔為氣化劑預熱腔，氣化劑進口與環(huán)形空腔連通，環(huán)形空腔的出口是設置在儲渣間側壁上的風 孔；內筒中生成的燃氣通過設置在內筒頂部的燃氣出口通向焦油催化裂解反應筒；通過換熱 器中的換熱介質分別是來自焦油催化裂解反應筒中的生成燃氣和待預熱的冷氣化劑，換熱器 的氣化劑出口與氣化爐中的氣化劑進口連通。 本發(fā)明的結構特點也在于在預熱料斗的出料口下方設置有可旋轉的布料柵板，在預熱料斗的中心設置下料轉軸， 下料轉軸的頂端穿過爐頂并與驅動電機的輸出軸聯(lián)接，下料轉軸的底端與布料柵板固聯(lián)，下 料轉軸的中部固定設置位于預熱料斗中的攪拌葉片；在儲渣間的頂部設置使氣化劑旋轉進入 氣化爐內的布風爐柵。所述的布料柵板上沿徑向設置凸起柵條，相鄰凸起柵條之間的扇形區(qū)域上布有篩孔。 所述布風爐柵為圓盤體，在圓盤體上沿徑向布置使氣化劑通過布風爐柵旋轉進入內筒中 傾斜通道。所述給料器固定設置在爐頂上，其出口位于預熱料斗的上方。 所述預熱氣化劑進口設置在所述環(huán)形空間的頂部或位于外筒的上部。 與已有技術方案相比，本發(fā)明的顯著效果體現(xiàn)在1、 本發(fā)明通過以下三種途徑提高生物質與氣化劑的氣化反應溫度a、 設置耐高溫的內筒與外筒兩層爐膽，加強爐內輻射換熱，減少散熱損失，以此提高 氣化區(qū)的氣化反應溫度；b、 單獨設置一個預熱料斗，并將其置于內筒內的氣化空間的上部，料斗的外壁完全裸 露在內筒中接受爐內換熱，通過氣化熱量的傳遞使生物質在進入氣化空間之前的溫度提高；C、設置換熱器，將氣化劑經過生物質氣化燃氣預熱后再通入到由氣化爐的內筒與外筒 圍成的環(huán)形空間中，通過兩層爐壁的換熱進一步提高其溫度；然后，升溫后的氣化劑進入內 筒底部的儲渣間，與排渣進行逆向混合換熱再一次提高其溫度。這樣通過余熱預熱、環(huán)形空 間和排渣的換熱，使得氣化劑在進入氣化反應空間之前溫度上升到60(TC以上。以上三種途徑使得生物質與氣化劑的反應溫度上升到IOOO'C以上，使本氣化系統(tǒng)具有與高溫空氣氣化法相比較的技術優(yōu)勢，燃氣熱值提高，氣化效率升高，焦油含量大大降低， 更突出的是，本氣化方法無需使用外部熱源或燃燒氣化爐自身產生的燃氣，結構簡單緊湊， 經濟性進一步提高。2、 本發(fā)明在預熱料斗的下方出口處設置布料柵板，預熱后下落至布料柵板上的生物質 在電機的帶動下，旋轉均勻灑落散布在整個內筒氣化空間中；在布風爐柵上沿著徑向設置的多個傾斜通道使得經過多次加熱的氣化劑從爐底以旋轉的方式進入氣化空間，旋轉方向與電 機旋轉方向一致。這種進料方式增強了氣化劑與生物質的擾動，使生物質和氣化劑的氣化反 應發(fā)生在整個爐內氣化空間，使氣化溫度場更均勻，爐內溫度梯度更小，氣化反應增強；同 時，這種生物質旋轉均勻灑落和氣化劑同向旋轉上行的進料方式延長了生物質和氣化劑在氣 化爐內的停留時間，增加氣化反應時間，使氣化反應更加完全。3、本發(fā)明在氣化爐氣化燃氣出口處連接焦油催化裂解反應筒，按焦油催化裂解的常規(guī) 方式在反應筒內罐裝催化劑，如石灰石、石英砂和白云石等天然礦物，使氣化燃氣中含有的 極少量焦油更進一步轉為有效的燃氣成分，徹底減少焦油的含量，生成潔凈的燃氣。


圖l為本發(fā)明結構示意圖。 圖2為本發(fā)明布料柵板俯視結構示意圖。 圖3為本發(fā)明布風爐柵俯視結構示意圖。 圖4為圖3中J-力剖視圖。圖中標號l外筒，2內筒，3預熱料斗，4攪拌葉片，5布料柵板，6傾斜通道，7布風 爐柵，8排渣口， 9風孔，IO儲渣間，ll氣化爐，12連接管道，13下料轉軸，14驅動電機， 15給料器，16星形密封回轉閥，17爐頂，18預熱氣化劑進口， 19焦油催化裂解反應筒、 20換熱器，21催化劑進口， 22催化劑出口， 23冷氣化劑進口， 24氣化劑出口， 25潔凈燃 氣出口。下面通過具體實施方式
，并結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施方式
參見圖l，給料器15、氣化爐ll、焦油催化裂解反應筒19和換熱器20順序連接，其 中，連接氣化爐11和焦油催化裂解反應筒19的連接管道12與氣化爐11的內筒2上端相通。給料器15固定在爐頂17上,給料器下端管道上設置星形密封回轉閥16，星形密封回 轉閥16的出口與預熱料斗3相通。氣化爐ll由內筒2和外筒1設置為套筒結構，其間形成有環(huán)形空腔；在內筒2中，設 置吊裝在爐頂17下端面上、與給料器15連通的預熱料斗3，預熱料頭3出料口的下方設置 可旋轉的布料柵板5，內筒2的部底為儲渣間10;以環(huán)形空腔為氣化劑預熱腔，氣化劑進口 18與環(huán)形空腔連通，氣化劑出口是設置在儲渣間10側壁上的風孔9，儲渣間10的頂部設置 為布風爐柵7，底部有排渣口8;氣化爐中生成的燃氣通過設置在內筒頂部的燃氣出口通向 焦油催化裂解反應筒19。預熱氣化劑進口 18設置在環(huán)形空間的頂部或位于外筒1的上部，預熱氣化劑進口 18為 l一6個，當設置一個以上的預熱氣化劑進口 18時，各預熱氣化劑進口 18沿圓周均布。驅動電機14固定在爐頂17上端面的中心部位；下料轉軸13穿過爐頂17的中心向下插 入到預熱料斗3中，其長度正好穿過預熱料斗3的下出口，上端與驅動電機14聯(lián)接，中間 部位固定攪拌葉片4，下端固定布料柵板5。在焦油催化裂解反應筒19上分別設置催化劑進口 21和催化劑出口 22，催化劑灌裝在 其中。在焦油催化裂解反應筒19的輸出端連接換熱器20，換熱器20上分別設置有冷氣化劑 進口 23、氣化劑出口 24和潔凈燃氣出口 25，通過換熱器20中的換熱介質分別是來自焦油 催化裂解反應筒9中的生物質氣化燃氣和待預熱的冷氣化劑，換熱器20的氣化劑出口 24與 氣化爐1中的氣化劑進口 18連通，在換熱器中20中，利用來自焦油催化裂解反應筒的燃氣 進氣化劑進行預熱。圖2所示，在布料柵板5上沿徑向均勻固定有六根凸起柵條26，相鄰兩柵條26之間的 扇形區(qū)域上布置有篩孔27。如圖3、圖4所示，在布風爐柵7上沿徑向布置六條長形傾斜通道6。 運行時，將生物質通過給料器15輸送到預熱料斗3中，使用星形密封回轉閥16 —方面 可以控制進料的速度，并且可以阻止預熱料斗3中的熱蒸氣逸出。生物質在預熱料斗3中被 驅動電機14帶動的攪拌葉片4旋轉攪拌并升溫，再下落至布料柵板5上，由驅動電機14帶 動旋轉灑落， 一部分生物質從布料柵板5上的篩孔27落下，另一部分被柵條26旋轉驅動沿 著布料柵板5切線方向拋出后下落，通過控制驅動電機14的轉速，使生物質均勻散布在整個 內筒2的氣化空間中；經過換熱器20預熱后的氣化劑通過設在外筒1上的預熱氣化劑進口 18 進入由內筒2和外筒1圍成的環(huán)形空腔，再通過內筒2底部的風孔9進入儲渣間10，然后通 過布風柵板上的傾斜通道6旋轉進入內筒2氣化空間，設置驅動電機14的旋轉方向與該方向 一致；生物質與氣化劑進行充分氣化反應生成的燃氣進入緊接連接在氣化爐ll出口處的焦油 催化裂解反應筒19，通過使用催化劑，如石灰石、石英砂和白云石等天然礦物，使氣化燃氣 中含有的極少量焦油完全轉為有效的燃氣成分，徹底減少焦油的含量，產生潔凈的燃氣。
權利要求
1. 一種高溫低焦油生物質氣化裝置，其特征是由給料器(15)、氣化爐(11)、焦油催化裂解反應筒(19)和換熱器(20)依序連接；所述氣化爐(11)由內筒(2)和外筒(1)設置為套筒結構，其間形成有環(huán)形空腔；在所述內筒(2)中設置吊裝在爐頂(17)下端面上、與給料器(15)連通的預熱料斗(3)，內筒(2)的部底為儲渣間(10)；以所述環(huán)形空腔為氣化劑預熱腔，氣化劑進口(18)與所述環(huán)形空腔連通，環(huán)形空腔的出口是設置在儲渣間(10)側壁上的風孔(9)；內筒(2)中生成的燃氣通過設置在內筒(2)頂部的燃氣出口通向焦油催化裂解反應筒(19)；通過所述換熱器(20)中的換熱介質分別是來自焦油催化裂解反應筒(9)中的生成燃氣和待預熱的冷氣化劑，換熱器(20)的氣化劑出口(24)與氣化爐(11)中的氣化劑進口(18)連通。
2、 根據權利要求1所述的高溫低焦油生物質氣化裝置，其特征是在所述預熱料斗(3) 的出料口下方設置有可旋轉的布料柵板(5)，在預熱料斗(3)的中心設置下料轉軸(13)， 所述下料轉軸(13)的頂端穿過爐頂(17)并與驅動電機(14)的輸出軸聯(lián)接，下料轉軸(13) 的底端與所述布料柵板(5)固聯(lián)，下料轉軸(13)的中部固定設置位于預熱料斗(3)中的 攪拌葉片(4);在所述儲渣間(10)的頂部設置使氣化劑旋轉進入氣化爐內的布風爐柵(7)。
3、 根據權利要求2所述的高溫低焦油生物質氣化裝置，其特征是所述布料柵板(5)上 沿徑向設置凸起柵條(26)，相鄰凸起柵條(26)之間的扇形區(qū)域上 布有篩孔(27)。
4、 根據權利要求2所述的高溫低焦油生物質氣化裝置，其特征是所述布風爐柵(7)為 圓盤體，在圓盤體上沿徑向布置使氣化劑通過布風爐柵(7)旋轉進入內筒(2)中傾斜通道(6)。
5、 根據權利要求1所述的高溫低焦油生物質氣化裝置，其特征是所述給料器(15)固 定設置在爐頂(17)上，其出口位于預熱料斗(3)的上方。
6、 根據權利要求1所述的高溫低焦油生物質氣化裝置，其特征是所述預熱氣化劑進口 (18)設置在所述環(huán)形空間的頂部或位于外筒(1)的上部。
全文摘要
一種高溫低焦油生物質氣化裝置，其特征是由給料器、氣化爐、焦油催化裂解反應筒和換熱器依序連接；氣化爐由內筒和外筒設置為套筒結構，其間形成有環(huán)形空腔；在內筒中設置吊裝在爐頂下端面上、與給料器連通的預熱料斗，內筒的部底為儲渣間；以環(huán)形空腔為氣化劑預熱腔，氣化劑進口與環(huán)形空腔連通，環(huán)形空腔的出口是設置在儲渣間側壁上的風孔；內筒中生成的燃氣通過燃氣出口通向焦油催化裂解反應筒；換熱器中的換熱介質分別是來自焦油催化裂解反應筒中的生成燃氣和待預熱冷氣化劑，換熱器的氣化劑出口與氣化爐中的氣化劑進口連通。本發(fā)明不使用外部熱源，結構簡單緊湊，燃氣熱值提高，氣化效率提升，焦油含量顯著降低。
文檔編號C10G11/00GK101280199SQ200810096590
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月14日 優(yōu)先權日2008年5月14日
發(fā)明者唐志國, 程建萍 申請人:合肥工業(yè)大學