專利名稱：生物質(zhì)氣化裝備及其氣化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含碳物料的干餾生產(chǎn)燃?xì)?，尤其涉及一種生物質(zhì)氣化裝備及氣化工藝。
背景技術(shù)：
能源與環(huán)保是當(dāng)今世界亟待解決的兩大問題，現(xiàn)時(shí)絕大多數(shù)能源供應(yīng)仍然依賴化石燃料，然而其燃燒時(shí)排放的各類污染物卻讓環(huán)保問題雪上加霜。同時(shí)，眾所周知，我們所使用的化石燃料，卻來源于生物質(zhì)，而生物質(zhì)其實(shí)是一種100%可再生的清潔能源。廣義上，生物質(zhì)包括所有的植物，微生物，動(dòng)物，以及它們產(chǎn)生的廢棄物。生物質(zhì)資源非常豐富，諸如城市固體垃圾(MSW)，林木，農(nóng)業(yè)廢棄物和其他富碳有機(jī)材料都是優(yōu)良的生物質(zhì)資源。每年地球上都因基于葉綠素的光合作用生成1400-1800億噸生物質(zhì)。儲(chǔ)藏在這些生物質(zhì)里面的化學(xué)能源是世界總能源消耗量的三倍以上，但是我們目前的利用率不足總量的3%。現(xiàn)有生物質(zhì)氣化裝備利用厭氧燃燒產(chǎn)生可燃?xì)怏w，但是由于其結(jié)構(gòu)簡陋，設(shè)計(jì)不合理，存在諸多缺陷，如排煙時(shí)間長，污染環(huán)境，產(chǎn)氣不穩(wěn)定，產(chǎn)氣焦油含量高造成輸氣管線阻塞，或者損害腐蝕終端應(yīng)用設(shè)備。因此無法長期連續(xù)使用，不便于儲(chǔ)存運(yùn)輸或者大面積推廣應(yīng)用，也無法應(yīng)用于現(xiàn)有燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題，本發(fā)明旨在公開一種設(shè)計(jì)更為合理的生物質(zhì)氣化裝備及氣化工藝，具有結(jié)構(gòu)合理，氣化效率高，產(chǎn)氣穩(wěn)定可控的特點(diǎn)，尤其實(shí)現(xiàn)了不間斷連續(xù)氣化。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的—種生物質(zhì)氣化裝備，包括由輸氣管道相連接的氣化反應(yīng)室，蒸汽換熱器和蒸汽緩沖罐，空氣緩沖罐，冷卻塔，除硫化氫噴淋器，水環(huán)壓縮機(jī)，氣水分離器，燃?xì)鈨?chǔ)存罐，以及裝備的控制系統(tǒng)，其特征在于還包括電捕焦油器和內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器；所述電捕焦油器的入氣口和出氣口分別通過輸氣管路與冷卻塔的出氣口及除硫化氫噴淋器的入氣口相連接；所述內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器為內(nèi)外雙層立式筒狀的一體結(jié)構(gòu)，上部為圓筒狀，下部為倒圓臺(tái)筒狀，里層為旋風(fēng)分離倉，外層為旋風(fēng)換熱倉；所述旋風(fēng)分離倉自下而上分為集液區(qū)、旋風(fēng)分離區(qū)和凈化區(qū)，其燃?xì)膺M(jìn)氣口和出氣口分別經(jīng)輸氣管道與蒸汽換熱器的出氣口及冷卻塔的入氣口相連接；所述旋風(fēng)換熱倉設(shè)置導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板為不銹鋼板呈螺旋狀焊接于所述旋風(fēng)換熱倉的內(nèi)壁上，其水平寬度與所述換熱倉的寬度相當(dāng)；所述旋風(fēng)換熱倉下部設(shè)置冷空氣進(jìn)氣口，上部設(shè)置熱空氣出氣口，所述出氣口通過空氣緩沖罐與所述氣化反應(yīng)室的進(jìn)氣管路相連接；
所述氣化反應(yīng)室包括上料裝置、氣化區(qū)、爐蓖、點(diǎn)火裝置、排渣裝置及自動(dòng)整平裝置；所述上料裝置為自動(dòng)上料裝置，位于氣化反應(yīng)室的頂部，包括兩級(jí)球閥、一個(gè)料倉以及一個(gè)高低位料位監(jiān)測器，所述料倉位于兩級(jí)球閥之間，高低位料位檢測器位于其料倉內(nèi)部；所述氣化區(qū)由一體式的初級(jí)氣化區(qū)和二次氣化區(qū)組成，所述初級(jí)所化區(qū)在上，二次氣化區(qū)在下，兩者之間設(shè)置爐蓖；兩套所述爐內(nèi)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別位于所述初級(jí)氣化區(qū)頂部和二次氣化區(qū)頂部；所述爐蓖為振動(dòng)爐蓖，是上下兩層分體結(jié)構(gòu)；下層爐蓖是固定爐蓖，由多個(gè)梯型不銹鋼齒條呈正梯型放置并通過其兩端固定連接于下層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成，所述固定爐蓖固定于所述氣化反應(yīng)室的耐火材料壁上；上層爐蓖是活動(dòng)爐蓖，由多個(gè)梯型不銹鋼齒條呈倒梯型放置并通過其兩端固定連接于上層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成，所述上層爐蓖與液壓動(dòng)力裝置連接并連動(dòng)；所述下層爐蓖的齒條與上層爐蓖的齒條對(duì)應(yīng)咬合，并設(shè)定相鄰的上下兩層爐蓖的齒條咬合處的橫向間隙為5-80mm ；通過PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)控制所述液壓動(dòng)力裝置帶動(dòng)所述上層爐蓖以不大于200次/分鐘的頻率振動(dòng)；所述自動(dòng)整平裝置包括動(dòng)力部分和整平器；所述動(dòng)力部分位于初級(jí)氣化區(qū)的頂部，由液壓推動(dòng)裝置和減速電機(jī)組成；所述整平器位于初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)部，包括套裝固定于中心軸上的整平轉(zhuǎn)臂；所述液壓推動(dòng)裝置的缸頭與減速電機(jī)相連接，減速電機(jī)的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸、減速電機(jī)的輸出軸及缸頭的中心線與所述氣化區(qū)的中心線重合；所述點(diǎn)火裝置為自動(dòng)點(diǎn)火裝置，位于所述初級(jí)氣化區(qū)下端的反應(yīng)室側(cè)壁處，包括油槍、點(diǎn)火器和推進(jìn)系統(tǒng)；二次氣化區(qū)的燃?xì)獬鰵夤苈肺挥跉饣磻?yīng)室底部，經(jīng)輸氣管路連接至蒸汽換熱器的進(jìn)氣管路；所述氣化反應(yīng)室、蒸汽換熱室、內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器及冷卻塔均設(shè)置自動(dòng)排渣裝置，所述自動(dòng)排渣裝置包括兩級(jí)球閥、一個(gè)料倉以及一個(gè)高低位料位監(jiān)測器，所述料倉位于兩級(jí)球閥之間，高低位料位檢測器位于其料倉內(nèi)部。進(jìn)一步的，所述初級(jí)氣化區(qū)和二次氣化區(qū)的耐火層均由硅酸鋁耐火混凝土澆筑形成，保溫層由陶瓷纖維包裹而成，初級(jí)氣化區(qū)的進(jìn)氣口位于初級(jí)氣化區(qū)頂部；二次氣化區(qū)的進(jìn)氣口位于二次氣化區(qū)的上部，其燃?xì)獬鰵饪谖挥诙?jí)氣化區(qū)中部。所述振動(dòng)爐蓖的不銹鋼齒條的上底寬約lO-lOOmm，上底與下底的寬度為 1:2-2: 3，厚度為 20-150mm。進(jìn)一步的，所述自動(dòng)整平裝置的所述液壓推動(dòng)裝置的行程為50_500mm，所述減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速為5-20rpm。進(jìn)一步的，所述爐溫監(jiān)測系統(tǒng)包括4-16個(gè)熱電偶，均勻分布于所述初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)。所述生物質(zhì)氣化裝備的氣化工藝，包括如下工藝步驟(a)燃?xì)馍缮狭虾瓦M(jìn)氣生物質(zhì)原料進(jìn)入自動(dòng)上料系統(tǒng)，上料系統(tǒng)的一級(jí)球閥打開，原料進(jìn)入料倉，料位監(jiān)測裝置檢測到高位信號(hào)時(shí)，一級(jí)球閥關(guān)閉，之后二級(jí)球閥打開，原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)，料位監(jiān)測裝置檢測到低位信號(hào)時(shí)，二級(jí)球閥關(guān)閉；同時(shí)，用鼓風(fēng)機(jī)向氣化反應(yīng)室吹入溫度在200°C以上的蒸汽和/或160°C熱空氣組成的氣化介質(zhì)；初級(jí)氣化生物質(zhì)原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)后，在微波料位監(jiān)測儀檢測到高位信號(hào)后， 停止進(jìn)料，由自動(dòng)整平系統(tǒng)進(jìn)行整平，之后由自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)火，火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測火焰達(dá)到預(yù)定指標(biāo)后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關(guān)閉，初級(jí)氣化開始，即通過厭氧燃燒，形成燃?xì)庠诔跫?jí)氣化區(qū)，原料分為5層，分別為干燥層、熱解層、燃燒層、還原層、灰燼層，均布的熱電偶不間斷向控制臺(tái)傳輸各個(gè)料層的溫度，通過控制進(jìn)氣量和整平裝置的動(dòng)作對(duì)初級(jí)氣化區(qū)的5個(gè)層面進(jìn)行控制和調(diào)整；形成包括燃?xì)獾幕旌蠚?，包括C0、H2、CH4、C2H6、CnHm為、 CO2;二次氣化初次氣化形成的固體余渣和結(jié)焦灰渣，經(jīng)振動(dòng)爐蓖的振動(dòng)和擠壓變?yōu)樾☆w粒爐渣順利排放至二次氣化區(qū)，同時(shí)向二次氣化區(qū)再次通入預(yù)熱的氣化介質(zhì)，進(jìn)行二次氣化；自動(dòng)排渣爐渣進(jìn)入自動(dòng)排渣系統(tǒng)后，一級(jí)球閥保持打開，爐渣進(jìn)入料倉，料位監(jiān)測裝置檢測到高位信號(hào)時(shí)，一級(jí)球閥關(guān)閉，之后二級(jí)球閥打開進(jìn)行排渣，料位監(jiān)測系統(tǒng)檢測到低位信號(hào)時(shí)二級(jí)球閥關(guān)閉；(b)氣化介質(zhì)預(yù)熱將所生成燃?xì)猓錅囟葹?00 800°C，經(jīng)輸氣管道送入蒸汽熱交換器和內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器分別獲得200°C以上的蒸汽和160°C以上的熱空氣，兩者分別經(jīng)蒸汽緩沖器和空氣緩沖器，并在管道中混合后送入氣化反應(yīng)室中作為混合氣化介質(zhì)，或選擇其中一種作為氣化介質(zhì)，參與氣化反應(yīng)；(c)燃?xì)鈨艋^濾在水環(huán)壓縮機(jī)的抽力作用下，生成的燃?xì)庠跉饣磻?yīng)室中通過燃燒層和還原層，經(jīng)輸氣管道進(jìn)入蒸汽換熱器中，自動(dòng)進(jìn)行熱量交換獲得蒸汽并以輸氣管路送至氣化反應(yīng)室作為氣化介質(zhì)，同時(shí)發(fā)生雜質(zhì)的沉降；繼而進(jìn)入內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器，燃?xì)庵械念w粒物和木焦油等雜質(zhì)進(jìn)一步沉降的同時(shí)進(jìn)行熱量交換，即給冷空氣預(yù)熱獲得熱空氣并經(jīng)輸氣管道送至氣化反應(yīng)室作為氣化介質(zhì)；燃?xì)饩o接再依次進(jìn)入冷卻塔，電捕焦油器和除硫化氫噴淋器中進(jìn)一步脫除雜質(zhì)，最后進(jìn)入氣水分離器進(jìn)行氣水分離；在上述所有環(huán)節(jié)均自動(dòng)進(jìn)行排污和排水處理；(d)燃?xì)鈮嚎s儲(chǔ)存凈化后的燃?xì)庠谒h(huán)壓縮機(jī)的作用被壓縮存入儲(chǔ)氣罐中，所述水環(huán)壓縮機(jī)的排量范圍是90m7h-1800m3/h，最大工作壓力0. 6MPa。采用預(yù)熱至160°C以上的熱空氣和蒸汽的混合氣化介質(zhì)，當(dāng)蒸汽的溫度達(dá)到 200°C以上時(shí)，使得原料最大限度地快速反應(yīng)，增加氣化強(qiáng)度，進(jìn)而可減少所述氣化反應(yīng)室的截面面積，減小設(shè)備體積，并平衡氣化室的壓力；尤其是增加了生成的混合氣體中氫氣的含量，減少部分氮?dú)?，提高氣化效率和燃?xì)鉄嶂?。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢顯而易見(1)經(jīng)過初級(jí)氣化和二次氣化，燃?xì)饬鹘?jīng)燃燒層和還原層，焦油成分被裂解為燃?xì)?，氣化效率可達(dá)到75%，較現(xiàn)有技術(shù)所達(dá)到的60% 70%的氣化效率得到明顯提高；(2)原料添加與排渣可同時(shí)連續(xù)進(jìn)行，不會(huì)產(chǎn)生空氣倒流入氣化裝備內(nèi)的情況，操作更安全可控，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)無間斷氣化；(3)自動(dòng)整平裝置可控的旋轉(zhuǎn)下壓動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了更有效可控的整平操作，更有利于所述氣化反應(yīng)室的在氧化過程中的密封和連接氣化。(4)振動(dòng)爐篦通過振動(dòng)和擠壓的共同作用完全解決了結(jié)焦和大顆粒爐渣無法排出的問題；(5)點(diǎn)火裝置實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化控制，使用壽命延長；(6)氣化反應(yīng)室的初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)均布的熱電偶監(jiān)控各料層溫度，氣化反應(yīng)穩(wěn)定可控；(7)采用200°C以上的蒸汽與160°C以上的熱空氣作為氣化介質(zhì)，充分回收所產(chǎn)燃?xì)庥酂岬耐瑫r(shí)，提前裂解原料，加快原料中水分釋出，平衡氣化反應(yīng)室內(nèi)溫度，促使燃燒層溫度快速提高，從而了提高氣化反應(yīng)室氣化效率，燃?xì)庵械獨(dú)夂拷档停瑲錃夂吭黾?，尤其是焦油含量降低，整體熱值得到提高。(8)采用電捕焦油器，利用靜電吸附及慣性分離的原理對(duì)降溫后的燃?xì)庵兴Y(jié)的焦油微粒和固體顆粒物進(jìn)行分離沉降，焦油脫除率達(dá)到99. 99%以上，最終所產(chǎn)燃?xì)庵薪褂秃皖w粒物含量低于0. 5mg/Nm3。綜上，本發(fā)明科學(xué)環(huán)保，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，自動(dòng)化程度高，氣化反應(yīng)穩(wěn)定可控，連續(xù)，無間斷的顯著特點(diǎn)，而且氣化效率高，整體熱值高；適合大面積推廣應(yīng)用，尤其是可應(yīng)用于現(xiàn)有燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電。
圖中，
4蒸汽換熱器5內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱


圖1是實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是氣化反應(yīng)室的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是氣化反應(yīng)室的俯視圖；圖4是上料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是振動(dòng)爐蓖的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖。1氣化反應(yīng)室2空氣緩沖罐3蒸汽緩沖罐除塵器6冷卻塔7電捕焦油器8除硫化氫噴淋器9氣水分離器10儲(chǔ)氣罐100氣體分析儀200氧分析儀101自動(dòng)上料裝置 1011、1013—級(jí)、二級(jí)氣動(dòng)偏心球閥1012料倉102自動(dòng)整平裝置 1021動(dòng)力部分 1022整平轉(zhuǎn)臂 1023中心軸103初級(jí)氣化區(qū)104自動(dòng)點(diǎn)火裝置105振動(dòng)爐蓖 1051上層爐蓖 1052下層爐蓖 2000液壓缸106 二次氣化區(qū)107自動(dòng)排渣裝置501旋風(fēng)分離倉5011混合氣進(jìn)氣口 5012混合氣出氣口502旋風(fēng)換熱倉5021導(dǎo)流板5022冷空氣進(jìn)氣口 5023熱空氣出氣口503雙球閥排塵結(jié)構(gòu) 5031,5033 —級(jí)、二級(jí)球閥 5032儲(chǔ)塵室
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的具體說明。一種生物質(zhì)氣化裝備，如圖1所示，包括由輸氣管道依次連接的氣化反應(yīng)室1、空氣緩沖罐2、蒸汽緩沖罐3、蒸汽換熱器4、內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器5、冷卻塔6、電捕焦油器 7、除硫化氫噴淋器8、氣水分離器9和儲(chǔ)氣罐10 ；蒸汽換熱器4，蒸汽緩沖罐3，氣化反應(yīng)室1通過蒸汽管道依次相連；鼓風(fēng)機(jī)，內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器5，空氣緩沖罐2，氣化反應(yīng)室1通過空氣管道依次相連；(燃?xì)?儲(chǔ)氣罐 10則通過減壓閥與用戶端燃?xì)鈶?yīng)用設(shè)備或輸氣管網(wǎng)相連。所述氣化反應(yīng)室，為下吸式氣化反應(yīng)室，如圖2、圖3所示，自上而下包括自動(dòng)上料裝置101、自動(dòng)整平裝置102、初級(jí)氣化區(qū)103、自動(dòng)點(diǎn)火裝置104、振動(dòng)爐蓖105、二次氣化區(qū)106、自動(dòng)排渣裝置107 ；以及分別位于初級(jí)氣化區(qū)頂部和二次氣化區(qū)頂部的兩套爐內(nèi)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、均勻分布于初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)的12個(gè)熱電偶組成的爐溫監(jiān)測系統(tǒng)、由兩個(gè)微波料位探測儀組成安裝于初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)的爐內(nèi)料位監(jiān)測系統(tǒng)、分別安裝于氣體進(jìn)口輸送管和出口管口處的進(jìn)出口氣體溫度監(jiān)測系統(tǒng)和氣體進(jìn)出口壓力監(jiān)測系統(tǒng)，以及位于點(diǎn)火器上方的火焰監(jiān)測系統(tǒng)；所述自動(dòng)上料裝置101，位于氣化反應(yīng)室的頂部，如圖4所示，包括兩級(jí)氣動(dòng)偏心球閥1011和1013、一個(gè)料倉1012以及一個(gè)高低位料位監(jiān)測器，所述料倉1012位于兩級(jí)球閥1011和1013之間，高低位料位檢測器位于其料倉1012內(nèi)部；氣化區(qū)由一體式的初級(jí)氣化區(qū)103和二次氣化區(qū)106組成，所述初級(jí)所化區(qū)103 在上，二次氣化區(qū)106在下，兩者之間設(shè)置振動(dòng)爐蓖105 ；氣化區(qū)的耐火層均由硅酸鋁耐火混凝土澆筑形成，保溫層由陶瓷纖維包裹而成；初級(jí)氣化區(qū)103的混合氣化介質(zhì)進(jìn)氣口位于初級(jí)氣化區(qū)頂部；二次氣化區(qū)106的混合氣化介質(zhì)進(jìn)氣口位于二次氣化區(qū)的上部，其燃?xì)獬鰵饪谖挥诙?jí)氣化區(qū)中部。所述振動(dòng)爐蓖105，如圖5所示，是上下兩層分體結(jié)構(gòu)；下層爐蓖1052是固定爐蓖，由多個(gè)梯型不銹鋼齒條呈正梯型放置并通過其兩端固定連接于下層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成， 所述固定爐蓖固定于所述氣化反應(yīng)室的耐火材料壁上；上層爐蓖1051是活動(dòng)爐蓖，由多個(gè)梯型不銹鋼齒條呈倒梯型放置并通過其兩端固定連接于上層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成，所述上層爐蓖1051與液壓動(dòng)力裝置2000連接并連動(dòng)；所述下層爐蓖1052的齒條與上層爐蓖1051的齒條對(duì)應(yīng)咬合，并設(shè)定相鄰的上下兩層爐蓖的齒條咬合處的橫向間隙為5-80mm ；所述不銹鋼齒條的上底寬約20mm，下底寬約40mm。通過PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)控制所述液壓動(dòng)力裝置帶動(dòng)所述上層爐蓖以不大于200次/分鐘的頻率振動(dòng)；所述自動(dòng)整平裝置101包括動(dòng)力部分1021和十字型整平轉(zhuǎn)臂1022 ；所述動(dòng)力部分1021位于初級(jí)氣化區(qū)103的頂部，由液壓推動(dòng)裝置和減速電機(jī)組成；所述整平轉(zhuǎn)臂1022 位于初級(jí)氣化區(qū)103內(nèi)部，套裝固定于中心軸1023上；所述液壓推動(dòng)裝置的缸頭與減速電機(jī)相連接，減速電機(jī)的輸出端與中心軸1023相連接，所述中心軸1023、減速電機(jī)的輸出軸及缸頭的中心線與所述氣化區(qū)的中心線重合；自動(dòng)整平裝置102的所述液壓推動(dòng)裝置的行程為50-500mm，所述減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速為5_20rpm。所述自動(dòng)點(diǎn)火裝置104，位于所述初級(jí)氣化區(qū)103下端的反應(yīng)室側(cè)壁處，包括3套油槍、點(diǎn)火器和推進(jìn)系統(tǒng)；所述自動(dòng)排渣裝置107，與所述二次氣化區(qū)106底部的排渣通道相連接，包括兩級(jí)氣動(dòng)偏心球閥、一個(gè)料倉以及一個(gè)高低位料位監(jiān)測器，所述料倉位于兩級(jí)球閥之間，高低位料位檢測器位于其料倉內(nèi)部；所述蒸汽換熱器4通過輸氣管路與二次氣化區(qū)106的燃?xì)獬鰵夤苈愤B接；所述蒸汽緩沖罐3通過輸氣管路分別連接至蒸汽換熱器4的蒸汽出氣管路和氣化區(qū)的蒸汽進(jìn)氣管路；所述蒸汽換熱器上，裝有液位計(jì)與壓力表，用于監(jiān)測蒸汽換熱器內(nèi)部壓力與水位；同時(shí)有溫度計(jì)，用于監(jiān)測所產(chǎn)生的蒸汽溫度，并配有安全閥，用于壓力過大時(shí)泄壓；所述蒸汽緩沖罐，在其蒸汽入口處配有溫度計(jì)，出口處配有壓力表與流量計(jì)，并于出口處設(shè)置調(diào)節(jié)閥加以控制。所述內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器為5內(nèi)外雙層立式筒狀的一體結(jié)構(gòu)，上部為圓筒狀， 下部為倒圓臺(tái)筒狀，里層為旋風(fēng)分離倉501，外層為旋風(fēng)換熱倉502 ；所述旋風(fēng)分離倉501自下而上分為集液區(qū)、旋風(fēng)分離區(qū)和凈化區(qū)，其燃?xì)膺M(jìn)氣口 5011和出氣口 5012分別經(jīng)輸氣管道與蒸汽換熱器4的出氣口及冷卻塔6的入氣口相連接；所述旋風(fēng)換熱倉502設(shè)置導(dǎo)流板 5021，所述導(dǎo)流板5021為不銹鋼板呈螺旋狀焊接于所述旋風(fēng)換熱倉502的內(nèi)壁上，其水平寬度與所述換熱倉502的寬度相當(dāng)；所述旋風(fēng)換熱倉502下部設(shè)置冷空氣進(jìn)氣口 5022，上部設(shè)置熱空氣出氣口 5023，所述出氣口 5023通過空氣緩沖罐3與所述氣化反應(yīng)室1的進(jìn)氣管路相連接；所述內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器5底部，配有變頻鼓風(fēng)機(jī)，用于向其外層的旋風(fēng)換熱倉送入常溫空氣，在其內(nèi)部還配有液位計(jì)用于監(jiān)測底部排渣出口處液位。在所述冷卻塔6氣體出口處，裝有氣體溫度計(jì)，用于監(jiān)測燃?xì)鉁囟?。在冷卻塔6內(nèi)部，裝有水溫度計(jì)，用于監(jiān)測冷卻塔中水溫，并配有調(diào)頻水泵，用于控制冷卻塔循環(huán)水。在底部排渣出口上端，另裝有液位計(jì)，用于監(jiān)測底部液位。在所述電捕焦油器7進(jìn)氣口位置，配有氧分析儀200，用于監(jiān)測進(jìn)入電捕焦油器的燃?xì)庵醒鹾?。底部排渣出口上端，配有液位?jì)，用于監(jiān)測底部排渣出口出液位。在所述除硫化氫噴淋器8中，盛放按一定比例配比的氫氧化鈉水溶液，裝有液位計(jì)，用于監(jiān)測除硫化氫噴淋器中水溶液液位。同時(shí)配有水泵控制其中水溶液的循環(huán)。在所述氣水分離器9出氣口處，裝有氣體分析儀100，用于監(jiān)測最終所產(chǎn)燃?xì)獬煞?。所述蒸汽換熱器3、內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器5、冷卻塔6的排渣出口，均設(shè)置與所述氣化反應(yīng)室相同的自動(dòng)排渣裝置，即為雙球閥結(jié)構(gòu)，使用時(shí)，一級(jí)球閥先開啟，廢渣落入排渣倉，第一級(jí)球閥關(guān)閉后，第二級(jí)球閥再打開，排出廢渣廢液，第二級(jí)球閥關(guān)閉。因此不會(huì)發(fā)生空氣通過排渣出口倒流入氣化裝備內(nèi)部的情況。所述氣化裝備的氣化工藝，包括如下工藝步驟(a)燃?xì)馍缮狭虾瓦M(jìn)氣生物質(zhì)原料進(jìn)入自動(dòng)上料系統(tǒng)，上料系統(tǒng)的一級(jí)球閥打開，原料進(jìn)入料倉，料位監(jiān)測裝置檢測到高位信號(hào)時(shí)，一級(jí)球閥關(guān)閉，之后二級(jí)球閥打開，原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)，料位監(jiān)測裝置檢測到低位信號(hào)時(shí)，二級(jí)球閥關(guān)閉；同時(shí)，用鼓風(fēng)機(jī)向氣化反應(yīng)室吹入溫度在200°C以上的蒸汽和/或160°C熱空氣組成的氣化介質(zhì)；初級(jí)氣化生物質(zhì)原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)后，在微波料位監(jiān)測儀檢測到高位信號(hào)后， 停止進(jìn)料，由自動(dòng)整平系統(tǒng)進(jìn)行整平，之后由自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)火，火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測火
10焰達(dá)到預(yù)定指標(biāo)后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關(guān)閉，初級(jí)氣化開始，即通過厭氧燃燒，形成燃?xì)庠诔跫?jí)氣化區(qū)，原料分為5層，分別為干燥層、熱解層、燃燒層、還原層、灰燼層，均布的熱電偶不間斷向控制臺(tái)傳輸各個(gè)料層的溫度，通過控制進(jìn)氣量和整平裝置的動(dòng)作對(duì)初級(jí)氣化區(qū)的5個(gè)層面進(jìn)行控制和調(diào)整；形成包括燃?xì)獾幕旌蠚?，包括C0、H2、CH4、C2H6、CnHm、N2、 CO2 ；各個(gè)層面的反應(yīng)如下①干燥層，溫度約達(dá)100°C該層通過200°C的空氣和水蒸氣對(duì)物料進(jìn)行干燥，提取出物料中的H2O,生成水蒸氣。②熱解層和燃燒層，溫度約500°C 1000°C主要反應(yīng)A =CH14O0.6+0. 602+l. 6N2 — 0. 7C0+0. 6H2+0. 3C02+0. 1Η20+1· 6N2B :CHL600 6+0. 4H20 — C0+1. IH2C :C+02 — CO2D :C+C0 — CO2該層通過生物質(zhì)原料和脫揮反應(yīng)的生成物部分氧化，并釋放大量的熱量，將區(qū)域溫度提升至1000攝氏度以上，生成CO，H2, CO2, H2O0③還原層，溫度約850°C主要反應(yīng)A :C+C02 — 2C0(還原反應(yīng))B :C+H20 — C0+H2(還原反應(yīng))C :CH160Q. JO. 4H20 — CO+1. IH2(氧化反應(yīng))該層為無氧反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)將爐床的溫度降至750-800°C，任何在爐床上方生成，并殘余的焦油在此將會(huì)被熱解，并進(jìn)一步增加混合氣體的產(chǎn)氣量，CH1.60。. 6+0. 4H20 — CO+1. IH2部分在火焰熱解中生成的二氧化碳在此同焦結(jié)發(fā)生碳溶損反應(yīng)，并增加產(chǎn)出混合氣體的能量密度C+C02 — 2C0部分在干燥和火焰熱解過程中生成的水蒸氣又同焦結(jié)反應(yīng)，使混合氣體中氫氣含量增加C+H20 —CCHH2。④灰燼層在還原層之下，就是灰燼收集區(qū)。每隔一段時(shí)間，灰燼就通過爐篦，聚集到氣化爐底部。二次氣化初次氣化形成的固體余渣和結(jié)焦灰渣，經(jīng)振動(dòng)爐蓖的振動(dòng)和擠壓變?yōu)樾☆w粒爐渣順利排放至二次氣化區(qū)，同時(shí)向二次氣化區(qū)再次通入預(yù)熱的氣化介質(zhì)，進(jìn)行二次氣化；發(fā)生如下反應(yīng)少量的混合氣化介質(zhì)從爐蓖下方被注進(jìn)混合氣體當(dāng)中，并進(jìn)一步降低氣體中焦油的含量，增加氫氣含量和總的氣體產(chǎn)量。C+02 —(X)2
C+H20 —CCHH22C0+02 —2C02C+C02 —2C0自動(dòng)排渣爐渣進(jìn)入自動(dòng)排渣系統(tǒng)后，一級(jí)球閥保持打開，爐渣進(jìn)入料倉，料位監(jiān)測裝置檢測到高位信號(hào)時(shí)，一級(jí)球閥關(guān)閉，之后二級(jí)球閥打開進(jìn)行排渣，料位監(jiān)測系統(tǒng)檢測到低位信號(hào)時(shí)二級(jí)球閥關(guān)閉；(b)氣化介質(zhì)預(yù)熱將所生成燃?xì)饨?jīng)輸氣管道送入蒸汽熱交換器和內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器分別獲得200°c以上的蒸汽和160°C以上的熱空氣，兩者分別經(jīng)蒸汽緩沖器和空氣緩沖器，并在管道中混合后送入氣化反應(yīng)室中作為氣化介質(zhì)，或選擇其中一種作為氣化介質(zhì)；(c)燃?xì)鈨艋^濾在水環(huán)壓縮機(jī)的抽力作用下，生成的燃?xì)庠跉饣磻?yīng)室中通過燃燒層和還原層，經(jīng)輸氣管道進(jìn)入蒸汽換熱器中，自動(dòng)進(jìn)行熱量交換獲得蒸汽并以輸氣管路送至氣化反應(yīng)室作為氣化介質(zhì)，同時(shí)發(fā)生雜質(zhì)的沉降；繼而進(jìn)入內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器，燃?xì)庵械念w粒物和木焦油等雜質(zhì)進(jìn)一步沉降的同時(shí)進(jìn)行熱量交換，即給冷空氣預(yù)熱獲得熱空氣并經(jīng)輸氣管道送至氣化反應(yīng)室作為氣化介質(zhì)；燃?xì)饩o接再依次進(jìn)入冷卻塔，通過封閉水體對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行進(jìn)一步的降溫；電捕焦油器，利用靜電吸附及慣性分離的原理對(duì)燃?xì)饨禍睾笃渲心Y(jié)的焦油微粒和顆粒物進(jìn)行分離沉降，焦油脫除率在99. 99%以上；和除硫化氫噴淋器中，通入氫氧化鈉水溶液，并進(jìn)行噴淋，去除燃?xì)庵兴某煞?，?jīng)過處理后的燃?xì)庵蠬2S含量低于0. 00001%，經(jīng)過上述一系列的脫除雜質(zhì)，最后進(jìn)入氣水分離器進(jìn)行氣水分離，即通過氣水分離器中過濾網(wǎng)，對(duì)燃?xì)庵兴诌M(jìn)行分離；在上述所有環(huán)節(jié)均自動(dòng)進(jìn)行排污和排水處理；(d)燃?xì)鈮嚎s儲(chǔ)存凈化后的燃?xì)庠谒h(huán)壓縮機(jī)的作用被壓縮存入儲(chǔ)氣罐中，所述水環(huán)壓縮機(jī)的排量范圍是90m7h-21600m3/h，最大工作壓力0. 6MPa。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)氣化裝備，包括由輸氣管道相連接的氣化反應(yīng)室，蒸汽換熱器和蒸汽緩沖罐，空氣緩沖罐，冷卻塔，除硫化氫噴淋器，水環(huán)壓縮機(jī)，氣水分離器，燃?xì)鈨?chǔ)存罐，以及裝備的控制系統(tǒng)，其特征在于還包括電捕焦油器和內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器；所述電捕焦油器的入氣口和出氣口分別通過輸氣管路與冷卻塔的出氣口及除硫化氫噴淋器的入氣口相連接；所述內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器為內(nèi)外雙層立式筒狀的一體結(jié)構(gòu)，上部為圓筒狀，下部為倒圓臺(tái)筒狀，里層為旋風(fēng)分離倉，外層為旋風(fēng)換熱倉；所述旋風(fēng)分離倉自下而上分為集液區(qū)、旋風(fēng)分離區(qū)和凈化區(qū)，其燃?xì)膺M(jìn)氣口和出氣口分別經(jīng)輸氣管道與蒸汽換熱器的出氣口及冷卻塔的入氣口相連接；所述旋風(fēng)換熱倉設(shè)置導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板為不銹鋼板呈螺旋狀焊接于所述旋風(fēng)換熱倉的內(nèi)壁上，其水平寬度與所述換熱倉的寬度相當(dāng)；所述旋風(fēng)換熱倉下部設(shè)置冷空氣進(jìn)氣口，上部設(shè)置熱空氣出氣口，所述出氣口通過空氣緩沖罐與所述氣化反應(yīng)室的進(jìn)氣管路相連接；所述氣化反應(yīng)室包括上料裝置、氣化區(qū)、爐蓖、點(diǎn)火裝置、排渣裝置及自動(dòng)整平裝置；所述上料裝置為自動(dòng)上料裝置，位于氣化反應(yīng)室的頂部，包括兩級(jí)球閥、一個(gè)料倉以及一個(gè)高低位料位監(jiān)測器，所述料倉位于兩級(jí)球閥之間，高低位料位檢測器位于其料倉內(nèi)部；所述氣化區(qū)由一體式的初級(jí)氣化區(qū)和二次氣化區(qū)組成，所述初級(jí)所化區(qū)在上，二次氣化區(qū)在下，兩者之間設(shè)置爐蓖；兩套所述爐內(nèi)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別位于所述初級(jí)氣化區(qū)頂部和二次氣化區(qū)頂部；所述爐蓖為振動(dòng)爐蓖，是上下兩層分體結(jié)構(gòu)；下層爐蓖是固定爐蓖，由多個(gè)梯型不銹鋼齒條呈正梯型放置并通過其兩端固定連接于下層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成，所述固定爐蓖固定于所述氣化反應(yīng)室的耐火材料壁上；上層爐蓖是活動(dòng)爐蓖，由多個(gè)梯型不銹鋼齒條呈倒梯型放置并通過其兩端固定連接于上層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成，所述上層爐蓖與液壓動(dòng)力裝置連接并連動(dòng)；所述下層爐蓖的齒條與上層爐蓖的齒條對(duì)應(yīng)咬合，并設(shè)定相鄰的上下兩層爐蓖的齒條咬合處的橫向間隙為5-80mm ；通過PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)控制所述液壓動(dòng)力裝置帶動(dòng)所述上層爐蓖以不大于200次/分鐘的頻率振動(dòng)；所述自動(dòng)整平裝置包括動(dòng)力部分和整平器；所述動(dòng)力部分位于初級(jí)氣化區(qū)的頂部，由液壓推動(dòng)裝置和減速電機(jī)組成；所述整平器位于初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)部，包括套裝固定于中心軸上的整平轉(zhuǎn)臂；所述液壓推動(dòng)裝置的缸頭與減速電機(jī)相連接，減速電機(jī)的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸、減速電機(jī)的輸出軸及缸頭的中心線與所述氣化區(qū)的中心線重合；所述點(diǎn)火裝置為自動(dòng)點(diǎn)火裝置，位于所述初級(jí)氣化區(qū)下端的反應(yīng)室側(cè)壁處，包括油槍、 點(diǎn)火器和推進(jìn)系統(tǒng)；二次氣化區(qū)的燃?xì)獬鰵夤苈肺挥跉饣磻?yīng)室底部，經(jīng)輸氣管路連接至蒸汽換熱器的進(jìn)氣管路；所述氣化反應(yīng)室、蒸汽換熱室、內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器及冷卻塔均設(shè)置自動(dòng)排渣裝置， 所述自動(dòng)排渣裝置包括兩級(jí)球閥、一個(gè)料倉以及一個(gè)高低位料位監(jiān)測器，所述料倉位于兩級(jí)球閥之間，高低位料位檢測器位于其料倉內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化裝備，其特征在于所述初級(jí)氣化區(qū)和二次氣化區(qū)的耐火層均由硅酸鋁耐火混凝土澆筑形成，保溫層由陶瓷纖維包裹而成，初級(jí)氣化區(qū)的進(jìn)氣口位于初級(jí)氣化區(qū)頂部；二次氣化區(qū)的進(jìn)氣口位于二次氣化區(qū)的上部，其燃?xì)獬鰵饪谖挥诙?jí)氣化區(qū)中部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化裝備，其特征在于所述振動(dòng)爐蓖的不銹鋼齒條的上底寬約lO-lOOmm，上底與下底的寬度為1 2_2 3， 厚度為20-150mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化裝備，其特征在于自動(dòng)整平裝置的所述液壓推動(dòng)裝置的行程為50-500mm，所述減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 5_20rpmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化裝備，其特征在于所述爐溫監(jiān)測系統(tǒng)包括4-16個(gè)熱電偶，均勻分布于所述初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)。
6.一種生物質(zhì)氣化工藝，包括如下工藝步驟(a)燃?xì)馍缮狭虾瓦M(jìn)氣生物質(zhì)原料進(jìn)入自動(dòng)上料系統(tǒng)，上料系統(tǒng)的一級(jí)球閥打開，原料進(jìn)入料倉， 料位監(jiān)測裝置檢測到高位信號(hào)時(shí)，一級(jí)球閥關(guān)閉，之后二級(jí)球閥打開，原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)，料位監(jiān)測裝置檢測到低位信號(hào)時(shí)，二級(jí)球閥關(guān)閉；同時(shí)，用鼓風(fēng)機(jī)向氣化反應(yīng)室吹入溫度在200°C以上的蒸汽和/或160°C熱空氣組成的氣化介質(zhì)；初級(jí)氣化生物質(zhì)原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)后，在微波料位監(jiān)測儀檢測到高位信號(hào)后，停止進(jìn)料，由自動(dòng)整平系統(tǒng)進(jìn)行整平，之后由自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)火，火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測火焰達(dá)到預(yù)定指標(biāo)后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關(guān)閉，初級(jí)氣化開始，即通過厭氧燃燒，形成燃?xì)庠诔跫?jí)氣化區(qū)，原料分為5層，分別為干燥層、熱解層、燃燒層、還原層、灰燼層，均布的熱電偶不間斷向控制臺(tái)傳輸各個(gè)料層的溫度，通過控制進(jìn)氣量和整平裝置的動(dòng)作對(duì)初級(jí)氣化區(qū)的5個(gè)層面進(jìn)行控制和調(diào)整；形成包括燃?xì)獾幕旌蠚?，包括CO、H2、CH4, C2H6, CnHm, N2,co2；二次氣化初次氣化形成的固體余渣和結(jié)焦灰渣，經(jīng)振動(dòng)爐蓖的振動(dòng)和擠壓變?yōu)樾☆w粒爐渣順利排放至二次氣化區(qū)，同時(shí)向二次氣化區(qū)再次通入預(yù)熱的氣化介質(zhì)，進(jìn)行二次氣化；自動(dòng)排渣爐渣進(jìn)入自動(dòng)排渣系統(tǒng)后，一級(jí)球閥保持打開，爐渣進(jìn)入料倉，料位監(jiān)測裝置檢測到高位信號(hào)時(shí)，一級(jí)球閥關(guān)閉，之后二級(jí)球閥打開進(jìn)行排渣，料位監(jiān)測系統(tǒng)檢測到低位信號(hào)時(shí)二級(jí)球閥關(guān)閉；(b)氣化介質(zhì)預(yù)熱將所生成燃?xì)饨?jīng)輸氣管道送入蒸汽熱交換器和內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器分別獲得200°C以上的蒸汽和160°C以上的熱空氣，兩者分別經(jīng)蒸汽緩沖器和空氣緩沖器，并在管道中混合后送入氣化反應(yīng)室中作為氣化介質(zhì)，或選擇其中一種作為氣化介質(zhì)；(c)燃?xì)鈨艋^濾在水環(huán)壓縮機(jī)的抽力作用下，生成的燃?xì)庠跉饣磻?yīng)室中通過燃燒層和還原層，經(jīng)輸氣管道進(jìn)入蒸汽換熱器中，自動(dòng)進(jìn)行熱量交換獲得蒸汽并以輸氣管路送至氣化反應(yīng)室作為氣化介質(zhì)，同時(shí)發(fā)生雜質(zhì)的沉降；繼而進(jìn)入內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器，燃?xì)庵械念w粒物和木焦油等雜質(zhì)進(jìn)一步沉降的同時(shí)進(jìn)行熱量交換，即給冷空氣預(yù)熱獲得熱空氣并經(jīng)輸氣管道送至氣化反應(yīng)室作為氣化介質(zhì)；燃?xì)饩o接再依次進(jìn)入冷卻塔，電捕焦油器和除硫化氫噴淋器中進(jìn)一步脫除雜質(zhì)，最后進(jìn)入氣水分離器進(jìn)行氣水分離；在上述所有環(huán)節(jié)均自動(dòng)進(jìn)行排污和排水處理；(d)燃?xì)鈮嚎s儲(chǔ)存凈化后的燃?xì)庠谒h(huán)壓縮機(jī)的作用被壓縮存入儲(chǔ)氣罐中，所述水環(huán)壓縮機(jī)的排量范圍是90m7h-1800m3/h，最大工作壓力0. 6MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)氣化裝備及其氣化工藝，所述裝備包括由輸氣管道相連接的氣化反應(yīng)室，蒸汽換熱器和蒸汽緩沖罐，空氣緩沖罐，內(nèi)外雙旋風(fēng)換熱除塵器，冷卻塔，電捕焦油器，除硫化氫噴淋器，水環(huán)壓縮機(jī)，氣水分離器，燃?xì)鈨?chǔ)存罐，以及裝備的控制系統(tǒng)；氣化反應(yīng)室包括自動(dòng)上料裝置、兩級(jí)氣化區(qū)、振動(dòng)爐蓖、自動(dòng)點(diǎn)火裝置、自動(dòng)排渣裝置及自動(dòng)整平裝置。所述氣化工藝包括如下步驟燃?xì)馍?；氣化介質(zhì)預(yù)熱；燃?xì)鈨艋^濾；燃?xì)鈮嚎s儲(chǔ)存。本發(fā)明科學(xué)環(huán)保，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，自動(dòng)化程度高，氣化反應(yīng)穩(wěn)定可控，連續(xù)，無間斷的顯著特點(diǎn)，而且氣化效率高，整體熱值高；適合大面積推廣應(yīng)用，尤其是可應(yīng)用于現(xiàn)有燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電。
文檔編號(hào)C10J3/60GK102329654SQ201110253568
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者唐旻, 姜晨旭, 張建國, 張建超, 張瑜 申請(qǐng)人:張建超