專利名稱：生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)能源技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐。
背景技術(shù)：
能源短缺，環(huán)境污染是當(dāng)前人類面臨的兩個重要問題。生物質(zhì)能作為一種清潔、可再生的能源，近年來受到了廣泛的關(guān)注。我國的生物質(zhì)資源數(shù)量巨大，生物質(zhì)能發(fā)展具有非常大的潛力。在眾多生物質(zhì)能利用技術(shù)中，氣化技術(shù)受到人們的關(guān)注。與其他技術(shù)相比， 氣化技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)1.對于原料的尺寸及種類沒有嚴(yán)格要求；2.氣化產(chǎn)氣可作多種用途；3.與生物質(zhì)熱解和直接燃燒相比，氣化氣的利用污染少。但是生物質(zhì)氣化氣中的焦油組分容易堵塞管路、損壞閥門，甚至聚合成更大的分子引起燃燒的不穩(wěn)定等問題。這些問題將降低系統(tǒng)的可靠性和使用壽命，從而嚴(yán)重制約了氣化技術(shù)發(fā)展。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)氣化爐爐型主要分為兩種形式，即固定床式和流化床式。固定床氣化爐結(jié)構(gòu)簡單、操作便利，適用于中小規(guī)模生產(chǎn)。流化床氣化爐適合于工業(yè)化、大型化，但需對原料進(jìn)行預(yù)處理，且氣化氣中飛灰含量較高，不便于后續(xù)的凈化處理。根據(jù)最新的生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化綜述^Tascale Champagne Overview of recent advances in thermo-chemical conversion of biomassm，，，Energy Conversion and Management 51(2010)969-982,目前的生物質(zhì)氣化爐爐型中下吸式固定床焦油脫除效率最高，無法達(dá)到內(nèi)燃機(jī)對于氣體品質(zhì)的要求。此外，氣化氣成分的輸出也很不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有生物質(zhì)氣化爐氣化氣成分輸出不穩(wěn)定的問題，提出了一種生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐。該氣化爐以及氣化方法能夠適用于多種生物質(zhì)原料，提高生物質(zhì)氣化效率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐，包括進(jìn)料系統(tǒng)、爐體和除灰系統(tǒng)，所述除灰系統(tǒng)位于所述爐體內(nèi)，所述除灰系統(tǒng)為一可進(jìn)行高度調(diào)節(jié)的爐篦?？蛇x的，所述爐篦由塔式偏心旋轉(zhuǎn)爐篦、升降螺紋中軸、控制電機(jī)和變速器組成， 其中所述升降螺紋中軸為所述爐篦的旋轉(zhuǎn)軸，所述控制電機(jī)分別和所述升降螺紋中軸、所述變聲器相連?？蛇x的，氣化爐還包括一供氧系統(tǒng)，所述供氧系統(tǒng)可往所述爐體內(nèi)噴入氧氣。可選的，所述供氧系統(tǒng)包括至少一組空氣噴口和給所述噴口提供氣體的空氣壓縮機(jī)，所述噴口位于所述爐體上。可選的，所述供氧系統(tǒng)往所述爐體的頂部和爐體的喉口處噴入氧氣?？蛇x的，所述噴口為多個圓形噴口或方形噴口，且多個所述噴口的中心位于同一圓上?？蛇x的，所述供氧系統(tǒng)包括兩組所述噴口，第一組噴口位于所述爐體的頂部，第二組噴口位于所述爐體的喉口?？蛇x的，所述第一組噴口包括五個均勻分布于同一圓上的噴口，所述第二組噴口包括三個均勻分布于同一圓上的噴口?？蛇x的，所述供氧系統(tǒng)還包括一給進(jìn)入所述噴口前的空氣加熱的空氣預(yù)熱器。本發(fā)明生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐的有益技術(shù)效果為本發(fā)明生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐位于氣化爐爐體底部的可進(jìn)行偏心旋轉(zhuǎn)的爐篦結(jié)構(gòu)大大提高氣化爐的原料適應(yīng)性，保證氣化氣成分的穩(wěn)定輸出；在氣化的熱解階段形成氧化環(huán)境，有助于降低熱解所需的能耗，增加氣相產(chǎn)物的生成，并且減少焦油組分的形成。


圖1為本發(fā)明生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中位于氣化爐爐體頂部的第一組噴口的示意圖。圖3為圖1中位于氣化爐爐體喉口的第二組噴口的示意圖。圖4為圖1中位于氣化爐爐體底部的除灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1至附圖4，對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。為了解決氣化氣焦油含量高的問題，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐， 氣化爐包括進(jìn)料系統(tǒng)、爐體和一供氧系統(tǒng)，供氧系統(tǒng)可往爐體內(nèi)噴入氧氣，在氣化的熱解階段形成氧化環(huán)境，有助于降低熱解所需的能耗，增加氣相產(chǎn)物的生成，并且減少焦油組分的形成。優(yōu)選的一個實(shí)施例，供氧系統(tǒng)包括至少一組空氣噴口和給噴口提供氣體的空氣壓縮機(jī)，噴口位于爐體上?？諝鈮嚎s機(jī)用于提供一定壓力和流量的空氣。供氧系統(tǒng)還包括一給進(jìn)入噴口前的空氣加熱的空氣預(yù)熱器?？諝忸A(yù)熱器位于整個氣化爐的末端，回收氣化氣的余熱用于加熱噴入的空氣。空氣經(jīng)過預(yù)熱后可以達(dá)到350°C， 通過預(yù)熱的回收達(dá)到了較高的熱經(jīng)濟(jì)性。圖1中的進(jìn)料系統(tǒng)1位于爐體4的上方，且通過法蘭與爐體4連接。在爐體4的頂部設(shè)置了第一組噴口 21，通過第一組噴口 21往爐體內(nèi)噴射空氣，以在爐體4內(nèi)的熱解區(qū)域形成氧化環(huán)境；在爐體4的喉口 12處設(shè)置了第二組噴口 22，形成高溫區(qū)，使得焦油大分子在此處裂解為小分子氣體，達(dá)到對焦油的脫除效果。兩組空氣噴口的空氣噴射量可以根據(jù)不同的運(yùn)行工況單獨(dú)調(diào)節(jié)。第一組噴口 21的優(yōu)選的一個實(shí)施例，如圖2所示，第一組噴口 21由五個方形噴口 23構(gòu)成，且該五個方形噴口 23的中心點(diǎn)均勻分布于同一圓上，從而在熱解區(qū)域形成均勻的
有氧環(huán)境。第二組噴口 22的優(yōu)選的一個實(shí)施例，如圖3所示，第二組噴口 22由三個方形噴口 M構(gòu)成，且該三個方形噴口 M的中心點(diǎn)均勻分布于同一圓上，構(gòu)成一三角形，這種噴射方式的布置有利于形成均勻的高溫區(qū)，使得焦油大分子在此處最大程度地裂解為小分子氣體。
在實(shí)際工藝中，噴口的形狀可以做改變，例如使用圓形噴口，噴口的數(shù)量以及分布方式也可以有其他的設(shè)置。在圖1中，氣化爐還包括除灰系統(tǒng)3，除灰系統(tǒng)3位于爐體4內(nèi)，且位于爐體4的底部。一個優(yōu)選的實(shí)施例，參考圖4，除灰系統(tǒng)3為一可進(jìn)行偏心旋轉(zhuǎn)的爐篦。該爐篦由一個塔式偏心旋轉(zhuǎn)爐篦8、升降螺紋中軸9、控制電機(jī)10和變速器11組成。塔式偏心旋轉(zhuǎn)爐篦 8與升降螺紋中軸9直接通過定位銷連接。升降螺紋中軸9可以同時實(shí)現(xiàn)爐篦8的旋轉(zhuǎn)和沿垂直螺桿上下運(yùn)動的功能，通過控制電機(jī)10控制輸出及變速器11調(diào)速使得爐篦8可以上下運(yùn)動。偏心旋轉(zhuǎn)爐篦8位于爐體4底部中心，爐篦8繞軸進(jìn)行偏心旋轉(zhuǎn)，不同于普通的中心軸旋轉(zhuǎn)爐篦，該設(shè)計有助于防止生物質(zhì)焦結(jié)渣并促進(jìn)灰破碎，有利于灰的排除?？烧{(diào)爐篦可以大大提高氣化爐的原料適應(yīng)性，保證氣化氣成分的穩(wěn)定輸出。進(jìn)料系統(tǒng)1包括密封料倉5、進(jìn)料筒7、一組閘板式密封鎖氣器6，密封料倉5為不銹鋼制一錐形縮口結(jié)構(gòu)，進(jìn)料筒7為一不銹鋼桶形結(jié)構(gòu)，進(jìn)料筒7側(cè)壁設(shè)計有機(jī)玻璃觀察孔用于觀測料層高度。間板式密封鎖氣器6有兩個構(gòu)成一組，分別位于密封料倉5的出料口下端和進(jìn)料筒出口端。閘板式密封鎖氣器6為契形不銹鋼板結(jié)構(gòu)，關(guān)閉的同時不僅具有密封功能，而且可以將原料直接切碎。進(jìn)料系統(tǒng)位于氣化爐的頂端中央位置，將根據(jù)氣化爐的運(yùn)行工況適時開啟和關(guān)閉。本發(fā)明的工作流程如下生物質(zhì)原料通過鎖氣進(jìn)料裝置送入氣化爐內(nèi)，在氣化爐爐體的上部分熱解區(qū)域與噴入的空氣發(fā)生氧化熱解反應(yīng)。它有利于減少所需的能量消耗， 提高氣體產(chǎn)率，降低焦油產(chǎn)率，為后續(xù)的氣化還原反應(yīng)提供了良好的反應(yīng)介質(zhì)。有氧熱解區(qū)域產(chǎn)生的熱解氣連同焦油和生物質(zhì)焦一同經(jīng)過喉口高溫區(qū)，此處的氧氣與熱解氣體氧化反應(yīng)產(chǎn)生近1000°C的高溫，焦油在高溫下部分氧化裂解。生物質(zhì)焦迅速落在可調(diào)爐篦上，通過控制爐篦的高低以及生物質(zhì)焦的堆積高度控制氣化反應(yīng)的時間和強(qiáng)度，從而獲得穩(wěn)定的氣化氣。本發(fā)明提出的生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐及氣化方法使生物質(zhì)在高效、連續(xù)穩(wěn)定地氣化的同時，降低能量損失，最大程度地減少焦油含量，提高氣化爐的原料適應(yīng)性，增強(qiáng)了氣化爐的運(yùn)行穩(wěn)定性。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所述技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐，包括進(jìn)料系統(tǒng)、爐體和除灰系統(tǒng)，所述除灰系統(tǒng)位于所述爐體內(nèi)，其特征在于所述除灰系統(tǒng)為一可進(jìn)行高度調(diào)節(jié)的爐篦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐，其特征在于所述爐篦由塔式偏心旋轉(zhuǎn)爐篦、升降螺紋中軸、控制電機(jī)和變速器組成，其中所述升降螺紋中軸為所述爐篦的旋轉(zhuǎn)軸，所述控制電機(jī)分別和所述升降螺紋中軸、所述變聲器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐，其特征在于還包括一供氧系統(tǒng)，所述供氧系統(tǒng)可往所述爐體內(nèi)噴入氧氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐，其特征在于所述供氧系統(tǒng)往所述爐體的頂部和爐體的喉口處噴入氧氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐，其特征在于所述供氧系統(tǒng)包括至少一組空氣噴口和給所述噴口提供氣體的空氣壓縮機(jī)，所述噴口位于所述爐體上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐，其特征在于所述噴口為多個圓形噴口或方形噴口，且多個所述噴口的中心位于同一圓上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐，其特征在于所述供氧系統(tǒng)包括兩組所述噴口，第一組噴口位于所述爐體的頂部，第二組噴口位于所述爐體的喉口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐，其特征在于所述第一組噴口包括五個均勻分布于同一圓上的噴口，所述第二組噴口包括三個均勻分布于同一圓上的噴口。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐，其特征在于所述供氧系統(tǒng)還包括一給進(jìn)入所述噴口前的空氣加熱的空氣預(yù)熱器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物質(zhì)可調(diào)爐篦氣化爐，包括進(jìn)料系統(tǒng)、爐體和除灰系統(tǒng)，所述除灰系統(tǒng)位于所述爐體內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的建議，所述除灰系統(tǒng)為一可進(jìn)行高度調(diào)節(jié)的爐篦。本發(fā)明提供的氣化爐可以大大提高氣化爐的原料適應(yīng)性，保證氣化氣成分的穩(wěn)定輸出。
文檔編號C10J3/42GK102492475SQ20111040727
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者吳文廣, 張云亮, 王蕓, 羅永浩, 蘇毅, 趙善輝 申請人:上海交通大學(xué)