本實用新型涉及生物質(zhì)氣化領(lǐng)域，特別是涉及一種具有余熱利用功能的下吸式固定床系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著常規(guī)能源逐漸枯竭，可再生能源具有儲量豐富、可再生、零污染零排放等優(yōu)點，越來越得到重視。生物質(zhì)是重要的可再生能源，由于其易得性和易于利用性，是關(guān)注的重點。預計到22世紀中葉，生物質(zhì)將替代燃氣占全球總能耗的40％以上，有效補充常規(guī)能源的不足。

目前生物質(zhì)氣化技術(shù)分為固定床氣化技術(shù)和流化床氣化技術(shù)。固定床氣化是將一定量的生物質(zhì)原料投入氣化裝置內(nèi)厭氧燃燒，最終生成可燃氣體的一種生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)。“固定”是指生物質(zhì)物料在爐內(nèi)不流動，在靜止狀態(tài)下氣化。固定床氣化技術(shù)主要分為上吸式氣化技術(shù)和下吸式氣化技術(shù)。其中下吸式氣化技術(shù)具有焦油含量低的優(yōu)點，但是下吸式氣化技術(shù)生成的燃氣溫度高達800-900℃，總體熱效率偏低；原料要求嚴苛，水分需要低于20％，否則會降低氣化效率。在下吸式氣化技術(shù)的應用過程中，必須考慮上述因素。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種有效利用燃氣余熱的下吸式固定床系統(tǒng)。

本實用新型采用的技術(shù)方案是：

提供一種具有余熱利用功能的下吸式固定床系統(tǒng)，包括第一螺旋干燥裝置、第二螺旋干燥裝置、熱解氣化裝置和氣化劑預熱器，所述第一螺旋干燥裝置的出料口與所述第二螺旋干燥裝置的進料口連接，所述第二螺旋干燥裝置的出料口與所述熱解氣化裝置的進料口連接；所述熱解氣化裝置上部為熱解區(qū)，下部為氣化區(qū)，中間設(shè)有可通入氣化劑的風箱；所述氣化區(qū)下端一側(cè)設(shè)有起始燃氣出口；所述第一螺旋干燥裝置內(nèi)設(shè)有可與第一螺旋干燥裝置進行熱交換的第一燃氣通道，所述第二螺旋干燥裝置內(nèi)設(shè)有可與第二螺旋干燥裝置進行熱交換第二燃氣通道，所述熱解區(qū)內(nèi)設(shè)有可與熱解區(qū)進行熱交換第三燃氣通道；所述起始燃氣出口與所述氣化劑預熱器連通，所述氣化劑預熱器與所述第三燃氣通道連通，所述第三燃氣通道與所述第二燃氣通道連通，所述第二燃氣通道與所述第一燃氣通道連通，所述第一燃氣通道末端設(shè)有最終燃氣出口。

生物質(zhì)原料在第一螺旋干燥裝置內(nèi)與高溫燃氣發(fā)生熱傳遞，干燥生物質(zhì)原料，然后在第二螺旋干燥裝置內(nèi)與高溫燃氣發(fā)生熱傳遞，進一步干燥生物質(zhì)原料，生物質(zhì)原料水分降低至20％以下，水蒸氣被排出。可以根據(jù)生物質(zhì)原料的初始水分，調(diào)整螺旋干燥裝置的轉(zhuǎn)速和燃氣的流速。

干燥后的生物質(zhì)原料進入熱解氣化裝置，通過調(diào)整燃氣的流速，控制熱解區(qū)的溫度在400-600℃，熱解后的生物質(zhì)進入氣化區(qū)，與200℃的空氣氣化劑反應，生成溫度高達900℃的生物質(zhì)燃氣。

燃氣經(jīng)起始燃氣出口進入氣化劑熱交換裝置，與氣化劑間接換熱，氣化劑的溫度升至200℃，進入風箱，在氣化區(qū)與生物質(zhì)原料反應，隨后燃氣溫度降至800℃。

離開預熱器的燃氣進入第三燃氣通道與熱解區(qū)內(nèi)的生物質(zhì)原料換熱，燃氣溫度降至600℃。然后，燃氣依次進入第二螺旋干燥裝置及第一螺旋干燥裝置的燃氣通道，燃氣溫度降至350℃。最后燃氣經(jīng)最終燃氣出口排出。

進一步地，所述第三燃氣通道、第二燃氣通道、第一燃氣通道內(nèi)的燃氣流動方向與所述第一螺旋干燥裝置、第二螺旋干燥裝置、熱解氣化裝置內(nèi)原料輸送方向相反。生物質(zhì)原料與燃氣逆向流動，能夠更好地實現(xiàn)生物質(zhì)原料與燃氣的熱交換。

進一步地，所述第一燃氣管道和第二燃氣管道分別位于第一螺旋干燥裝置和第二螺旋干燥裝置的軸向上。進一步地，所述第三燃氣通道位于所述熱解區(qū)的軸向上。以便于原料與燃氣均勻地進行熱交換。

進一步地，所述第三燃氣通道為折管，折管與原料的接觸面積增大，燃氣的在熱解區(qū)停留時間增長，有利于提高熱交換效率。

本實用新型的有益效果是：

(1)下吸式固定床系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫燃氣依次與空氣氣化劑、生物質(zhì)原料換熱，有效的利用了高溫燃氣的余熱，顯著提高了下吸式固定床系統(tǒng)的熱效率；

(2)生物質(zhì)原料在進入熱解氣化階段前獨立干燥，一方面提高了下吸式固定床系統(tǒng)的對原料的適用范圍，另一方面提高了本系統(tǒng)的氣化效率。

附圖說明

附圖1為本實用新型一種具有余熱利用功能的下吸式固定床系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-第一螺旋干燥裝置，11-第一燃氣管道，12-最終燃氣出口；2-第二螺旋干燥裝置，21-第二燃氣管道；3-熱解氣化裝置，31-熱解區(qū)，311-第三燃氣管道，32-氣化區(qū)，33-風箱，331-進風管道，34-起始燃氣出口，35-爐排，36-出渣口；4-預熱器；5-氣化風機。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。

如圖1所示的一種具有余熱利用功能的下吸式固定床系統(tǒng)，包括第一螺旋干燥裝置1、第二螺旋干燥裝置2、熱解氣化裝置3和氣化劑預熱器4，所述第一螺旋干燥裝置1的出料口與所述第二螺旋干燥裝置2的進料口連接，所述第二螺旋干燥裝置2的出料口與所述熱解氣化裝置3的進料口連接。

所述熱解氣化裝置3上部為熱解區(qū)31，下部為氣化區(qū)32，中間設(shè)有可通入氣化劑的風箱33；所述氣化區(qū)32下端一側(cè)設(shè)有起始燃氣出口34。

所述第一螺旋干燥裝置1內(nèi)設(shè)有可與第一螺旋干燥裝置1進行熱交換的第一燃氣通道11，所述第二螺旋干燥裝置2內(nèi)設(shè)有可與第二螺旋干燥裝置2進行熱交換第二燃氣通道21，所述熱解區(qū)31內(nèi)設(shè)有可與熱解區(qū)進行熱交換第三燃氣通道311。

所述起始燃氣出口34與所述氣化劑預熱器4連通，所述氣化劑預熱器4與所述第三燃氣通道311連通，所述第三燃氣通道311與所述第二燃氣通道21連通，所述第二燃氣通道21與所述第一燃氣通道11連通，所述第一燃氣通道11末端設(shè)有最終燃氣出口12。

所述第三燃氣通道311、第二燃氣通道21、第一燃氣通道11內(nèi)的燃氣流動方向與所述第一螺旋干燥裝置1、第二螺旋干燥裝置2、熱解氣化裝置3內(nèi)原料輸送方向相反。

所述第三燃氣通道311位于所述熱解區(qū)31的軸向上。所述第一燃氣管道11和第二燃氣管道12分別位于第一螺旋干燥裝置1和第二螺旋干燥裝置2的軸向上。所述第三燃氣通道311為折管。

所述氣化劑預熱器4外側(cè)環(huán)繞有氣化劑輸送管道，所述氣化劑輸送管道一端連接有氣化風機5，另一端與所述風箱33相連。所述風箱33上設(shè)有進風管331。

所述第一螺旋干燥裝置1和所述第二螺旋干燥裝置2上均設(shè)有水蒸氣出口。所述熱解氣化裝置下端設(shè)有爐排35和出渣口36。

本實用新型工作時，生物質(zhì)原料進入第一螺旋干燥裝置1內(nèi)與高溫燃氣發(fā)生熱傳遞，生物質(zhì)原料的水分蒸發(fā)并經(jīng)水蒸氣出口排出。生物質(zhì)原料進入第二螺旋干燥裝置2內(nèi)與高溫燃氣進一步換熱，生物質(zhì)原料水分降低至20％以下。

經(jīng)過第二螺旋輸送裝置2干燥后的生物質(zhì)原料進入熱解氣化裝置3，首先在熱解區(qū)31內(nèi)與燃氣換熱發(fā)生熱解，揮發(fā)分析出。熱解區(qū)31的溫度在400-600℃。熱解后的生物質(zhì)進入氣化區(qū)32，與200℃的空氣氣化劑反應，生成溫度高達900℃的生物質(zhì)燃氣，爐渣經(jīng)爐排35自排渣口36排出。

高溫的燃氣進入氣化劑預熱器4，與作為氣化劑的空氣間接換熱，空氣的溫度升至200℃，進入熱解氣化裝置的風箱33，在氣化區(qū)32與生物質(zhì)原料反應；燃氣溫度降至800℃。

離開氣化劑預熱器4的燃氣進入第三燃氣通道311，與熱解區(qū)31內(nèi)的生物質(zhì)原料換熱，燃氣溫度降至600℃。然后，燃氣依次進入第二燃氣通道和第三燃氣通道，與生物質(zhì)原料逆向換熱，燃氣溫度降至350℃。

本實用新型有效地利用了高溫燃氣的余熱，且提高了下吸式固定床系統(tǒng)的對原料的適用范圍。

顯然，上述具體實施方式是為說明本實用新型的例子之一，但不局限于本實用新型實施方式，可以在上述說明的基礎(chǔ)上做出其他形式上的變化或替代，而這些改變或者替代也將包含在本實用新型確定的保護范圍之內(nèi)。