專利名稱：內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解氣化煤氣的方法及熱解氣化爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物質熱解氣化方法及熱解氣化爐，尤其涉及一種連續(xù)熱解氣化 生物質的方法及熱解氣化爐。
背景技術：
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生物質熱解是指生物質原料在隔絕空氣或者添加少量空氣條件下受熱分解 產(chǎn)生可凝和不可凝氣體以及固體木炭等不同形態(tài)的物質，熱解得到的氣體具有高
熱值， 一般在12000KJ/麗g以上，使用燃燒溫度高的特點；生物質的氣化是指固
體木炭產(chǎn)品與氣化劑，氧或含氧物質的氧化劑，如水蒸氣、氧氣或者空氣等，在 一定的溫度條件下，發(fā)生氣固反應的過程。目前，人們所指的生物質氣化反應過 程，通常包括生物質的熱分解和氣固反應過程，以得到氣體產(chǎn)品為主要目標，氣
體的熱值低， 一般在5000 KJ/剛3以下。
國內(nèi)生物質熱解工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)中，基本上都是熱解氣化的反應過程，得到 以固體或者液體產(chǎn)物為主要目標，且工業(yè)化規(guī)模熱解裝置產(chǎn)生可燃的高熱值氣量 少，難以適合于大規(guī)模連續(xù)用氣，如燃氣發(fā)電等工程，而且為間歇式生產(chǎn)。目前 國內(nèi)工業(yè)化規(guī)模氣化裝置實現(xiàn)了連續(xù)化運行，產(chǎn)量穩(wěn)定且產(chǎn)氣量大，但燃氣熱值 低，影響了規(guī)?；脷馊缟镔|燃氣發(fā)電裝置的運行效率和成本。為了拓展生物 質燃氣的使用范圍，需要研究開發(fā)經(jīng)濟和技術可行性，能夠連續(xù)穩(wěn)定大氣量供氣， 且能生產(chǎn)高熱值氣體的生物質氣化過程和裝備。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術存在的工業(yè)化規(guī)模熱解裝置只能間歇性生產(chǎn)、氣量小，而 氣化裝置生產(chǎn)的燃氣熱值低的弊端，本發(fā)明提供一種內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解 氣化煤氣的方法及熱解氣化爐，能連續(xù)穩(wěn)定大氣量提供高熱值生物質煤氣。本發(fā)明采用如下技術方案 一種內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解氣化煤氣的方 法，步驟為
生物質送入熱解氣化爐的料倉中，進入爐內(nèi)自上而下運動，與自下而上的粗 熱解煤氣接觸換熱，生物質完成干燥、預熱過程，粗熱解煤氣換熱后溫度降至 7(TC后由粗熱解煤氣出口排出，而生物質在熱解筒與過渡筒內(nèi)利用回爐煤氣與空
氣混合燃燒產(chǎn)生的熱量熱解干餾為木炭，熱解溫度為600 80(TC,分解出干餾 煤氣，熱解干餾后的木炭由熱解筒經(jīng)過渡筒下沉進入氣化筒；所述的生物質為木 塊或果殼中的一種或兩種混合。
熱解產(chǎn)生的粗熱解煤氣由粗熱解煤氣出口出來進入水封除塵器除塵，分離出 的煤氣進入集氣槽凈化后去噴淋冷卻塔冷卻后由排風機抽出， 一部分去燃氣柜， 另一部分調(diào)壓后作為回爐煤氣，由潔凈煤氣分布器進入內(nèi)熱式生物質連續(xù)熱解氣 化爐的過渡筒，由水封除塵器和噴淋冷卻塔分離出的含油洗滌水去焦油分離器；
調(diào)壓后由潔凈煤氣分布器進入過渡筒的回爐煤氣與從空氣分布器進入的空 氣混合燃燒，產(chǎn)生的熱量將過渡筒內(nèi)的木炭加熱到600 80(TC;所述的回爐煤 氣的量為40 100mVh，空氣量為20 50 raVh。
進入氣化筒的木炭與噴淋的冷卻水反應，吸收熱量的同時產(chǎn)生熱值在 8000KJ/NM以上的水煤氣和半水煤氣，水煤氣和半水煤氣上升與熱解干餾得到的 干餾煤氣混合為粗熱解煤氣，由粗熱解煤氣出口出來，木炭由600 80(TC降到 20(TC ，再經(jīng)氣化筒冷卻段的水夾套冷卻降低至5CTC后由出炭口排出。
一種用于所述的內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解氣化煤氣的方法中的熱解氣化 爐，由料倉、爐體、熱解筒、過渡筒和氣化筒、冷卻段、支腿組成，料倉設于爐 體上，爐體內(nèi)由上至下設有熱解筒、過渡筒和氣化筒，在熱解筒與過渡筒之間設 有空氣分布器，在熱解筒上設有粗熱解煤氣出口，在過渡筒與氣化筒之間設有潔 凈煤氣分布器，在氣化筒底部設有出炭口 ，在氣化筒的上部設有冷卻水噴淋裝置， 氣化筒的下部為冷卻段，設有水夾套，爐體設于支腿上。所述的熱解筒和過渡筒 為耐火磚砌筑。所述的氣化筒為鋼筋混凝土砌筑，在內(nèi)壁設有水夾套用來對木炭 進行冷卻。所述的空氣分布器和潔凈煤氣分布器的均設有氣體出口和氣體進口， 分布器為里外兩同心圓筒組成，在分布器的內(nèi)圓筒上沿圓周均勻分布6 8個氣 體出口。有益效果-
1. 生物質與粗熱解煤氣逆向運動，利用粗熱解煤氣的熱量對生物質進行干燥 和預熱，節(jié)省了能量。
2. 利用回爐煤氣與空氣的燃燒產(chǎn)生的熱量對生物質進行熱解，實現(xiàn)了在熱解 氣化爐的內(nèi)熱式連續(xù)生產(chǎn)。通過控制熱解氣化爐回爐煤氣量在40-100 raVh和鼓 入空氣量20-50 m7h，從而實現(xiàn)整個反應體系的熱平衡和物料平衡。
3. 本方法可以連續(xù)穩(wěn)定地提供大流量高熱值煤氣，熱值在8000KJ/NM'以上。 燃氣產(chǎn)量大、熱值高，且可連續(xù)穩(wěn)定運行，特別適合規(guī)模化工業(yè)用燃氣如生物質 燃氣發(fā)電項目的需要。
4. 本發(fā)明的空氣分布器和潔凈煤氣分布器由于是在內(nèi)圓筒上沿圓周均勻分 布6 8個氣體出口的，使得氣體分布更均勻，燃燒更充分，水蒸汽一木炭反應 充分，爐體截面周圍的溫度分布均勻。


圖l 是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
圖中，l為粗熱解煤氣出口， 2為回爐煤氣入口， 3為空氣入口， 4為噴淋冷 卻水入口， 5為熱解氣化爐，6為水封除塵器，7為集氣槽，8為噴淋冷卻塔，9 為焦油分離池，IO為排風機，ll為鼓風機，12為水泵。 圖2. 是本發(fā)明熱解氣化爐的結構示意圖。
圖中，i為粗熱解煤氣出口， 2為回爐煤氣入口， 3為空氣入口， 4為噴淋冷 卻水入口， 13為料倉，14為出炭口， 15為支腿，16為水夾套，17為熱解筒， 18為過渡筒，19為氣化筒，20為熱電偶。 圖3. 是本發(fā)明空氣分布器的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示， 一種內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解氣化煤氣的方法，步驟為 生物質送入熱解氣化爐的料倉中，進入爐內(nèi)自上而下運動，與自下而上的粗 熱解煤氣接觸換熱，生物質完成干燥、預熱過程，粗熱解煤氣換熱后溫度降至
7(TC后由粗熱解煤氣出口 1排出，而生物質在熱解筒與過渡筒內(nèi)利用回爐煤氣與空氣混合燃燒產(chǎn)生的熱量熱解干餾為木炭，熱解溫度為600 800。C，分解出干 餾煤氣，熱解干餾后的木炭由熱解筒經(jīng)過渡筒下沉進入氣化筒；所述的生物質為 木塊、果殼等。
熱解產(chǎn)生的粗熱解煤氣由粗熱解煤氣出口1出來進入水封除塵器6除塵，分 離出的煤氣進入集氣槽7凈化后去噴淋冷卻塔8冷卻后由排風機IO抽出， 一部 分去燃氣柜，另一部分調(diào)壓后作為回爐煤氣，由潔凈煤氣分布器的回爐煤氣入口 2進入熱解氣化爐的過渡筒，由水封除塵器6和噴淋冷卻塔8分離出的含油洗滌 水去焦油分離器分離焦油，分離出的水由水泵12泵入熱解爐循環(huán)使用；
調(diào)壓后由潔凈煤氣分布器的回爐煤氣入口 2進入過渡筒的回爐煤氣與由鼓 風機11從空氣分布器的空氣入口 3送入的空氣混合燃燒，產(chǎn)生的熱量將過渡筒 內(nèi)的木炭加熱到600 800。C，木炭與進入爐內(nèi)的空氣中的氧氣反應放出熱量； 所述的回爐煤氣的量為40 100m3/h，空氣量為20 50m3/h。
進入氣化筒的木炭與噴淋的冷卻水反應，吸收熱量的同時產(chǎn)生熱值在 8000KJ/NM3以上的水煤氣和半水煤氣，水煤氣和半水煤氣上升與熱解干餾得到的 干餾煤氣混合為粗熱解煤氣，由粗熱解煤氣出口l出來，木炭由600 800。C降 到2CKTC，再經(jīng)設于氣化筒冷卻段的水加套16冷卻降低至5(TC后由出炭口排出。
如圖2所示， 一種用于所述的內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解氣化煤氣的方法中 的熱解氣化爐，所述的熱解氣化爐由料倉13、爐體、熱解筒17、過渡筒18和氣 化筒19、支腿15組成，料倉13設于爐體上，爐體內(nèi)由上至下設有熱解筒17、 過渡筒18和氣化筒19，在熱解筒17與過渡筒18之間設有空氣分布器，在熱解 筒17上設有粗熱解煤氣出口 1，在熱解筒17上還設有熱電偶20以控制溫度， 在過渡筒18與氣化筒19之間設有潔凈煤氣分布器，在氣化筒底部設有出炭口 14，在氣化筒19上還設有冷卻水噴淋裝置，氣化筒的下部為冷卻段，設有水夾 套16，爐體設于支腿15上。所述的熱解筒17和過渡筒18為耐火磚砌筑。所述 的氣化筒19為鋼筋混凝土砌筑。所述的空氣分布器和潔凈煤氣分布器的均設有 氣體出口和氣體進口，分布器為里外兩同心圓筒組成，在分布器的內(nèi)圓筒上沿圓 周均勻分布6 8個氣體出口，如圖3所示。
實施例1:一種內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解氣化煤氣的方法，待熱解氣化爐穩(wěn)定后，將 50土30mm大小的木塊，送入熱解氣化爐內(nèi)，粗熱解煤氣經(jīng)爐上部粗熱解煤氣出 口引入水封除塵器除塵，分離出的煤氣進入集氣槽凈化后去噴淋冷卻塔冷卻后， 再由羅茨排風機抽出， 一部分去燃氣柜供民用或發(fā)電用，另一部分經(jīng)調(diào)壓后作為 回爐煤氣，由潔凈煤氣分布器進入爐內(nèi)與離心鼓風機由空氣分布器送入的空氣混 合作為加熱用燃氣，以上為氣體循環(huán)流程。在第一次運行時，是要經(jīng)過一個暖爐 的過程的，將事先燒紅的木炭投入爐中，在氣化筒內(nèi)發(fā)生反應，待整個過程穩(wěn)定 后，整個循環(huán)就可以實現(xiàn)。
循環(huán)水泵將洗滌水從油水分離池抽出送入水封除塵器、集氣槽、噴淋冷卻塔 及熱解氣化爐等設備，對粗熱解煤氣進行冷卻和焦油洗滌及進行水蒸汽一木炭煤 氣反應，含油洗滌水從各設備底下返回焦油分離器，經(jīng)油水分離池分離出的焦油 經(jīng)焦油泵送入焦油罐，以上為水循環(huán)流程。 整個運行情況如下
一臺內(nèi)徑①1. 8m內(nèi)熱式生物質連續(xù)熱解氣化爐制備生物質燃氣主要技術參數(shù)如 下
爐膛截面積2.54m2
原料木塊
單爐處理原料量17T/d 單爐產(chǎn)木炭5T/d
單爐產(chǎn)氣l.O萬mVd 氣體熱值9210KJ/m:i 熱解筒與過渡筒溫度600-800°C 冷卻氣化筒溫度200°C
權利要求
1、一種內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解氣化煤氣的方法，其特征在于，步驟為生物質送入熱解氣化爐的料倉中，進入爐內(nèi)自上而下運動，與自下而上的粗熱解煤氣接觸換熱，生物質完成干燥、預熱過程，粗熱解煤氣換熱后溫度降至70℃后由粗熱解煤氣出口排出，而生物質在熱解筒與過渡筒內(nèi)利用回爐煤氣與空氣混合燃燒產(chǎn)生的熱量熱解干餾為木炭，熱解溫度為600～800℃，分解出干餾煤氣，熱解干餾后的木炭由熱解筒經(jīng)過渡筒下沉進入氣化筒；熱解產(chǎn)生的粗熱解煤氣由粗熱解煤氣出口出來進入水封除塵器除塵，分離出的煤氣進入集氣槽凈化后去噴淋冷卻塔冷卻后由排風機抽出，一部分去燃氣柜，另一部分調(diào)壓后作為回爐煤氣，由潔凈煤氣分布器進入熱解氣化爐的過渡筒，由水封除塵器和噴淋冷卻塔分離出的含油洗滌水去焦油分離器分離焦油，分離出的水循環(huán)使用；調(diào)壓后由潔凈煤氣分布器進入過渡筒的回爐煤氣與從空氣分布器進入的空氣混合燃燒，產(chǎn)生的熱量將過渡筒內(nèi)的生物質加熱到600～800℃；進入氣化筒的木炭與噴淋的冷卻水反應，吸收熱量的同時產(chǎn)生熱值在8000KJ/NM3以上的水煤氣和半水煤氣，水煤氣和半水煤氣上升與熱解干餾得到的干餾煤氣混合為粗熱解煤氣，由粗熱解煤氣出口出來，木炭由600～800℃降到200℃，再經(jīng)氣化筒冷卻段的水夾套冷卻降低至50℃后由出炭口排出。
2、 如權利要求l所述的內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解氣化煤氣的方法，其特 征在于，所述的回爐煤氣的量為40 100mVh，空氣量為20 50mVh。
3、 如權利要求l所述的內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解氣化煤氣的方法，其特 征在于，所述的生物質為木塊或果殼中的一種或兩種混合。
4、 一種用于權利要求1所述的內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解氣化煤氣的方法 中的熱解氣化爐，其特征在于，所述的熱解氣化爐由料倉、爐體、熱解筒、過渡 筒和氣化筒、支腿組成，料倉設于爐體上，爐體內(nèi)由上至下設有熱解筒、過渡筒 和氣化筒，在熱解筒與過渡筒之間設有空氣分布器，在熱解筒上設有粗熱解煤氣 出口，在過渡筒與氣化筒之間設有潔凈煤氣分布器，在氣化筒底部設有出炭口，在氣化筒的上部設有冷卻水噴淋裝置，氣化筒的下部為冷卻段，設有水夾套，爐 體設于支腿上。
5、 如權利要求4所述的熱解氣化爐，其特征在于，所述的熱解筒和過渡筒 為耐火磚砌筑。
6、 如權利要求4所述的熱解氣化爐，其特征在于，所述的氣化筒為鋼筋混 凝土砌筑。
7、 如權利要求4所述的熱解氣化爐，其特征在于，所述的空氣分布器和潔 凈煤氣分布器均設有氣體出口和氣體進口，分布器為里外兩同心圓筒組成，在分 布器的內(nèi)圓筒上沿圓周均勻分布6 8個氣體出口 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)熱式連續(xù)制備生物質熱解氣化煤氣的方法及使用的熱解氣化爐，方法為生物質與粗熱解煤氣逆向接觸換熱，粗熱解煤氣換熱后排出，而生物質在熱解筒與過渡筒內(nèi)利用回爐煤氣與空氣混合燃燒產(chǎn)生的熱量熱解干餾為木炭，分解出干餾煤氣，然后下沉進入氣化筒；熱解產(chǎn)生的粗熱解煤氣凈化后一部分去燃氣柜，另一部分調(diào)壓后作為回爐煤氣，與從空氣分布器進入的空氣混合燃燒，產(chǎn)生的熱量將過渡筒內(nèi)的生物質加熱到600～800℃；進入氣化筒的木炭與噴淋的冷卻水反應，產(chǎn)生水煤氣和半水煤氣，粗熱解煤氣從出口出來，冷卻的木炭由出炭口排出。本發(fā)明能連續(xù)穩(wěn)定提供高熱值生物質煤氣。
文檔編號C10B53/02GK101412915SQ20081023556
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權日2008年11月21日
發(fā)明者劉石彩, 浩 應, 張?zhí)旖? 戴偉娣, 蔣劍春, 玉 許 申請人:中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所