專利名稱：一種采用打包燃料的流化床氣化反應(yīng)方法及反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用打包燃料的流化床氣化反應(yīng)方法及反應(yīng)器，屬于生物質(zhì)能的 氣化利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從技術(shù)與成本上考慮，目前生物質(zhì)與煤混燃技術(shù)仍是生物質(zhì)能利用的主要途徑之 一，但也出現(xiàn)以下問題(1)生物質(zhì)制粉困難，飛灰可燃物比例升高；(2)燃燒生成的生物質(zhì)灰影響粉煤灰的利用；(3)絞龍送料設(shè)備經(jīng)?？ㄋ绹?yán)重時導(dǎo)致核心部件損壞。這使得生物質(zhì)氣化再燃——間接混燃技術(shù)得到重視，這種技術(shù)能有效克服以上直 接摻燒的缺點，在控制C02、S02及NOx排放方面更具優(yōu)勢。這種技術(shù)需利用氣化爐來產(chǎn)生所 需的生物質(zhì)燃?xì)庖詫崿F(xiàn)與煤的間接混燃。由于流化床床層內(nèi)傳熱加強(qiáng)，反應(yīng)速度快速充分， 產(chǎn)氣量大，熱值高，焦油含量小，這一爐型技術(shù)在歐美一些國家得到了推廣應(yīng)用，我國起步 較晚，廣州能源所研制的循環(huán)流化床氣化爐有了幾處小規(guī)模的示范應(yīng)用，但氣化原料多是 林業(yè)廢棄物，針對適合生物質(zhì)秸稈的流化床氣化爐還未見報道。研究表明，一般認(rèn)為15-4CMW規(guī)模發(fā)展鼓泡流化床合適些，而循環(huán)流化床在 40-100MW發(fā)電規(guī)模中運用更經(jīng)濟(jì)。因此推廣鼓泡流化床對于當(dāng)前我國生物質(zhì)能特別是秸稈 生物質(zhì)的高品位利用有更好的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種采用打包燃料的流化床氣化反應(yīng)方法及反應(yīng)器，充分考慮我國 生物質(zhì)秸稈資源絕對數(shù)量龐大但是分散，收集難度大的特點，能有效提高我國秸稈資源的 利用效率和品位，可用作工業(yè)規(guī)模的氣化裝置，特別是作為煤粉發(fā)電機(jī)組生物質(zhì)秸稈摻燒 系統(tǒng)的氣化反應(yīng)器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種采用打包燃料的流化床氣化反應(yīng)方法，包括以下步驟(1)在氣化室內(nèi)預(yù)先填上高度為0. 5-0. 6m的低真實密度的陶粒砂床料，并將床料 溫度預(yù)熱到500-550°，然后投入運行；(2)運行時，維持流化風(fēng)量為陶粒砂床料臨界流化風(fēng)量的2倍左右，來流的流化風(fēng) 經(jīng)過等壓風(fēng)室，從布風(fēng)板吹入氣化室，使陶粒砂呈鼓泡流化狀態(tài)；(3)將打包燃料打散后甩入氣化室內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的熱生物質(zhì)燃?xì)饨?jīng)旋風(fēng) 分離器過濾大部分飛從分離器燃?xì)獬隹谒统觯?4)分離下來的熱飛灰先儲存在雙級鎖渣器內(nèi)，定期由飛灰熱絞龍回送氣化室內(nèi) 進(jìn)行再燃燒，從而提高碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率。所述打包燃料為秸稈，該打包燃料呈圓柱形或長方體；料包密度約為200kg/m3，單
3個料包截面一般以不超過氣化爐床層面積的50%。料包運到現(xiàn)場后，由帶式輸送機(jī)送往氣 化爐前，經(jīng)散料過程被甩進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)。所述陶粒砂床料的真實密度不高于2500kg/m3。所述分離下來的熱飛灰由熱飛灰絞龍裝置送入反應(yīng)器的密相區(qū)燃燒。本發(fā)明還提供了一種適用于所述反應(yīng)方法的反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)為氣化室的頂部為 防爆門，底部設(shè)置布風(fēng)板以及等壓風(fēng)室，氣化室的側(cè)壁上部設(shè)置安全門和氣化室出口，側(cè)壁 下部設(shè)置關(guān)斷門、人孔門以及飛灰熱絞龍；所述氣化室出口的另一端與旋風(fēng)分離器連接； 所述旋風(fēng)分離器的頂部為分離器燃?xì)獬隹?，其底部通過雙級鎖渣器與所述飛灰熱絞龍連 接；所述關(guān)斷門外設(shè)置料包打散裝置。所述氣化室為倒圓臺形，分別在布風(fēng)板的上部及氣化室1/2高度處擴(kuò)徑。所述等壓風(fēng)室的風(fēng)帽小孔采用四周側(cè)斜向下呈15°開孔。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)充分考慮我國現(xiàn)有農(nóng)業(yè)廢棄物資源分散的特點，將生物質(zhì)秸稈打包成型，便于 原料存運，有效減小占地面積；(2)采用陶粒砂作為鼓泡流化床氣化反應(yīng)器的床料，不僅能有效避免傳統(tǒng)石英砂 床料的易結(jié)渣問題，而且采用的陶粒砂真實密度低易流化，可降低流化風(fēng)量，有利于燃?xì)饪?燃成分比例和熱值的提高；(3)鼓泡流化床氣化反應(yīng)器，流化速度低，有效降低飛灰可燃物比例；(4)布風(fēng)板上部及反應(yīng)器床高1/2處的兩次擴(kuò)徑，可減少床料流化死區(qū)并促使床 料形成內(nèi)循環(huán)，改善流化質(zhì)量；(5)布風(fēng)板下設(shè)計有等壓風(fēng)室，用于穩(wěn)定來流的流化熱風(fēng)，盡可能減少結(jié)構(gòu)突變對 布風(fēng)的影響；布風(fēng)風(fēng)帽小孔采用四周側(cè)斜向下呈約15°開孔，以利于氣流擾動風(fēng)帽間的粗 顆粒；(6)解決了常規(guī)絞龍進(jìn)料設(shè)備易損壞的問題；分離下來的熱飛灰由熱飛灰絞龍裝 置送入反應(yīng)器的密相區(qū)燃燒，補(bǔ)充氣化所需熱量，提高碳轉(zhuǎn)化率。


圖1是本發(fā)明所述反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號1-秸稈料包，2-料包打散裝置，3-安全門，4-關(guān)斷門，5-氣化室，6-防爆門，7_等 壓風(fēng)室，8-人孔門，9-布風(fēng)板，10-爐壁內(nèi)襯，11-飛灰熱絞龍，12-氣化室出口，13-分離器 燃?xì)獬隹冢?4-旋風(fēng)分離器，15-雙級鎖渣器，16-分離器保溫內(nèi)襯。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種采用打包燃料的流化床氣化反應(yīng)方法及反應(yīng)器，下面結(jié)合附圖 和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖1所示，氣化室5的頂部為防爆門6，底部設(shè)置布風(fēng)板9以及等壓風(fēng)室7，氣化 室5的側(cè)壁上部設(shè)置安全門3和氣化室出口 12，側(cè)壁下部設(shè)置關(guān)斷門4、人孔門8以及飛灰 熱絞龍11 ；所述氣化室出口 12的另一端與旋風(fēng)分離器14連接；所述旋風(fēng)分離器14的頂部為分離器燃?xì)獬隹?13，其底部通過雙級鎖渣器15與所述飛灰熱絞龍11連接；所述關(guān)斷門4 外設(shè)置料包打散裝置2。在氣化室5分別在布風(fēng)板9的上部及氣化室1/2高度處擴(kuò)徑。等 壓風(fēng)室7的風(fēng)帽小孔采用四周側(cè)斜向下呈15°開孔。工作時，先在氣化室5內(nèi)預(yù)先填上適量低真實密度的陶粒砂床料，一般以 0. 5-0. 6m高度為宜，床料溫度預(yù)熱到500-550度之后便可投入運行。為提高氣化效率，可采 用熱風(fēng)作為流化風(fēng)。運行時，維持流化風(fēng)量為陶粒砂床料臨界流化風(fēng)量的2倍左右，來流的流化風(fēng)經(jīng) 過等壓風(fēng)室7后，從布風(fēng)板9吹入氣化室5，使陶粒砂呈鼓泡流化狀態(tài)；另一方面，秸稈料包 采用圓柱形或長方體，料包密度約為200kg/m3，單個料包截面一般以不超過氣化爐床層面 積的50%，由輸送機(jī)運至鼓泡流化床氣化爐前，用料包打散裝置2將料包打散后甩入氣化 室5內(nèi)，繼而進(jìn)行氣化反應(yīng)。產(chǎn)生的熱生物質(zhì)燃?xì)馔ㄟ^氣化室出口 12經(jīng)旋風(fēng)分離器14過濾 大部分飛從分離器燃?xì)獬隹?13送出，而分離下來的熱飛灰先儲存在雙級鎖渣器15內(nèi)，定期 由與旋風(fēng)分離器14連接的飛灰熱絞龍11回送氣化室5內(nèi)進(jìn)行再燃燒，從而提高碳轉(zhuǎn)化率 和氣化效率。為減少能量損失，氣化室5外壁敷有多層爐壁內(nèi)襯10，起到耐火和保溫作用； 旋風(fēng)分離器14外壁也附有分離器保溫內(nèi)襯16。為防止事故時能及時應(yīng)對，快速解決，反應(yīng) 器上部設(shè)有安全門3和防爆門6 ；反應(yīng)器下部設(shè)有人孔門8，便于工作人員進(jìn)入氣化反應(yīng)器 內(nèi)部進(jìn)行檢修。
權(quán)利要求
1. 一種采用打包燃料的流化床氣化反應(yīng)方法，其特征在于，包括以下步驟在氣化室內(nèi)預(yù)先填上高度為0. 5-0. 6m的低真實密度的陶粒砂床料，并將床料溫度預(yù) 熱到500-550°，然后投入運行；運行時，維持流化風(fēng)量為陶粒砂床料臨界流化風(fēng)量的2倍左右，來流的流化風(fēng)經(jīng)過等 壓風(fēng)室，從布風(fēng)板吹入氣化室，使陶粒砂呈鼓泡流化狀態(tài)；將打包燃料打散后甩入氣化室內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的熱生物質(zhì)燃?xì)饨?jīng)旋風(fēng)分離器過 濾大部分飛從分離器燃?xì)獬隹谒统觯环蛛x下來的熱飛灰先儲存在雙級鎖渣器內(nèi)，定期由飛灰熱絞龍回送氣化室內(nèi)進(jìn)行再燃 燒，從而提高碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用打包燃料的流化床氣化反應(yīng)方法，其特征在于，所 述打包燃料為秸稈，該打包燃料呈圓柱形或長方體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用打包燃料的流化床氣化反應(yīng)方法，其特征在于，所 述陶粒砂床料的真實密度不高于2500kg/m3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用打包燃料的流化床氣化反應(yīng)方法，其特征在于，所 述分離下來的熱飛灰由熱飛灰絞龍裝置送入反應(yīng)器的密相區(qū)燃燒。
5. 一種適用于權(quán)利要求1所述反應(yīng)方法的反應(yīng)器，其特征在于，氣化室(5)的頂部為 防爆門(6)，底部設(shè)置布風(fēng)板(9)以及等壓風(fēng)室(7)，氣化室(5)的側(cè)壁上部設(shè)置安全門(3) 和氣化室出口(12)，側(cè)壁下部設(shè)置關(guān)斷門(4)、人孔門(8)以及飛灰熱絞龍(11)；所述氣化 室出口(12)的另一端與旋風(fēng)分離器(14)連接；所述旋風(fēng)分離器(14)的頂部為分離器燃?xì)?出口(13)，其底部通過雙級鎖渣器(15)與所述飛灰熱絞龍(11)連接；所述關(guān)斷門(4)外 設(shè)置料包打散裝置(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述氣化室(5)分別在布風(fēng)板(9)的上 部及氣化室1/2高度處擴(kuò)徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用打包燃料的流化床氣化反應(yīng)方法及反應(yīng)器，屬于生物質(zhì)能的氣化利用領(lǐng)域。此裝置利用我國豐富的生物質(zhì)秸稈資源，打包處理后作為氣化原料，利用爐前打散裝置散包進(jìn)料，解決了常規(guī)絞龍進(jìn)料設(shè)備易損壞的問題；采用低真實密度的陶粒砂作為床料，有效避免傳統(tǒng)石英砂床料的易結(jié)渣問題，氣化反應(yīng)器采用鼓泡流化床，流化速度低，有效降低飛灰可燃物比例；氣化反應(yīng)器本體采用擴(kuò)徑設(shè)計，可減少床料流化死區(qū)并促使床料形成內(nèi)循環(huán)，改善流化質(zhì)量，從而實現(xiàn)生物質(zhì)秸稈的高效利用，可作為今后煤粉鍋爐與生物質(zhì)結(jié)合利用的理想裝置。
文檔編號C10J3/56GK102002399SQ201010546578
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者何培紅, 沈冶, 胡志波, 蔣國平, 袁光福, 閻維平, 魯許鰲, 黎澤元 申請人:華北電力大學(xué)(保定), 國電長源電力股份有限公司