專利名稱：生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及將可燃物料轉(zhuǎn)變成清潔高效合成氣的技術(shù)，具體地指一種生物質(zhì) 雙爐裂解氣化設(shè)備。
背景技術(shù)：
可燃物料氣化技術(shù)在二十世紀(jì)末得到了快速發(fā)展，特別是對(duì)燃煤進(jìn)行氣化的技術(shù) 已經(jīng)相當(dāng)成熟，科研人員已成功地開發(fā)出了對(duì)煤種適用性廣、氣化效率高、產(chǎn)生污染少的煤 氣化工藝和設(shè)備。而對(duì)樹枝、秸稈、稻草或其他農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)進(jìn)行氣化的技術(shù)則是本 世紀(jì)出現(xiàn)的一種綜合利用能源的新技術(shù)，已有的生物質(zhì)氣化技術(shù)主要包括固定床氣化、流 化床氣化、兩段式制氣等工藝和設(shè)備，這些都屬于直接氣化工藝和設(shè)備。直接氣化工藝和設(shè) 備最主要的特點(diǎn)是利用部分生物質(zhì)燃燒放出的熱量為氣化反應(yīng)提供能源，氣化反應(yīng)所采用 的氧化劑一般是空氣、富氧空氣、或富氧空氣與水蒸汽的組合中的一種。近期的研究和實(shí)驗(yàn) 表明上述生物質(zhì)直接氣化工藝和設(shè)備存在如下幾方面的缺陷一、生物質(zhì)燃料的成份和熱值極不穩(wěn)定、著火點(diǎn)低、著火反應(yīng)快，容易發(fā)生爆燃現(xiàn) 象，在氣化爐局部區(qū)域形成超溫結(jié)焦結(jié)垢，氣化爐的運(yùn)行溫度極難控制二、當(dāng)以空氣作為氧化劑時(shí)，由于空氣中存在大量不發(fā)生反應(yīng)的N2成份，會(huì)導(dǎo)致合 成氣中的N2含量偏高、有效氣體(CCHH2)含量偏低、H2/C0比例下降，合成氣的熱值偏低且不 穩(wěn)定，一般只能維持在5000KJ/Nm3以下，難以滿足后續(xù)的工業(yè)利用。三、當(dāng)以富氧空氣作為氧化劑時(shí)，雖然可以減少合成氣中的N2含量，但需要附設(shè)體 積龐大且能耗極高的空氣分離裝置，這樣將大幅增加整個(gè)氣化工藝和設(shè)備的成本。四、當(dāng)以富氧空氣與水蒸汽的組合作為氧化劑時(shí)，雖然可以減少合成氣中的N2含 量、增加合成氣中的H2含量，但水蒸汽作為反應(yīng)介質(zhì)仍需要消耗大量的熱能，與分離空氣的 能耗累積，同樣會(huì)大幅增加整個(gè)氣化工藝和設(shè)備的投資。五、需要自燃約15 20%的生物質(zhì)來(lái)提供氣化反應(yīng)的能量，而燃燒產(chǎn)生大量的 CO2,從而降低合成氣中有效氣體(CCHH2)的含量。并且，高溫合成氣連同混雜于其中的空氣 將帶走大量的顯熱，這樣熱能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的比例將大幅下降，導(dǎo)致整個(gè)氣化工藝的冷煤 氣效率較低，一般情況在70%以下，最好狀況也不會(huì)超過(guò)80%。六、氣化爐的運(yùn)行溫度大多設(shè)計(jì)為800 1200°C，而在該溫度區(qū)域進(jìn)行氣化反應(yīng) 的生物質(zhì)燃料將產(chǎn)生大量難以清除的焦油，過(guò)多的焦油在設(shè)備和管道中累積和粘結(jié)，可造 成管道堵塞和設(shè)備污染。七、生物質(zhì)燃料氣化反應(yīng)所產(chǎn)生的灰份中含有大量的K、Na等堿金屬氧化物，一般 占灰份重量的20 40%，而這些堿金屬氧化物在溫度高于800°C時(shí)會(huì)氣化混雜于所產(chǎn)生的 合成氣中，不僅影響合成氣的品質(zhì)，而且與焦油一起粘附在設(shè)備和管道中，對(duì)設(shè)備和管道腐 蝕嚴(yán)重。鑒于上述生物質(zhì)直接氣化工藝和設(shè)備所存在的若干致命缺陷，目前還難以將其應(yīng) 用于實(shí)際生產(chǎn)中。如何使生物質(zhì)燃料的氣化從研究試驗(yàn)階段轉(zhuǎn)化為實(shí)際商業(yè)利用，是本領(lǐng)域科研人員一直在努力攻克的難題。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是要提供一種工藝易于控制、能耗和投資低廉、冷煤氣效率高、所產(chǎn)生合成氣熱值大、能根除焦油和堿金屬化合物、且能滿足大型化連續(xù)生產(chǎn)要求的生 物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備，主要由從 下到上內(nèi)腔連通布置的裂解爐和氣化爐，循環(huán)布置的顆粒加熱器、等離子炬加熱器、抽風(fēng)機(jī) 和第一熱交換器，以及儲(chǔ)水箱、輸水泵和第二熱交換器等部件組合而成。其中所述儲(chǔ)水箱通過(guò)輸水泵同時(shí)與第一、二熱交換器的給水輸入端相連，所述第一、二 熱交換器的蒸汽輸出端同時(shí)與裂解爐和氣化爐的水蒸汽噴嘴相連；所述第一熱交換器的循 環(huán)空氣輸出端通過(guò)抽風(fēng)機(jī)與等離子炬加熱器的低溫進(jìn)氣口相連，所述等離子炬加熱器的高 溫出氣口與顆粒加熱器的高溫空氣進(jìn)口相連，所述顆粒加熱器的低溫空氣出口與第一熱交 換器的循環(huán)空氣輸入端相連。所述顆粒加熱器的出料口與氣化爐的熱載體進(jìn)口相連，所述氣化爐的出氣口與第 二熱交換器的高溫氣體輸入端相連，所述第二熱交換器的低溫氣體輸出端依次與除塵器、 除酸塔和干燥器串聯(lián)；所述裂解爐的排渣口與顆粒分離器的進(jìn)料口相連，所述顆粒分離器 的灰渣出口與冷渣器的進(jìn)渣口相連，所述冷渣器的出渣口與灰炭分離器的進(jìn)料口相連。由于等離子炬加熱器具有可超高溫加熱、傳熱傳質(zhì)快、熱效率高、熱功率可調(diào)等特 點(diǎn)，可在瞬間將循環(huán)空氣加熱到1800 2000°C的高溫，再用高溫循環(huán)空氣加熱作為能量載 體的固態(tài)顆粒時(shí)，能夠高效、連續(xù)、穩(wěn)定地輸出符合工藝要求溫度或熱值的固態(tài)顆粒，這樣 可確保裂解爐和氣化爐始終維持穩(wěn)定可靠的運(yùn)行溫度，使其中的生物質(zhì)燃料與作為氧化劑 的飽和水蒸汽快速充分反應(yīng)。而第一、二熱交換器的設(shè)置可以有效回收循環(huán)空氣和初合成 氣所攜帶的大量顯熱，這些顯熱可將儲(chǔ)水箱中的水加熱成飽和水蒸汽，達(dá)到降低設(shè)備能耗、 實(shí)現(xiàn)熱能綜合利用的效果。進(jìn)一步地，所述裂解爐的進(jìn)料口處和氣化爐的熱載體進(jìn)口處連接有氮?dú)獗Ｗo(hù)裝 置。在從裂解爐的進(jìn)料口投放生物質(zhì)燃料和從氣化爐的熱載體進(jìn)口輸入固態(tài)顆粒時(shí)，也向 該進(jìn)料口和熱載體進(jìn)口輸送氮?dú)?，所形成的氮?dú)饷芊鈱蛹瓤煞乐沽呀鉅t和氣化爐內(nèi)的合成 氣外泄，又可阻止外界空氣進(jìn)入，從而杜絕火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)，并確保合成氣的品質(zhì)。進(jìn)一步地，裂解爐的水蒸汽噴嘴和氣化爐的水蒸汽噴嘴沿各自爐體的高度方向布 置有2 4層，每層沿圓周方向均勻切向分布。這樣，飽和水蒸汽分多層噴入，能夠始終維 持裂解爐和氣化爐內(nèi)沿高度方向的溫度場(chǎng)穩(wěn)定、均勻，確保飽和水蒸汽與反應(yīng)物充分接觸。再進(jìn)一步地，所述裂解爐和氣化爐的內(nèi)腔連通結(jié)合處呈瓶頸狀，且該結(jié)合處設(shè)置 有至少一層網(wǎng)篩。通過(guò)逐漸縮小內(nèi)腔連通結(jié)合處的橫截面積和布置網(wǎng)篩，可以有效控制高 溫固態(tài)顆粒的下落速度，使其在氣化爐中充分釋放熱量后再落入裂解爐中，從而維持氣化 爐和裂解爐內(nèi)的溫度穩(wěn)定。同時(shí)，受網(wǎng)篩阻隔固態(tài)顆粒在此會(huì)形成流動(dòng)過(guò)濾層，有利于濾除 向上流動(dòng)的粗合成氣中的粉塵。更進(jìn)一步地，所述灰炭分離器的焦炭出口通過(guò)焦炭輸送機(jī)與氣化爐的進(jìn)炭口相 連。所述顆粒分離器的顆粒出口通過(guò)顆粒輸送機(jī)與顆粒加熱器的進(jìn)料口相連。例如可以用螺旋送料裝置直接將焦炭輸送至氣化爐、可以用氣力輸送管攜帶固態(tài)顆粒輸送至顆粒加熱 器，這樣可以減少中間人工輸送環(huán)節(jié)，提高整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的協(xié)調(diào)性、連續(xù)性和穩(wěn)定性。本實(shí)用新型在仔細(xì)研究和分析生物質(zhì)中水份、灰份、揮發(fā)份和灰熔點(diǎn)等固有特性 的基礎(chǔ)上，結(jié)合裂解爐和氣化爐的運(yùn)行特點(diǎn)，摒棄傳統(tǒng)氧化劑空氣或富氧空氣，轉(zhuǎn)而以高熱 容量的固態(tài)顆粒作為能量載體、以飽和水蒸汽作為氧化劑，在不同的溫度條件下分級(jí)對(duì)生 物質(zhì)燃料進(jìn)行低溫裂解和高溫氣化，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾方面其一，采用固態(tài)顆粒間接加熱生物質(zhì)燃料，使其在不同的溫度區(qū)域 與飽和水蒸汽 發(fā)生裂解和氣化反應(yīng)，不僅其能量載體與氧化劑各自獨(dú)立、對(duì)燃料的適應(yīng)性好、操作運(yùn)行和 調(diào)節(jié)方便，而且不需要空氣或富氧空氣作為氧化劑，工藝中省略了高能耗的空氣分離裝置， 大幅降低了整個(gè)工藝的能耗及設(shè)備總投資。其二，裂解和氣化兩級(jí)工藝中均無(wú)生物質(zhì)燃料的燃燒反應(yīng)，有效解決了傳統(tǒng)氣化 過(guò)程中爐內(nèi)燃料爆燃而產(chǎn)生局部結(jié)焦的難題，各級(jí)工藝非常易于掌控。且因?yàn)闊o(wú)需空氣或 富氧空氣參入反應(yīng)，所得合成氣中H2/C0的比例高，有效氣體(CCHH2)的含量高，可達(dá)到85% 以上，從而可大幅提高合成氣的熱值，拓寬合成氣的用途。其三，生物質(zhì)反應(yīng)裝置由從下到上內(nèi)腔連通布置的裂解爐和氣化爐組成，其結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單緊湊。生物質(zhì)首先被低溫裂解成粗合成氣和焦炭，粗合成氣直接上升到氣化爐中，與輸 送進(jìn)來(lái)的焦炭一起被高溫氣化。由于溫度設(shè)定的針對(duì)性極強(qiáng)，粗合成氣中不含堿金屬化合 物，其中的焦油和焦炭可全部轉(zhuǎn)化為初合成氣，碳轉(zhuǎn)化率高，有效克服了合成氣攜帶雜質(zhì)對(duì) 設(shè)備、管道沾污和腐蝕的難題，且可使合成氣的后續(xù)凈化流程更加簡(jiǎn)單可靠。其四，通過(guò)等離子炬加熱器加熱循環(huán)空氣，再利用循環(huán)空氣加熱固態(tài)顆粒，由高溫 固態(tài)顆粒提供裂解和氣化所需要的全部能量，生物質(zhì)燃料的熱能可全部轉(zhuǎn)化為合成氣的化 學(xué)能，兩級(jí)工藝轉(zhuǎn)化的冷煤氣效率可比傳統(tǒng)氣化工藝提高8%左右，達(dá)到87%以上。其五，等離子炬加熱器的熱效率高、輸入功率可調(diào)，當(dāng)生物質(zhì)燃料的成份發(fā)生變化 時(shí)，通過(guò)調(diào)整等離子炬加熱器的功率，即可方便地調(diào)節(jié)固態(tài)顆粒的溫度高低，從而維持裂解 爐和氣化爐內(nèi)的運(yùn)行溫度穩(wěn)定，確保初合成氣的產(chǎn)量和品質(zhì)。本實(shí)用新型的設(shè)備能夠有效氣化各種生物質(zhì)燃料，適合于生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā) 電和制取生物質(zhì)液體燃料等工業(yè)應(yīng)用。

附圖為本實(shí)用新型的生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的設(shè)備作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖中所示的生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備，主要包括皮帶傳送機(jī)1、中間料斗2 和螺旋給料機(jī)5，用于生物質(zhì)燃料的輸送；從下到上內(nèi)腔連通布置的裂解爐6和氣化爐4，作 為生物質(zhì)燃料的反應(yīng)場(chǎng)所；循環(huán)布置的顆粒加熱器10、等離子炬加熱器11、抽風(fēng)機(jī)12和第 一熱交換器13，用于連續(xù)加熱固態(tài)顆粒和產(chǎn)生飽和水蒸汽；儲(chǔ)水箱16、輸水泵15和第二熱 交換器14，用于冷卻初合成氣和生產(chǎn)飽和水蒸汽；以及除塵器17、除酸塔18和干燥器19， 用于合成氣后續(xù)凈化處理。[0030]皮帶傳送機(jī)1的輸出端置于中間料斗2的上方進(jìn)口處，中間料斗2的下方出口與 螺旋給料機(jī)5的原料進(jìn)口相連，螺旋給料機(jī)5的原料出口與裂解爐6的進(jìn)料口相連。 裂解爐6和氣化爐4自下而上呈內(nèi)腔連通結(jié)構(gòu)形式，裂解爐6和氣化爐4的內(nèi)腔 連通結(jié)合處設(shè)計(jì)呈瓶頸狀，該結(jié)合處既是裂解爐6的出氣口也是氣化爐4的進(jìn)氣口。在該 結(jié)合處安裝有一層網(wǎng)篩21，用以減緩和控制固態(tài)顆粒的下落速度。裂解爐6和氣化爐4的 外壁采用空氣或水冷夾套式常壓絕熱殼體結(jié)構(gòu)，具有良好的高溫絕熱性能。裂解爐6的進(jìn)料口布置在其上部側(cè)壁，按照容量大小可設(shè)置二至四個(gè)，以確保生 物質(zhì)燃料能夠均勻投入，維持爐內(nèi)煙氣流場(chǎng)的相對(duì)穩(wěn)定。裂解爐6的排渣口采用固態(tài)排渣 形式，布置在其底部，按照容量大小可設(shè)置一至二個(gè)，這些排渣口與顆粒分離器7的進(jìn)料口 相連，用以將固態(tài)顆粒分離出來(lái)。顆粒分離器7的灰渣出口則與冷渣器8的進(jìn)渣口相連，用 以冷卻含焦炭灰渣。冷渣器8的出渣口再與灰炭分離器9的進(jìn)料口相連，用于分離焦炭。作為優(yōu)選方案，顆粒分離器7的顆粒出口通過(guò)顆粒輸送機(jī)24與顆粒加熱器10的 進(jìn)料口相連；灰炭分離器9的焦炭出口直接通過(guò)焦炭輸送機(jī)22與氣化爐4的進(jìn)炭口相連。 這樣可以減少低效率的人工送料操作，滿足氣化爐4連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的需要。氣化爐4的進(jìn)炭口設(shè)置在其上部或頂部，按照容量大小可以布置一至二個(gè)，以確 保焦炭原料能夠均勻投入，維持爐內(nèi)煙氣流場(chǎng)的相對(duì)穩(wěn)定。氣化爐4的出氣口設(shè)置在其上 部，通過(guò)管道與第二熱交換器14的高溫氣體輸入端相連，第二熱交換器14的低溫氣體輸出 端則依次與除塵器17、除酸塔18和干燥器19串聯(lián)，干燥器19的輸出端與儲(chǔ)氣柜20相連。作為優(yōu)選方案，在裂解爐6的進(jìn)料口處和氣化爐4的熱載體進(jìn)口處均連接有氮?dú)?保護(hù)裝置3，所形成的氮?dú)饷芊鈱涌捎行ё韪艉铣蓺夂涂諝?。噴入裂解爐6和氣化爐4中的飽和水蒸汽是由儲(chǔ)水箱16中的軟水或除鹽水在第 一、二熱交換器13、14中與循環(huán)空氣和初合成氣換熱后轉(zhuǎn)變而成的。儲(chǔ)水箱16通過(guò)輸水泵 15同時(shí)與第一、二熱交換器13、14的給水輸入端相連，第一、二熱交換器13、14的蒸汽輸出 端則同時(shí)與裂解爐6和氣化爐4的水蒸汽噴嘴相連。作為較佳的結(jié)構(gòu)，裂解爐6的水蒸汽 噴嘴和氣化爐4的水蒸汽噴嘴沿各自爐體的高度方向布置有2 4層，每層沿圓周方向均 勻切向分布。這樣，噴入爐體內(nèi)的飽和水蒸汽流場(chǎng)均勻、穩(wěn)定，且不留死角，可確保其與物料 充分接觸和混合。對(duì)固態(tài)顆粒的升溫是通過(guò)等離子炬加熱器11加熱循環(huán)空氣間接實(shí)現(xiàn)的。第一熱 交換器13的循環(huán)空氣輸出端通過(guò)抽風(fēng)機(jī)12與等離子炬加熱器11的低溫進(jìn)氣口相連，等離 子炬加熱器11的高溫出氣口與顆粒加熱器10的高溫空氣進(jìn)口相連，顆粒加熱器10的低溫 空氣出口與第一熱交換器13的循環(huán)空氣輸入端相連。顆粒加熱器10的出料口則與氣化爐 4的熱載體進(jìn)口相連，為生物質(zhì)燃料提供穩(wěn)定的熱量來(lái)源。本設(shè)備還附設(shè)有灰渣庫(kù)23，可通過(guò)人工或機(jī)械的方式將灰炭分離器9所分離出的 灰渣送至灰渣庫(kù)23儲(chǔ)存。上述生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的基本工藝過(guò)程概括如下A)開啟抽風(fēng)機(jī)12和等離子炬加熱器11，逐步將循環(huán)空氣加熱到1800 2000°C， 該循環(huán)空氣在顆粒加熱器10內(nèi)與固態(tài)顆粒進(jìn)行熱交換，將固態(tài)顆粒升溫至1400 1800°C。 換熱后的循環(huán)空氣溫度降至500 650°C，進(jìn)入第一換熱器13余熱利用。而高溫固態(tài)顆粒 則從氣化爐4的熱載體進(jìn)口輸入，在自重作用下依次經(jīng)過(guò)氣化爐4和裂解爐6。調(diào)節(jié)該高溫固態(tài)顆粒的溫度和流量，直至維持氣化爐4的運(yùn)行溫度為1200 1400°C、裂解爐6的運(yùn)行 溫度為500 650°C。B)將破碎好的生物質(zhì)燃料經(jīng)由皮帶傳送機(jī)1、中間料斗2和螺旋給料機(jī)5輸送到 裂解爐6內(nèi)，同時(shí)通過(guò)氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置3向裂解爐6的進(jìn)料口處和氣化爐4的熱載體進(jìn)口處 輸入氮?dú)?。?duì)于灰秸稈類(樹枝、樹根)生物質(zhì)燃料而言，控制其粒徑在50mmX 50mm以下、 含水量小于40%。對(duì)于黃秸稈類(稻草、麥稈、茅草、玉米稈等)生物質(zhì)燃料而言，其粒徑要 求可適當(dāng)放寬。C)儲(chǔ)水箱16中的除鹽水由輸水泵15同時(shí)送入第一、二熱交換 器13、14的給水輸 入端。在第一熱交換器13中，除鹽水吸收500 650°C循環(huán)空氣的余熱，將循環(huán)空氣的溫 度降低至200°C以下后，再送回等離子炬加熱器11，同時(shí)獲得0. 4 0. 6Mpa的飽和水蒸汽。 在第二交換器14中，除鹽水吸收1200 1400°C初合成氣的顯熱，將初合成氣冷卻至260 320°C，同時(shí)生產(chǎn)0. 4 0. 6Mpa的飽和水蒸汽。上述飽和水蒸汽由第一、二熱交換器13、14 的蒸汽輸出端引導(dǎo)至裂解爐6和氣化爐4的水蒸汽噴嘴。D)飽和水蒸汽以35 50m/s的噴射速度進(jìn)入裂解爐6，維持裂解爐6內(nèi)的運(yùn)行溫 度為500 650°C、運(yùn)行壓力為105 109Kpa，使生物質(zhì)燃料與飽和水蒸汽充分接觸，裂解 生成粗合成氣和含焦炭灰渣，且控制粗合成氣在裂解爐6內(nèi)的停留時(shí)間為15 20s、粗合成 氣的引出速度為15 20m/s。Ε)裂解爐6所產(chǎn)生的溫度為500 650°C的含焦炭灰渣連同混雜于其中的固態(tài)顆 粒從裂解爐6的排渣口進(jìn)入顆粒分離器7，將含焦炭灰渣和固態(tài)顆粒分離開來(lái)。所分離出的 固態(tài)顆粒通過(guò)顆粒輸送機(jī)24送回顆粒加熱器10繼續(xù)循環(huán)使用。所分離的含焦炭灰渣則送 入冷渣器8，經(jīng)熱能回收降溫到150°C以下，再通過(guò)灰炭分離器9將其中的焦炭也分離出來(lái)。 所分離出的焦炭通過(guò)焦炭輸送機(jī)22輸送到氣化爐9內(nèi)，所分離出的灰渣則通過(guò)人工或機(jī)械 裝置送入灰渣庫(kù)23。F)裂解爐6所產(chǎn)生的溫度為500 650°C的粗合成氣從其內(nèi)腔頸部穿越網(wǎng)篩21， 自然上升到氣化爐4中。與此同時(shí)飽和水蒸汽以35 50m/s的噴射速度進(jìn)入氣化爐4，保 持氣化爐4內(nèi)的運(yùn)行溫度為1200 1400°C、運(yùn)行壓力為105 109Kpa，使粗合成氣和焦炭 與飽和水蒸汽充分接觸，氣化生成初合成氣，且控制初合成氣在氣化爐4內(nèi)的停留時(shí)間為 15 20s、初合成氣的引出速度為15 20m/s。G)氣化爐4所產(chǎn)生的溫度為1200 1400°C的初合成氣通過(guò)管道進(jìn)入第二熱交換 器14的高溫氣體輸入端，被除鹽水冷卻降溫至260 320°C后，從第二熱交換器14的低溫 氣體輸出端進(jìn)入除塵器17，初合成氣中攜帶的粉塵被除塵器17捕獲，除塵器17出口處初合 成氣的含塵濃度小于50mg/Nm3。H)經(jīng)過(guò)除塵處理的初合成氣進(jìn)入除酸塔18，在除酸塔18中除去初合成氣中的 H2S、COS、HCL、NH3、HCN 等有害氣體。I)經(jīng)過(guò)除酸處理的初合成氣再進(jìn)入干燥器19，除去其中的水份，即可獲得凈合成 氣，凈合成氣通過(guò)管道輸送至儲(chǔ)氣柜20中保存，供下游的工業(yè)應(yīng)用。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，本實(shí)用新型所制取的凈合成氣的主要成份及特性如表1所示。由表 1可見，本實(shí)用新型所制取凈合成氣的CCHH2含量最高可達(dá)90%，H2/C0的比值大于或等于 1，合成氣的熱值(LHV)為12. 5 13. 4MJ/Nm3，冷煤氣效率在87%左右，具有良好的商業(yè)前景，非常適于生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和制取生物質(zhì)液體燃料等工業(yè)應(yīng)用。表1
權(quán)利要求一種生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備，包括從下到上內(nèi)腔連通布置的裂解爐(6)和氣化爐(4)，循環(huán)布置的顆粒加熱器(10)、等離子炬加熱器(11)、抽風(fēng)機(jī)(12)和第一熱交換器(13)，以及儲(chǔ)水箱(16)、輸水泵(15)和第二熱交換器(14)，其特征在于所述儲(chǔ)水箱(16)通過(guò)輸水泵(15)同時(shí)與第一、二熱交換器(13、14)的給水輸入端相連，所述第一、二熱交換器(13、14)的蒸汽輸出端同時(shí)與裂解爐(6)和氣化爐(4)的水蒸汽噴嘴相連；所述第一熱交換器(13)的循環(huán)空氣輸出端通過(guò)抽風(fēng)機(jī)(12)與等離子炬加熱器(11)的低溫進(jìn)氣口相連，所述等離子炬加熱器(11)的高溫出氣口與顆粒加熱器(10)的高溫空氣進(jìn)口相連，所述顆粒加熱器(10)的低溫空氣出口與第一熱交換器(13)的循環(huán)空氣輸入端相連；所述顆粒加熱器(10)的出料口與氣化爐(4)的熱載體進(jìn)口相連，所述氣化爐(4)的出氣口與第二熱交換器(14)的高溫氣體輸入端相連，所述第二熱交換器(14)的低溫氣體輸出端依次與除塵器(17)、除酸塔(18)和干燥器(19)串聯(lián)；所述裂解爐(6)的排渣口與顆粒分離器(7)的進(jìn)料口相連，所述顆粒分離器(7)的灰渣出口與冷渣器(8)的進(jìn)渣口相連，所述冷渣器(8)的出渣口與灰炭分離器(9)的進(jìn)料口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備，其特征在于所述裂解爐(6) 的進(jìn)料口處和氣化爐(4)的熱載體進(jìn)口處連接有氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備，其特征在于所述裂解 爐(6)的水蒸汽噴嘴和氣化爐(4)的水蒸汽噴嘴沿各自爐體的高度方向布置有2 4層， 每層沿圓周方向均勻切向分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備，其特征在于所述裂解 爐(6)和氣化爐(4)的內(nèi)腔連通結(jié)合處呈瓶頸狀，且該結(jié)合處設(shè)置有至少一層網(wǎng)篩(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備，其特征在于所述裂解爐(6) 和氣化爐(4)的內(nèi)腔連通結(jié)合處呈瓶頸狀，且該結(jié)合處設(shè)置有至少一層網(wǎng)篩(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備，其特征在于所述灰炭 分離器(9)的焦炭出口通過(guò)焦炭輸送機(jī)(22)與氣化爐(4)的進(jìn)炭口相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備，其特征在于所述顆粒 分離器(7)的顆粒出口通過(guò)顆粒輸送機(jī)(24)與顆粒加熱器(10)的進(jìn)料口相連。專利摘要一種生物質(zhì)雙爐連體裂解氣化設(shè)備，主要包括從下到上內(nèi)腔連通布置的裂解爐和氣化爐，循環(huán)布置的顆粒加熱器、等離子炬加熱器、抽風(fēng)機(jī)和第一熱交換器，制作飽和水蒸汽的儲(chǔ)水箱、輸水泵和第二熱交換器，以及除塵器、除酸塔和干燥器。其利用高熱容量固態(tài)顆粒作為能量載體、利用飽和水蒸汽作為氧化劑，先對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行低溫裂解，獲得不含堿金屬氧化物的粗合成氣和焦炭；再對(duì)粗合成氣和焦炭進(jìn)行高溫氣化，獲得不含焦油成份的初合成氣，最后對(duì)初合成氣進(jìn)行冷卻、除塵、脫酸和干燥處理，即可獲得高品質(zhì)的凈合成氣。該設(shè)備易于控制，能耗和投資低廉，冷煤氣效率高，所產(chǎn)生合成氣熱值大，能根除焦油和堿金屬化合物，可大型化連續(xù)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C10J3/72GK201770675SQ20102026827
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者唐宏明, 張巖豐, 陳義龍 申請(qǐng)人:武漢凱迪控股投資有限公司