專利名稱：旋流式流化床生物質(zhì)氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬旋流式流化床生物質(zhì)氣化爐領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)是生物質(zhì)能的重要利用途徑。生物質(zhì)氣化就是在高溫下利用空氣中的氧氣或含氧物質(zhì)作為氣化劑，將生物質(zhì)的固定碳氧化成為可燃?xì)怏w的過程，采用不同原料、不同氣化劑(如空氣、氧氣、水蒸汽)或操作溫度、設(shè)備，所產(chǎn)生的熱解氣成分也各異。利用熱解氣化的方法將木材原料、農(nóng)作物桔桿或有機(jī)物工業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化成氣體燃?xì)?，?duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境和防止污染，有著重要意義。生物質(zhì)氣化爐是生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)的核心設(shè)備，目前常用的生物質(zhì)氣化爐主要有固定床氣化爐和流化床氣化爐。固定床氣化爐適用于物料粒徑較大、不需要經(jīng)過預(yù)處理的場(chǎng)合，其主要不足是容易產(chǎn)生焦油。流化床氣化爐的原料需要預(yù)處理，適合細(xì)粉狀和堆積密度小、難以依靠自重流動(dòng)的物料氣化。流化床氣化爐一般有一個(gè)熱砂床，其爐中的物料顆粒、沙子、與氣化劑(空氣)充分接觸，受熱均勻，呈“沸騰”狀態(tài)，氣化反應(yīng)速度快、氣化效率高。流化床氣化爐分為鼓泡床氣化爐、循環(huán)流化床氣化爐、雙流床氣化爐和攜帶床氣化爐。為了進(jìn)一步發(fā)展生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)和擴(kuò)展熱解氣化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，世界各國(guó)學(xué)者一直都致力于改進(jìn)氣化爐結(jié)構(gòu)以及氣化工藝。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種高產(chǎn)氣率、低焦油、易操作控制的旋流 式流化床生物質(zhì)氣化爐。本實(shí)用新型以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題在氣化爐下部有排灰室和燃燒腔；中段的綜合反應(yīng)腔內(nèi)，有每組由一個(gè)爐盤和多塊旋流片組成的若干組反應(yīng)單元，上部有盤管過熱器和燃?xì)獬隹?；在氣化爐內(nèi)腔的中心部位有內(nèi)筒，內(nèi)筒口的下方有分布錐，上方接內(nèi)有螺旋推進(jìn)器的料斗，旋流片固定安裝在內(nèi)筒的外壁上；爐體側(cè)面有燃?xì)饣亓鬟M(jìn)氣管、多條過熱蒸汽進(jìn)氣管和多根測(cè)溫接管。同一反應(yīng)單元內(nèi)的旋流片以30° -60°的傾角安裝在同一水平面上。爐盤有許多通氣孔，旋流片有8-16塊。使用本生物質(zhì)氣化的旋流式流化床生物質(zhì)氣化爐，以過熱水蒸汽和空氣作為氣化劑，可得到高產(chǎn)氣率。產(chǎn)生的熱解氣可作為民用燃?xì)夂凸I(yè)燃?xì)?。爐盤上方的旋流結(jié)構(gòu)，使得流經(jīng)每一層反應(yīng)單元后的氣流呈螺旋式上升，不僅增加了反應(yīng)停留時(shí)間，而且加劇氣-固兩相紊流程度，提高氣化速率及碳的轉(zhuǎn)化率。通過調(diào)節(jié)各過熱蒸汽進(jìn)氣管的進(jìn)汽量，可確保氣化爐整體處于高溫氛圍，以便通過高溫裂解去除焦油。生物質(zhì)熱解氣化過程中所需要的熱量主要由燃燒腔供應(yīng)，即此處相當(dāng)于熱解氣化過程的主氧化區(qū)，將主氧化區(qū)與其他區(qū)域相對(duì)地分離開來，使得氧化區(qū)的溫度變得容易控制，有助于整個(gè)運(yùn)行過程的順利進(jìn)行。
圖I是本實(shí)用新型旋流式流化床生物質(zhì)氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_排灰室 2-回流燃?xì)膺M(jìn)氣管 3-燃燒腔 4-分布錐 5-測(cè)溫接管6-綜合反應(yīng)腔7-爐排8-爐盤9-旋流片10-視鏡11-過熱蒸汽進(jìn)氣管12-內(nèi)筒13-盤管過熱器14-燃?xì)獬隹?15-料斗16-螺旋推進(jìn)器
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型氣化爐為了實(shí)現(xiàn)耐高溫的要求，其主體都是由耐火材料建造而成。排灰室I設(shè)有爐門，以便排灰和氣化爐啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)的空氣進(jìn)入。排灰室上部的燃燒腔3也有爐門，便于氣化爐啟動(dòng)階段加入原料。排灰室與燃燒腔間有爐排7。運(yùn)行時(shí)，回流燃?xì)夂瓦^ 熱水蒸汽分別通過回流燃?xì)膺M(jìn)氣管2和多個(gè)過熱蒸汽進(jìn)氣管11切向噴入氣化爐，在燃燒腔發(fā)生劇烈的燃燒反應(yīng)，生成高溫CO2和H2,與測(cè)溫接管5連接的熱電偶溫度計(jì)可實(shí)時(shí)了解燃燒腔里的溫度，及時(shí)進(jìn)行蒸汽量的調(diào)整。燃燒腔上部有綜合反應(yīng)腔6，反應(yīng)腔內(nèi)有若干組反應(yīng)單元，每組反應(yīng)單元由一個(gè)爐盤8和8-16塊旋流片9組成，生物質(zhì)原料生成的燃?xì)庥上露辖?jīng)各反應(yīng)單元繼續(xù)反應(yīng)、裂解。在低于內(nèi)筒口的水平位置上設(shè)有視鏡10，以便觀察分布錐4的布料和氣化反應(yīng)情況。當(dāng)使用水蒸汽作為氣化劑時(shí)，由爐外送來的飽和蒸汽先進(jìn)入盤管過熱器13，受爐內(nèi)燃?xì)膺M(jìn)一步加熱成為過熱水蒸氣再?gòu)亩鄠€(gè)過熱蒸汽進(jìn)氣管11進(jìn)入氣化爐內(nèi)。生物質(zhì)原料經(jīng)料斗15、內(nèi)筒12落到分布錐4上再分散，使其在爐內(nèi)分布均勻。本氣化爐在工作時(shí)呈微負(fù)壓狀態(tài)，即由氣化爐后的抽風(fēng)機(jī)將可燃?xì)獬槌觥Ｉ镔|(zhì)經(jīng)料斗進(jìn)入氣化爐的內(nèi)筒12，在這里生物質(zhì)由于受熱發(fā)生干燥及部分干餾。當(dāng)生物質(zhì)繼續(xù)往下運(yùn)動(dòng)到達(dá)綜合反應(yīng)腔下部，從內(nèi)筒口落至分布錐4上后均勻分散到四周，而高溫C02則由燃燒腔往上流動(dòng)，將生物質(zhì)完全地干餾并與碳化后的料粒發(fā)生閃速氣化反應(yīng)。干餾所析出的焦油和未反應(yīng)的碳粒則隨氣體依次流經(jīng)綜合反應(yīng)腔內(nèi)的多個(gè)反應(yīng)單元。由于存在有旋流片9的旋流結(jié)構(gòu)，氣流每經(jīng)過一層反應(yīng)單元后會(huì)以螺旋的方式繼續(xù)上升，在高溫的作用下，使生物熱解碳的氣化過程和焦油的裂解過程趨于完全。在運(yùn)行時(shí)要時(shí)刻關(guān)注綜合反應(yīng)腔內(nèi)安裝在各測(cè)溫接管5的熱電偶溫度，當(dāng)氣化爐中下部以下的某一熱電偶顯示的溫度值低于900°C時(shí)便通入過熱水蒸汽以補(bǔ)熱，確保綜合反應(yīng)腔的高溫氛圍。從氣化爐上部燃?xì)獬隹?14流出的可燃?xì)怏w經(jīng)蒸發(fā)器和冷卻器冷卻后一部分送至可燃?xì)庥脩?，另一部分引回氣化爐的燃燒腔。
權(quán)利要求1.一種旋流式流化床生物質(zhì)氣化爐，其特征是在氣化爐下部有排灰室和燃燒腔；中段的綜合反應(yīng)腔內(nèi)，有每組由一個(gè)爐盤和多塊旋流片組成的若干組反應(yīng)單元，上部有盤管過熱器和燃?xì)獬隹?；在氣化爐內(nèi)腔的中心部位有內(nèi)筒，內(nèi)筒口的下方有分布錐，上方接內(nèi)有螺旋推進(jìn)器的料斗，旋流片固定安裝在內(nèi)筒的外壁上；爐體側(cè)面有燃?xì)饣亓鬟M(jìn)氣管、多條過熱蒸汽進(jìn)氣管和多根測(cè)溫接管。
2.如權(quán)利要求I所述的旋流式流化床生物質(zhì)氣化爐，其特征是同一反應(yīng)單元內(nèi)的旋流片以30° -60°的傾角安裝在同一水平面上。
3.如權(quán)利要求I所述的旋流式流化床生物質(zhì)氣化爐，其特征是爐盤有許多通氣孔，旋流片有8-16塊。
專利摘要一種旋流式流化床生物質(zhì)氣化爐，在氣化爐下部有排灰室和燃燒腔；中段的綜合反應(yīng)腔內(nèi)有若干組由一個(gè)爐盤和多塊旋流片組成的反應(yīng)單元，綜合反應(yīng)腔的上部有盤管過熱器和燃?xì)獬隹?；在氣化爐內(nèi)腔的中心部位有內(nèi)筒，內(nèi)筒口的下方有分布錐，上方接內(nèi)有螺旋推進(jìn)器的料斗，旋流片以一定傾角固定安裝在內(nèi)筒的外壁上；爐體側(cè)面有燃?xì)饣亓鬟M(jìn)氣管、多條過熱蒸汽進(jìn)氣管和多根測(cè)溫接管。本生物質(zhì)氣化爐以過熱水蒸汽和空氣作為氣化劑，可得到高產(chǎn)氣率；旋流結(jié)構(gòu)使氣流呈螺旋式上升，增加了反應(yīng)停留時(shí)間及兩相紊流程度，提高氣化速率及碳的轉(zhuǎn)化率；將主氧化區(qū)與其他區(qū)域相對(duì)分離，使氧化區(qū)的溫度容易控制，有助于運(yùn)行順利。
文檔編號(hào)C10J3/56GK202530052SQ20122018834
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者冼萍, 周航, 李曉春, 陳偉強(qiáng), 黃世釗 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)