CN101007956B - 两段式生物质气化炉喉口结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两段式生物质气化炉喉口结构，包括喉口渐缩段，喉口段，喉口渐扩段，以及由空气喷管，空气母管，空气进气管构成的空气喷射***，空气母管沿气化炉圆周布置并与空气进气管相连通，空气母管上均匀分布奇数个空气喷管连通喉口段。喉口上游产生的生物质热解气流经喉口渐缩段进入喉口段，遇到空气喷管中喷出的高温空气进行燃烧，使整个区域形成一个奇数个火炬燃烧的稳定的燃烧状态，将流经的焦油大部分高温裂解，最后经过喉口渐扩段进入下游炉体参加气化反应。本发明结合生物质的热解特性及气体燃料的燃烧特性，使流经的生物质热解产物稳定燃烧，达到高温状态从而裂解大部分焦油，从而大大减少气化炉产气的焦油水平。

Description

两段式生物质气化炉喉口结构

技术领域

本发明涉及一种两段式生物质气化炉喉口结构，应用于两段式生物质气化炉上，涉及环保、新能源等领域。

背景技术

生物质能作为一种可再生能源越来越受到重视，生物质气化发电是生物质利用的一个有效途径。现有的生物质气化发电技术中，气化炉多采用下吸式或流化床炉型。下吸式固定床气化炉是将生物质直接推入炉篦上，空气自料层中部进入，气化气从炉篦下引出；流化床气化炉是将空气自下而上穿过炉排，吹动炉排上物料呈流态，气化气自顶部引出。由于采用空气直接通入碳层，考虑到结渣等因素，温度一般控制得比较低，最高达800℃左右，并且由于是气固相反应，容易造成局部高温。由于在气化层内不能产生较高温度，导致产生的气化气的焦油含量较高，这不仅增加净化费用、易造成二次污染、并且容易堵塞管道，增加内燃机洗缸频率，影响发电效益。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种两段式生物质气化炉喉口结构，利用特殊设计的喉口结构及旋转空气喷口，使生物质热解气在喉口区域可以部分氧化并产生高温，从而使焦油高温裂解。

为实现这样的目的，本发明结合生物质的热解特性，根据热解气量确定喉口内径，在喉口段中上部配置若干空气喷口，喷口轴向统一与喉口中心偏离一定角度，保证喉口区域混合均匀。

喉口渐缩段要保证自热解段下来的热解料顺利通过喉口段而不发生阻塞和停滞情况。

喉口段要使热解气可以稳定燃烧，采用在一个横截面上布置奇数个空气喷口，喷入空气速度与喷口轴心连线偏离一定角度，同时与横截面下倾一定角度，旋转喷入喉口区以相互引燃的机理稳定燃烧，从而产生局部高温，使热解气中大部分焦油裂解。喉口段要有一定的高度，保证焦油裂解时间及氧气的完全燃烧。

喉口渐扩段要保证喉口区烟气顺畅进入炉体。

本发明的具体结构为：两段式生物质气化炉喉口结构由喉口渐缩段、喉口段、喉口渐扩段及空气喷射***构成；喉口渐缩段、喉口段及喉口渐扩段从上而下依次连接并由耐火混凝土整体浇注而成，喉口渐缩段的半锥角和喉口渐扩段的半锥角均在25°～35°范围内，喉口段的高度与炉体内径相当，喉口段的内径是炉体内径的0.5～0.6倍。空气喷射***由空气喷管、空气母管、空气进气管构成，空气母管沿气化炉圆周布置并与空气进气管相连通，空气母管上均匀分布奇数个空气喷管，空气喷管入口处在管内采用节流圈结构，空气喷管的喷口连通喉口段，空气喷管的轴线与喷口横截面的夹角在25°～35°范围内，空气喷管喷口到喉口段轴心水平连线与喷管轴线夹角在20°～30°之间，空气喷管喷口距喉口段上部入口距离为喉口段高度的0.2～0.3倍。

生物质经过热解后在喉口上游生产生物质热解气和残碳，经喉口渐缩段进入喉口段。在喉口段空气喷管中旋转喷出的高温空气与热解气进行燃烧，形成局部高温使焦油高温裂解。最后流经渐扩段进入下游炉体参加气化反应。

两段式气化炉针对生物质的特点，经过生物质热解、部分氧化、气化过程产生气化气，利用喉口部分的部分氧化所产生高温使大部分焦油裂解，从而产生适用于内燃机燃烧的生物质气化气，达到清洁高效利用生物质能这一可再生能源。本发明结合生物质的热解特性及气体燃料的燃烧特性，采取了上述一系列技术措施，使流经喉口段的生物质热解产物稳定燃烧，达到高温状态从而裂解大部分焦油，从而大大减少气化炉产气的焦油水平。

附图说明

图1为本发明两段式生物质气化炉喉口结构的纵剖视图。

图1中，1为喉口渐缩段，2为空气喷管，3为空气母管，4为喉口段，5为喉口渐扩段，6为空气进气管，7为节流圈。

图2为本发明两段式生物质气化炉喉口段俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。

本发明的两段式生物质气化炉喉口结构如图1所示，由喉口渐缩段1、喉口段4、喉口渐扩段5及空气喷射***构成。喉口渐缩段1、喉口段4及喉口渐扩段5从上而下依次连接并由耐火混凝土整体浇注而成。

喉口渐缩段1的半锥角β和喉口渐扩段5的半锥角γ均在25°～35°范围内，浇注时作一锥形模板。喉口段4的高度L与炉体内径D的尺寸相当，喉口段4的内径d是炉体内径D的0.5～0.6倍。

空气喷射***由空气喷管2、空气母管3、空气进气管6构成，空气母管3沿气化炉圆周布置并与空气进气管6相连通，空气母管3上均匀分布奇数个空气喷管2，空气喷管2的入口处在管内安装节流圈7，空气喷管2的喷口连通喉口段4。喉口段4浇注前预先将焊接好的空气喷管2、空气母管3和空气进气管6与炉体外壳连接好。

空气喷管2的轴线与喷口横截面的夹角θ在25°～35°范围内，空气喷管2喷口距喉口段4上部入口距离为喉口段高度L的0.2～0.3倍。

喉口上游产生大量的生物质热解气，当流经喉口渐缩段1进入喉口段4时，遇到自空气喷管2中喷出的高温空气，进行燃烧。每个喷管形成一个火炬，在喉口段4内旋转燃烧，同时可以引燃下游喷管燃烧，从而使整个区域形成一个稳定的燃烧器。在此区域中产生局部高温，将流经的焦油大部分高温裂解。最后经过喉口渐扩段进入下游炉体参加气化反应。

图2为本发明两段式生物质气化炉喉口段俯视图。如图2所示，由空气喷管2、空气母管3、空气进气管6构成空气喷射***，空气母管3沿气化炉圆周布置并与空气进气管6相连通，空气母管3上均匀分布奇数个空气喷管2，空气喷管2的入口处在管内安装节流圈7，空气喷管2喷口到喉口段轴心水平连线与喷管轴线夹角α在20°～30°之间。

参加燃烧的热空气自空气进气管6进入空气母管3，再分配入空气喷管2，按空气喷管2的轴线方向喷入炉膛，为保证每个空气喷管内的空气量均匀，每个空气喷管2入口处管内加装节流圈7。

Claims (1)

1.一种两段式生物质气化炉喉口结构，其特征在于由喉口渐缩段(1)、喉口段(4)、喉口渐扩段(5)及空气喷射***构成；喉口渐缩段(1)、喉口段(4)及喉口渐扩段(5)从上而下依次连接并由耐火混凝土整体浇注而成，喉口渐缩段(1)的半锥角和喉口渐扩段(5)的半锥角均在25°～35°范围内，喉口段(4)的高度与炉体内径相当，喉口段(4)的内径是炉体内径的0.5～0.6倍；所述空气喷射***由空气喷管(2)、空气母管(3)、空气进气管(6)构成，空气母管(3)沿气化炉圆周布置并与空气进气管(6)相连通，空气母管(3)上均匀分布奇数个空气喷管(2)，空气喷管(2)的入口处管内安装节流圈(7)，空气喷管(2)的喷口连通喉口段(4)，空气喷管(2)的轴线与喷口横截面的夹角在25°～35°范围内，空气喷管(2)喷口到喉口段轴心水平连线与喷管轴线夹角在20°～30°之间，空气喷管(2)喷口距喉口段(4)上部入口距离为喉口段高度的0.2～0.3倍。

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