CN101144022A - 三段式生物质气化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三段式生物质气化炉，由夹套式热解筒构成热解段，设有保温层的炉体内设置炉篦将炉体分割为炉篦上气化段及炉篦下气化段；炉篦由若干等边角钢组成，炉体进口处设的喉口沿圆周均布空气进气管，炉篦下方炉壁上设置气化气出口，炉体底部均匀排布进风管。生物质经热解后变成热解气和生物质焦，热解气至喉口区域燃烧，将热解气中的焦油高温裂解，生成的气体与生物质焦进行气化反应，未完全反应的生物质焦被炉篦打落后在炉底继续进行气化反应。本发明结合生物质的热解特性、气体燃料的燃烧特性和生物质焦的气化特性，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，从而提高了气化炉的产气率，并减少产气的焦油水平。

Description

三段式生物质气化炉
技术领域
本发明涉及一种三段式生物质气化炉，应用于生物质气化的场合，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，生物质气化是生物质利用的一个有效途径。现有的生物质气化技术中，气化炉多采用下吸式、上吸式或流化床炉型，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；上吸式固定床气化炉是将生物质落于炉篦上，空气自炉篦下引入，气化气自气化炉顶部引出；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，提供一种三段式生物质气化炉，可使生物质全部气化为可燃气，提高生物质气化效率，同时降低气化气的焦油含量。
为实现这一目的，本发明结合生物质的热解特性，热解气的燃烧特性和生物质焦的气化和燃烧特性，设计提供的三段式生物质气化炉分为热解段、炉篦上气化段及炉篦下气化段。夹套式热解筒构成热解段，设有保温层的炉体内设置炉篦将炉体分割为炉篦上气化段及炉篦下气化段。生物质经热解后变成热解气和生物质焦，热解气至喉口区域燃烧，将热解气中的焦油高温裂解，生成的气体与生物质焦进行气化反应，未完全反应的生物质焦被炉篦打落后在炉底继续进行气化反应。
本发明三段式生物质气化炉的具体结构为：由炉体及热解筒构成，热解筒采用夹套式结构，热解筒的一端伸入炉体的上部，热解筒的炉外部分由两个不同直径的钢管同心焊接而成，钢管之间的夹层通烟气并装有绕流片，钢管夹层两端分别设有烟气出口和烟气进口。
设有保温层的炉体内设置炉篦，将炉体分割为炉篦上气化段及炉篦下气化段。炉篦由若干等边角钢组成，角钢内侧焊接有可以转动的轴，以此将生物质焦打落。在炉篦上方的炉体进口处设置由耐火混凝土浇注的圆筒形喉口，喉口的横截面积是炉体横截面积的0.3～0.5倍，喉口中间沿圆周均匀分布空气进气管连通炉外。在炉篦下方的炉壁上设置气化气出口，炉体底部均匀排布进风管。
本发明中的热解段要使生物质的热解充分，焦油大部分在该段析出。
喉口要使热解气可以稳定燃烧，采用在一个横截面上布置多个空气进气管，空气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。
炉篦上气化段要保证足够高温，使气化反应顺利进行。
炉篦下气化段要保证一定的厚度，使气化反应完全。
生物质经过夹套式的热解筒热解后，变成热解气和生物质焦落到炉篦上，下落过程中热解气流经喉口段时遇到空气喷管中喷出的空气进行燃烧，使整个区域形成一个稳定的燃烧状态，将流经的焦油大部分高温裂解，燃烧后的热解气作为气化剂经过炉篦上生物质焦发生气化反应，产生氢气、一氧化碳等可燃气体从炉篦下引出。未完全反应的落于炉篦下的生物质焦依然有高含量碳，在底部通入空气和水蒸气使焦中的碳继续气化，以提高单位质量生物质产气量，从而提高气化炉的气化效率。
本发明结合生物质的热解特性、气体燃料的燃烧特性和生物质焦的气化特性，将生物质气化过程中的热解段和气化段分开，生物质经过热解、部分氧化、两段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，从而大幅度降低焦油含量，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。
附图说明
图1为本发明三段式生物质气化炉纵剖视图。
图1中，1为生物质，2为夹套式热解筒，3为炉体保温层，4为加热热解筒的烟气出口，5为加热热解筒的烟气进口，6为空气进气管，7为喉口，8为炉篦上生物质碳层，9为炉篦，10为气化气出口，11为炉篦下生物质碳层，12为炉底进风管。
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。
本发明的三段式生物质气化炉结构如图1所示，由炉体及热解筒构成，其中：热解筒2采用夹套式结构，热解筒2的一端伸入炉体的顶端，热解筒2的炉外部分由两个不同直径的钢管同心焊接而成，钢管之间的夹层通烟气并装有绕流片，钢管夹层两端分别设有烟气出口4和烟气进口5。
热解筒2里面的小直径管内通过生物质1，管子直径根据生物质的流量决定。
所述炉体设有保温层3，炉体内设置炉篦9将炉体分割为炉篦上气化段及炉篦下气化段。炉篦9由若干等边角钢组成，角钢内侧焊接有可以转动的轴，以此将生物质焦打落。在炉篦9上方的炉体进口处设置由耐火混凝土浇注的圆筒形喉口7，喉口7的横截面积是炉体横截面积的0.3～0.5倍，喉口7中间沿圆周均匀分布空气进气管6连通炉外。在炉篦9下方的炉壁上设置气化气出口10，炉体底部均匀排布进风管12。
生物质1经过夹套式热解筒2热解后，变成热解气和生物质焦，热解气流经喉口7时遇到空气进气管6中喷出的空气进行燃烧，使整个区域形成一个稳定的燃烧状态，将流经的焦油大部分高温裂解，生成的CO2和水蒸气与生物质焦进行气化反应，未完全反应的生物质焦落到炉篦9上，生成炉篦上生物质碳层8。炉篦上经一次反应的的生物质自炉篦下落后，在气化炉炉底形成炉篦下生物质碳层11，再与从底部进风管12进入的空气和水蒸气发生气化反应，将生物质焦完全气化。反应生成的可燃气经炉篦下的气化气出口10引出。

Claims (1)

1.一种三段式生物质气化炉，由炉体及热解筒构成，其特征在于：
所述热解筒为夹套式热解筒(2)，热解筒(2)的一端伸入炉体的上部，热解筒(2)的炉外部分由两个不同直径的钢管同心焊接而成，钢管之间的夹层通烟气并装有绕流片，钢管夹层两端分别设有烟气出口(4)和烟气进口(5)；
所述炉体设有保温层(3)，炉体内设置炉篦(9)将炉体分割为炉篦上气化段及炉篦下气化段；炉篦(9)由若干等边角钢组成，角钢内侧焊接有可以转动的轴；在炉篦(9)上方的炉体进口处设置由耐火混凝土浇注的圆筒形喉口(7)，喉口(7)的横截面积是炉体横截面积的0.3～0.5倍，喉口(7)中间沿圆周均匀分布空气进气管(6)连通炉外，在炉篦(9)下方的炉壁上设置气化气出口(10)，炉体底部均匀排布进风管(12)。
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