CN101230281A - 一种固体生物质半水煤气发生炉 - Google Patents

Abstract

一种固体生物质半水煤气发生炉，包括炉体(1)及传动、进料和排渣机构。在炉体(1)内有保温层(2)和耐火层(3)，在耐火层(3)内有换热管(4)，炉膛上有匀料耙(7)。炉体(1)下方有灰渣仓(12)、冷却水箱(13)，灰渣仓(12)上有气化剂进口(14)，其底部有灰渣出口(15)并同螺旋排渣器(17)相连接。在炉膛和灰渣仓(12)的界面处有可以旋转的炉蓖(18)。本发明连续进料和出渣，保证了气化过程的连续稳定，利用余热产生水蒸气参与气化反应，提高了碳元素利用率，也提高了固体生物质的气化率，与同截面的气化炉相比，气化强度提高1.5～2.0倍，可燃气体热值提高一倍左右。

Description

一种固体生物质半水煤气发生炉

一、技术领域

本发明涉及一种化工设备，特别涉及一种能源转化设备，具体地说是一种以低密度固体生物质为原料发生半水煤气的发生炉。

二、背景技术

将低密度的秸秆等农林固体废弃物经热解气化转化为气体燃料的设备已有多种。但是，目前投入市场的气化炉，由于固体生物的能源密度低，堆比重小等特性，导致气化炉气化强度低，气化效率低，燃气热值低。目前在运行的固定床式气化炉最大产气量为900N³/h，热值为1000～1100kcae/Nm³因而限制气化炉的应用范围。

三、发明内容

本发明所提供的发生炉，旨在使用低密度的固体生物质生产优质气体燃料，所要解决的问题是发生半水煤气。

本发生炉借鉴了水煤气发生炉的原理，结合固体生物质(下称物料)的特点而设计的。具体技术方案包括炉体1及其上方的传动机构、进料机构和其下方的排渣机构，在炉体1内壁有保温层2和耐火层3，耐火层3的表面为曲面，该曲面使炉膛中间呈“束腰”状，如图1所示。“束腰”将炉膛分成上下两部分，如图1中虚线所示，“束腰”以上部分的炉膛是能源转化的场所，即物料完成氧化、还原、变换等一系列化学过程而气化；“束腰”以下部分为灰渣层。耐火层3内设置有螺旋换热管4，旨在充分利用炉膛内的热能，产生水蒸气，水蒸气与空气混合后再返回炉膛发生半水煤气。炉体1上设置有半水煤气出口5和检查口6。在炉膛的上部设置有齿状匀料耙7，其作用是将由螺旋进料器11加入的物料匀布并碾压以提高其密度，匀料耙7由传动机构驱动，传动机构由电机8、减速器9和轴10组成。

炉体1的下方连接有灰渣仓12，其外设置有冷却水箱13，灰渣仓12上有气化剂进口14，所谓气化剂是指空气或者空气与水蒸气的混合气体，灰渣仓12底部有灰渣出口15，灰渣出口15同螺旋排渣器17连接并由阀16控制。

灰渣仓12与炉膛的界面处设置有锥台形炉蓖18，炉蓖18与炉膛之间有间隙以畅通排渣，炉蓖18与传动伞齿轮19和滚轮20相配合而旋转。炉蓖18的作用首先是让气化剂预热后进入炉膛，其次是通过旋转让灰落入灰渣仓12。

炉蓖18可供选择的一种结构如图2、图3所示。一个带有十字支撑的圆环形骨架21其上固定锥面22形成锥台，锥面22上有布风孔23并为螺旋式筋幅24所加固。骨架21的圆环部分与传动伞齿轮19和滚轮20相配合。

本发生炉是这样操作和运行的：

点火前将预备的秸秆灰渣由检查口6投入炉内，层高约50cm。然后将火种从检查口6投入灰渣层上；经予处理后的固体生物质由进料螺旋11推入炉膛内；启动鼓风机将气化剂(空气或/和水蒸气的混合气)鼓入炉膛，下层生物质颗粒开始着火燃烧，并加热炉体和上层物料，炉体又将部分热量传递给耐火层3内的螺旋换热管4；控制供氧量，使生物质在供氧不足的条件下气化，产生可燃气体，可燃气体由出气口5输入燃气净化***，净化后供给用户。

固体生物质自上而下经过干燥、还原变换、氧化最后生成灰渣。点火初期产生的可燃气体以CO为主，待炉体温度升高后，由螺旋换热管4产生的水蒸气与空气混合一起依次经过灰渣仓12、炉蓖18后进入灰渣层时得以预热，提高了气化剂温度，同时降低了灰渣的温度，在氧化、还原反应的同时，水蒸气与CO₂在灰渣中硅、铁、铝等金属元素催化作用下变换为H₂和CH₄，使可燃气体提高了热值和质量。

气化后的灰渣，被旋转的炉蓖18径向推移落入灰渣仓12；灰渣仓12外设冷却水箱13，用于回收灰渣余热，所得热水供给螺旋换热管4；冷却后的灰渣由阀16、出渣器17排出。

本发生炉与现有的装置相比，有以下优点：(1)原料输入炉内，在匀料耙7的作用下布满炉膛断面，并被碾压，提高了密度和传热速率。物料在下移过程中，经干燥、还原变换、氧化成灰渣。(2)旋转的锥台形炉蓖18可将灰渣连续不断地清除，从而保证了气化床层的稳定性，有利于提高燃气质量和生产的连续性。(3)最大限度的余热利用及CO₂变换可燃气体是本气化炉的另一特点。利用炉体内构件及灰渣余热提高气化温度，因而提高了氧化带温度，强化了气化强度，提高了原料气化率和燃气质量；冷却炉体而产生的水蒸气参与反应，在灰渣中金属元素的催化作用下，将气化生成的CO₂变换成H₂、CH₄，这样不仅充分利用了原料中的碳元素，降低了CO在燃气中的比重，而且提高了燃气热值，提高了燃气应用的安全性。另外，各运转部件的密封设计，防止了空气的渗透，减少了燃气的含氧量，也有利于提高燃气应用的安全性。本发生炉与同截面的气化炉相比，气化强度提高1.5～2.0倍，燃气热值可提到2000kcae/N m³以上。

四、附图说明

图1是本发明的结构示意图。图中实心箭头示意固体物料、灰渣和冷却水的流向，空心箭头是气体的流向。

图2、图3是炉蓖18的结构示意图，其中图3是图2的俯视图，锥面22上有三条螺旋式筋幅24。

五、具体实施方式

1、取钢板加工带有气体出口5和检查口6的圆筒状炉体1，在炉体1内固定保温层2，保温层2上固定耐火层3，耐火层3内表面呈弧面，该弧面使炉膛中部呈“束腰”状，在耐火层3内预设有螺旋式换热管4.

2、在炉体1上方设置螺旋进料器11，同时设置减速器9和电机8，用耐热钢加工齿状匀料耙7，并通过轴10连接在减速器9上，匀料耙7位于炉膛的上部。

3、用钢板加工锥斗形灰渣仓12，其上有气化剂进口14，其锥斗部分连接有冷却水箱13。灰渣仓12底部有灰渣出口15，并与阀16相配合。

4、旋转炉蓖18为整体浇注成型，包括带十字支撑的骨架21和独具特色的三根螺旋式筋幅24，筋幅上承托三块异型面板构成锥面22(铸铁)，其上加工有布风孔23。

5、将炉蓖18与灰渣仓12上部配合后一道固定到炉体1的下方，将螺旋排渣器17与灰渣出口15连接。

Claims (3)

1.一种固体生物质半水煤气发生炉，包括能构成炉膛的炉体(1)及其上方的传动机构、螺旋进料器(11)和其下方的灰渣仓(12)、螺旋出渣器(17)，其特征在于：在炉体(1)内壁有保温层(2)和耐火层(3)，耐火层(3)的表面为曲面，该曲面使炉膛中部呈“束腰”状，耐火层(3)内有螺旋换热管(4)；炉体(1)上有半水煤气出口(5)和检查口(6)；由炉体(1)构成的炉膛上部有为传动机构驱动的齿状匀料耙(7)；在炉体(1)下方连接有灰渣仓(12)，灰渣仓(12)外设置有冷却水箱(13)，灰渣仓(12)上有气化剂进口(14)，灰渣仓(12)底部有灰渣出口(15)，其上有阀(16)并同螺旋排渣器(17)连接；在灰渣仓(12)与炉膛的界面处设置有同传动伞齿轮(19)和滚轮(20)相配合的炉蓖(18)。

2.根据权利要求1所述的发生炉，其特征在于：所述的炉蓖(18)由有十字支撑的圆环形骨架(21)及其上固定的锥面(22)组成，锥面(22)上有布风孔(23)和螺旋式筋幅(24)。

3.根据权利要求1或2所述的发生炉，其特征在于：所述的炉蓖(18)上有三根螺旋式筋幅(24)。

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