CN102367393B - 生物质水冷式空气-水蒸汽气化器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质水冷式空气-水蒸汽气化器，其保温层的外表层包裹一层外筒体，外筒体与保层外表形成冷却室，保温层的壁体开设能进料口，该进料口与燃烧室连通且进料口的侧壁与保温层的壁体相切，生物质粉料在风力的作用下，切向输入到燃烧室内，保温层还开设有至少一通孔，该通孔与燃烧室连通，水蒸汽从通孔输入到燃烧室中与生物质粉料充分混合，参与燃烧热解并发生气化反应产生生物质燃气。由于以空气作为气化剂的基础上，在气化器设置了水蒸汽管路，引入水蒸汽作为气化剂参与气化反应，使生物质燃料热解燃烧并气化后获得中热值的生物质燃气，热值提高30～40％，燃气产出率提高20％。
Description
技术领域
本发明涉及一种气化设备，具体是涉及一种用于燃烧生物质燃料产生生物质燃气的气化器。
背景技术
生物质燃气是一种可替代化石能源的绿色能源，它的原料为生物质物料，如秸杆、甘蔗渣、稻杆、稻壳(糠)、废木材、树皮、锯末、木屑等，通过气化设备对其高温(650℃以上)热解反应后，能够制出生物质燃气。
生物质气化制取燃气是一种先进的生物质能热化学转化方式，其中，生物质空气-水蒸汽气化是一种投资相对较低，产气质量也较好的气化方法。在这种气化中，水蒸汽重整所需要的热量可以由空气的部分燃烧供给。但这种气化方式并未得到广泛应用，原因在于水蒸汽加入点过于集中，使水蒸汽与反反应物的混合不完全，造成反应不充分，最终导致制备出的生物质燃气的产出率低，且热值低，无法大规模工业化。空气-水蒸汽气化器的燃烧技术主要是炉排层燃烧和流化床燃烧技术，其中，采用炉排层燃技术的缺点是燃料燃烧不完全，过量空气系数较高，导致热效率偏低；另者，如采用流化床燃烧炉，一般是应用于大型锅炉，其投资巨大，生产成本高，不能在中小企业中大力推应用。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种能够制备出高热值、产生率高的气化器。
为了实现以上目的，本发明的技术方案如下：一种生物质水冷式空气-水蒸汽气化器，包括具有中空圆筒形的燃烧室的保温层，保温层的外表层包裹一层外筒体，外筒体与保层外表形成冷却室，冷却室内填充具有流动性的冷却液，冷却液与保温层进行热交换，保温层的壁体开设能进料口，该进料口与燃烧室连通且进料口的侧壁与保温层的壁体相切，生物质粉料在风力的作用下，切向输入到燃烧室内，所述保温层还开设有至少一通孔，该通孔与燃烧室连通，水蒸汽从通孔输入到燃烧室中与生物质粉料充分混合，参与燃烧热解并发生气化反应产生生物质燃气。
进一步地，所述通孔的侧壁与燃烧室内壁相切，水蒸汽切向输入到燃烧室中，与生物质粉料形成旋风式充分燃烧。
所述通孔与水蒸汽管道连通。
所述通孔具有两个，每个通孔的出蒸汽口在燃烧室中处于不同位置。
所述水蒸汽管道的入口连接水蒸汽分配器，水蒸汽分配器将水蒸汽均匀分配到每路水蒸汽管道中。
所述每路水蒸汽管道安装有截止阀。
所述每路水蒸汽管道安装有压力表。
所述水蒸汽分配器连接排水阀，如疏水阀。
所述水蒸汽分配器连接水蒸汽总管。
所述保温层与外筒之间设置有若干块支撑板。
与现有技术相比，由于以空气作为气化剂的基础上，在气化器设置了水蒸汽管路，引入水蒸汽作为气化剂参与气化反应，使生物质燃料热解燃烧并气化后获得中热值(1800～2000Kcal/N m3)的生物质燃气，热值提高30～40％，燃气产出率提高20％。在气化器的燃烧过程中，气化反应所需的热能来源于气化器中的生物质燃料，实现自热平衡。水蒸汽由多路水蒸汽管道输入到气化器的燃烧室内，以分散形式从不同位置输入水蒸汽，使与燃烧内反应物(生物质碳和热解燃烧产生的气体)充分混合，进一步气化反应达到更完全的目的。
附图说明
图1气化炉的内部结构示意图。
图2为气化炉的侧面结构示意图。
图3为水蒸汽管路***。
下面，结合最佳实施例对本发明进一步具体描述。
具体实施方式
参照图1和图2，本发明气化器是一台0.5吨/时的气化炉，以流化床为最佳。气化炉由保温层18、点火器、风机22、液位计20、防爆门、人孔、观火孔和外壳体14组成，整体上横向放置。保温层18呈中空的圆筒形，其内部的圆筒形空腔作为燃烧室17。保温层18的材料为耐高温材料，其内部焊接密布有J形抓钉，以加固保温层18。保温层18的壁体上开设有三个进料口19，进料口19的侧壁与保温层18的壁体相切。进料口19的入口与风室23相通，风室23通过风管21与风机22连通。当生物质粉料从进料口19进入燃烧室时，风机22向进料口19切向吹入空气，使粉料在燃烧室17中旋风式卷起，与空气充分混合燃烧。保温层18的外壁包覆有外壳体14，保温层18和外壳体14之间设置有若干块支撑板15。支撑板15为圆环形状，其周围开设有一个90°缺口，每块支撑板的缺口朝向各不相同，有利于增加水流的振动性。保温层18与外壳体14之间的空间形成冷却室，里面可填充水。外壳体14的上部连接排气管16(与冷却室连通)，用于将冷却室的蒸汽排出。冷却室连接液位计20，用于监视冷却室的水位。
如图3所示，炉体1连接水蒸汽管路组件，给炉体1内的燃烧室2提供高温水蒸汽。燃烧室为中空的圆筒形体。炉体1(燃烧室)的壁体开设三个通孔10，通孔10在炉体1的横截面上呈圆周均匀布置，通孔10的位置位于燃烧层。水蒸汽管路组件，由三路水蒸汽管路11、水蒸汽分配器3和水蒸汽总管4组成。水蒸汽分配器3为圆圈形状，其内圆侧连接三路水蒸汽管路11，每一路水蒸汽管路11也呈圆周均匀布置，每一路水蒸汽管路11与通孔10直线连通。水蒸汽分配器3的入口连接水蒸汽总管4，而出口连接疏水阀12。每一路水蒸汽管路11均安装有压力表13和截止阀9。水蒸汽总管4安装有压力表6、流量计7和减压阀8。水蒸汽总管连接一台0.5吨/时的蒸汽锅炉5。
本发明能够实现生物质空气-水蒸汽气化方法，其过程如下：在生物质气化器的燃烧室内通入空气，控制空气当量比ER为0.20，加入催化剂，如白云石、橄榄石、氧化铝等，在常压或微正压条件下燃烧生物质燃料产生反应物(生物质碳和反应气体)，气化器内部温度达到800℃时，通入0.6Mpa的120℃的水蒸汽与反应物参与气化反应，控制水蒸汽/生物质燃料质量比S/B为0.5，经过2s反应时间，产生生物质燃气。
Claims (8)
1.一种生物质水冷式空气-水蒸汽气化器，包括具有中空圆筒形燃烧室的保温层，保温层的外表层包裹一层外筒体，外筒体与保层外表形成冷却室，冷却室内填充具有流动性的冷却液，冷却液与保温层进行热交换，保温层的壁体开设能进料口，该进料口与燃烧室连通且进料口的侧壁与保温层的壁体相切，生物质粉料在风力的作用下，切向输入到燃烧室内，所述保温层还开设有至少一通孔，该通孔与燃烧室连通，水蒸汽从通孔输入到燃烧室中与生物质粉料充分混合，参与燃烧热解并发生气化反应产生生物质燃气，所述通孔与水蒸汽管道连通，
其特征在于：所述通孔具有两个，每个通孔的出蒸汽口在燃烧室中处于不同位置。
2.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，所述通孔的侧壁与燃烧室内壁相切，水蒸汽切向输入到燃烧室中，与生物质粉料形成旋风式充分燃烧。
3.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，所述水蒸汽管道的入口连接水蒸汽分配器，水蒸汽分配器将水蒸汽均匀分配到每路水蒸汽管道中。
4.根据权利要求3所述的气化器，其特征在于，所述每路水蒸汽管道安装有截止阀。
5.根据权利要求3所述的气化器，其特征在于，所述每路水蒸汽管道安装有压力表。
6.根据权利要求3所述的气化器，其特征在于，所述水蒸汽分配器连接排水阀。
7.根据权利要求3所述的气化器，其特征在于，所述水蒸汽分配器连接水蒸汽总管。
8.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，所述保温层与外筒之间设置有若干块支撑板。
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