CN201530806U - 双腔式生物质气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双腔式生物质气化炉。它包括气化炉壳体，所述气化炉壳体中设置有原料床，所述原料床的下方设置有气化气入口，所述气化炉壳体的底部设置有排渣口，其特殊之处在于：所述气化炉壳体的顶部设置有向下延伸的气化分隔墙，所述气化分隔墙将气化炉壳体的上部分隔成左、右两个腔室，所述左腔室上设置有原料输入口，所述原料输入口的上方设置有炉内循环风喷入口，所述右腔室的上部设置有粗合成气出口。所述原料床与气化气入口之间还可设置等离子炬。其在基本不增加制造成本和运行成本的基础上，通过对生物质气化所产生焦油的二次热解，有效消除了合成气中的焦油、提高了合成气的热值，且可减轻净化装置的处理难度，降低二次污染。

Description

双腔式生物质气化炉

技术领域

本实用新型涉及适合于生物质原料的气化炉，具体地指一种双腔式生物质气化炉。

背景技术

随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料却在迅速减少。因此，寻找一种可再生的替代能源，已成为社会普遍关注的焦点。利用生物质气化后进行蒸汽、燃气联合循环发电是一种高效利用生物质的方法。目前，可利用的生物质原料主要有稻壳、棉秆、稻秆、油菜秆和玉米秆等。这些原料有着共同的特点，即可燃基挥发份很高，大多在80％以上，并且生物质本身的特性使得其在气化过程中非常容易形成焦油，这一特性需要在生物质气化炉设计时给予足够的重视。

现有的生物质气化炉在运行过程中会形成较高含量的焦油，这是因为生物质挥发份较高，析出温度低，原料在给入气化炉后，还没有落到原料床之前就已经有大量的气体析出，这些析出的气体来不及在气化区热解就被合成气带出了气化炉，而合成气中所含的焦油成份也给下游的净化技术造成了极大的不便。如果采用燃烧部分合成气的简单方法脱除焦油，又会导致大量可燃物质的浪费，降低气化炉的冷煤气效率。

由此可见，目前所使用的生物质气化炉就是因为气化不均匀、冷煤气效率低、经济性差、容易在气化过程中形成大量的焦油，而大大制约了生物质气化发电的发展。同时，焦油容易导致下游净化装置堵塞，脱除焦油的净化装置还会造成二次环境污染。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种可二次热解生物质气化所产生的焦油、大幅提高合成气热值、且可有效降低环境污染的双腔式生物质气化炉。

为实现上述目的，本实用新型所设计的双腔式生物质气化炉，包括气化炉壳体，所述气化炉壳体中设置有原料床，所述原料床的下方设置有气化气入口，所述气化炉壳体的底部设置有排渣口，其特殊之处在于：所述气化炉壳体的顶部设置有向下延伸的气化分隔墙，所述气化分隔墙将气化炉壳体的上部分隔成左、右两个腔室，所述左腔室上设置有原料输入口，所述原料输入口的上方设置有炉内循环风喷入口，所述右腔室的上部设置有粗合成气出口。

进一步地，所述原料床与气化气入口之间设置有等离子炬。这样，既可以直接使用设定的高温气化气对生物质原料进行气化热解，也可以通过等离子炬加热气化气而实现对生物质原料的气化热解，以适应不同工况的需要。

本实用新型的工作原理是这样的：用于气化的原料由左腔室的原料输入口向下给入，落在原料床上；气化气从气化气入口向上流入(气化气温度不足时可采用等离子炬加热到设定值)；高温气化气在穿过原料床的同时将原料热解气化，所生成的气体中含有少量焦油，被从炉内循环风喷入口吹出的循环风强制送往具有极高温度的原料床表面，从而使焦油二次热解成CO、CO₂和H₂；焦油二次热解后的气体与原料床上气化生成的合成气混合，绕过气化分隔墙进入右腔室，由粗合成气出口排出。

本实用新型的优点在于：所设计的气化分隔墙将气化炉壳体的上部空间分隔成双腔室结构，原料的给入、一次热解气化和所生成焦油的二次热解过程主要在左腔室完成，而粗合成气则由相对独立的右腔室排出。这样，通过两次热解的方式可以将焦油基本上消除干净，从而确保气化炉高效稳定运行，生物质被彻底气化。并且焦油热解所生成的气体可以提高粗合成气的热值，从而提高生物质气化炉的冷煤气效率。同时，在基本不增加气化炉制造成本和运行成本的基础上将焦油有效热解，可有效减轻生物质气化炉的净化装置处理难度，防止二次污染。

附图说明

图1为一种双腔式生物质气化炉的主视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

图中所示的双腔式生物质气化炉，具有一个整体焊接而成气化炉壳体1，气化炉壳体1的截面可为矩形，也可为圆形。气化炉壳体1的下部设置有原料床3，用以承接下落的生物质原料。原料床3的下方均布有二至四个等离子炬9，等离子炬9的下方焊接有气化气入口6。可以用等离子炬9加热气化气而实现生物质的热解；也可以不用等离子炬9，而直接输入温度足够高的气化气。气化炉壳体1的最底部焊接有排渣口8，用以排出生物质原料气化后所留下的残渣。

在气化炉壳体1的顶部设置有向下延伸的气化分隔墙2，气化分隔墙2将气化炉壳体1的上部分隔成左、右两个腔室a、b。其中：左腔室a上焊接有原料输入口4，原料输入口4的正上方焊接有炉内循环风喷入口7；右腔室b的顶部焊接有粗合成气出口5。

上述左腔室a的有效容积与右腔室b的有效容积之比优选在1∶1～2∶1的范围，在这个范围内能保证足够的气化时间以及均匀的温度场。

上述炉内循环风喷入口7与水平面的夹角优选在30～50°的范围，这样可以在右腔室b中组织较好的流场，同时压力变化较小。

上述气化分隔墙2的下端与原料床3的表面层之间的优选距离为200～400mm。这样，在防止原料泄漏的同时，可以保证气化炉壳体1内具有足够的气流通道和均匀的温度场。

通过上述布置，可以使生物质热解生成的焦油在原料床上部的高温区停留较长时间，从而彻底地热解，防止气化中生成的焦油给下游的净化装置造成不便和燃料浪费。

本实用新型的运行过程如下：生物质原料从原料输入口4给入左腔室a，并缓慢落入原料床3上。气化气从气化气入口6进入，被等离子炬9加热到极高的温度，高温气化气穿过原料床3，在穿过的同时将原料气化，在原料床3的表面气化温度高、接触面大、气化最剧烈。原料热解所生成的气体中含有少量的焦油，被从炉内循环风喷入口7输出的循环风吹向原料床3的表面高温区，从而使得焦油二次热解成CO、CO₂和H₂。焦油热解后生成的气体与原料床3上气化生成的合成气混合，绕过气化分隔墙2后，进入右腔室b，最后由粗合成气出口5排出。气化过程中形成的炉渣则由排渣口8排出。

为了使本实用新型达到最佳的工作效果，炉内循环风喷入口7供给的循环风可以预热，以保证气化炉壳体1内有较高的温度水平，保证生物质的气化效率。设置在气化炉壳体1底部的气化气入口6可以布置一个，也可以多个对称布置，以达到最佳的气化效果。

Claims (9)

1.一种双腔式生物质气化炉，包括气化炉壳体(1)，所述气化炉壳体(1)中设置有原料床(3)，所述原料床(3)的下方设置有气化气入口(6)，所述气化炉壳体(1)的底部设置有排渣口(8)，其特征在于：所述气化炉壳体(1)的顶部设置有向下延伸的气化分隔墙(2)，所述气化分隔墙(2)将气化炉壳体(1)的上部分隔成左、右两个腔室(a、b)；所述左腔室(a)上设置有原料输入口(4)，所述原料输入口(4)的上方设置有炉内循环风喷入口(7)；所述右腔室(b)的上部设置有粗合成气出口(5)。

2.根据权利要求1所述的双腔式生物质气化炉，其特征在于：所述原料床(3)与气化气入口(6)之间设置有等离子炬(9)。

3.根据权利要求1或2所述的双腔式生物质气化炉，其特征在于：所述左腔室(a)的有效容积与右腔室(b)的有效容积之比为1∶1～2∶1。

4.根据权利要求1或2所述的双腔式生物质气化炉，其特征在于：所述炉内循环风喷入口(7)与水平面的夹角设计为30～50°。

5.根据权利要求3所述的双腔式生物质气化炉，其特征在于：所述炉内循环风喷入口(7)与水平面的夹角设计为30～50°。

6.根据权利要求1或2所述的双腔式生物质气化炉，其特征在于：所述气化分隔墙(2)的下端与原料床(3)的表面层之间的距离为200～400mm。

7.根据权利要求3所述的双腔式生物质气化炉，其特征在于：所述气化分隔墙(2)的下端与原料床(3)的表面层之间的距离为200～400mm。

8.根据权利要求4所述的双腔式生物质气化炉，其特征在于：所述气化分隔墙(2)的下端与原料床(3)的表面层之间的距离为200～400mm。

9.根据权利要求5所述的双腔式生物质气化炉，其特征在于：所述气化分隔墙(2)的下端与原料床(3)的表面层之间的距离为200～400mm。

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