CN217173630U - 一种应用于炭、热联产的生物质气化*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物质气化领域，具体涉及一种应用于炭、热联产的生物质气化***。所述生物质气化***的工艺流程为生物质原料→料仓→皮带输送机→密封给料***→气化炉→气体净化器→燃气增压风机→低氮燃烧器→蒸汽锅炉→除尘器→锅炉引风机→烟囱。本***产生的生物质燃气以高温状态直接送入燃烧***燃烧，无废水、废液排放，***中无固体废弃物排放，所以环保性更好，更符合绿色、可持续及循环经济的要求。

Description

一种应用于炭、热联产的生物质气化***

技术领域

本实用新型涉及生物质气化领域，具体涉及一种应用于炭、热联产的生物质气化***。

背景技术

目前印染、化工、食品、制药、橡胶轮胎等企业的生产过程工艺均需要蒸汽能源，且消耗量非常大，企业如何降低成本，提高竞争优势，是目前高能耗企业普遍关注的焦点。而且我国是世界上最大的能耗国家，也是全球最大的碳排放国家，据统计，2020年碳排放近100亿吨，占全球约30％。所以我国提出碳达峰碳中和目标，进一步推进我国资源节约型和环境友好型社会的建设，使高能耗企业向低成本、低消耗、低排放、高水平、高效益的方向发展。

我国目前经济结构以制造业为主，被誉为世界工厂；能源结构以煤为主，所谓“富煤、贫油、少气”，企业的节能空间非常大，同时降低碳排放的压力也非常大，所以生物质能在我国的应用前景非常好。炭、热联产的生物质气化***正是顺应市场的需求，生物质能具有绿色、清洁，可再生的特点。通过技术手段，可实现无硫、低尘，低氮氧化物排放的环保要求。原料来源广，可以充分利用农、林生产中的废料，达到变废为宝，综合利用的目的；缓解能源紧张，作为替代化石能源的第四大能源，来源广，价格便宜，为企业提供低成本的蒸汽和低碳排放的节能技术解决方案，具有巨大的市场潜力和开拓空间。

现在市场上常见的固定床气化炉主要有上吸式和下吸式两种形式，但这两种炉型都有明显的缺点。上吸式气化炉存在产出气体中焦油含量较多、气体质量较差的缺点，焦油的凝聚堵塞易引起设备故障，使***无法正常运行；而下吸式气化炉存在产出气体中含有较多灰分的问题，灰分的堆积使***不能长期稳定运行，必须定期停炉进行清理。

实用新型内容

本实用新型提供了一种应用于炭、热联产的生物质气化***，其目的在于提供一种能够长期稳定运行且低成本、低消耗、低排放、高水平、高效益的炭、热联产生物质气化***。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

本实用新型提供了一种应用于炭、热联产的生物质气化***，包括：

料仓，用于存储生物质；

皮带输送机，所述皮带输送机输送生物质方向的始端设置在所述料仓出口正下方；

密封给料***，设置在所述皮带输送机输送生物质方向的末端正下方；

气化炉，所述气化炉内设置有喇叭型下料裙，所述下料裙将所述气化炉分为上下两个仓室，分别命名为储料室和气化室；所述储料室的顶部与所述密封给料***的出口连接；所述气化室顶部侧壁设置有出气口，所述气化室的高度是所述储料室高度的2.2倍；

送风除渣机，设置在所述气化室底部；所述送风除渣机内设置有炉排和除渣装置，所述送风除渣机下部的外壁上设有进风口，所述进风口与气化炉鼓风机连接；

冷却刮板除渣机，设置在所述送风除渣机底部，用于接收从所述气化炉排出的生物质炭；

气体净化器，所述气体净化器内部设置有填充料，所述气体净化器的进口与所述出气口连接，所述气体净化器的出口通过管道与燃气增压风机的进口连接；

低氮燃烧器，所述低氮燃烧器的进口与所述燃气增压风机的出口连接；所述低氮燃烧器下方设置有进气口，所述进气口与燃气鼓风机连接；

蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉与所述低氮燃烧器的出口连接；所述蒸汽锅炉顶部设置有蒸汽出口，所述蒸汽出口与用热设备连接；所述蒸汽锅炉尾部设置有烟气出口；

除尘器，所述除尘器与所述烟气出口连接；所述除尘器的出口通过烟道与锅炉引风机的进口连接；

烟囱，所述烟囱通过烟道与锅炉引风机的出口连接。

进一步，所述料仓下半部设置有出料阀门，所述出料阀门将所述料仓分为上下两部分，分别命名为储料部和出料部。

进一步，所述储料部的形状为圆筒型，所述出料部的形状为喇叭型。

进一步，所述下料裙的侧壁与所述气化炉侧壁相交，所述下料裙侧壁与所述气化炉侧壁之间的夹角为30～40°。

进一步，所述下料裙侧壁与所述气化炉侧壁之间的夹角为35°。

进一步，所述出气口设置在所述下料裙侧壁与所述气化炉侧壁所围成的环形空间部分的气化炉侧壁上。

本实用新型所达到的有益效果为：

1、本***采用DCS集控***，为良好的工作环境提供保证，节省了劳动力，减轻工人劳动强度。

2、生物质为零碳能源，生物质气化的燃气主要成分为一氧化碳(CO)、氢气(H2)、甲烷(CH4)等，由于原料中的硫、氮含量均很低，并且木片中的大部分碳、硫、氮元素均保留在木片炭中，而且生物质燃气以高温状态直接送入燃烧***燃烧，无废水、废液排放，***中无固体废弃物排放，所以环保性更好，更符合绿色、可持续及循环经济的要求。

3、生物质气化燃料适应性广，可为模板、木片、林业加工废弃物等，原料只需要简单的破碎即可使用，产生蒸汽的成本很低。同时气化后的木片炭含碳量75％～80％，可用以生产活性炭或机制炭，所以整个***给企业带来很好的经济效益。

4、本***采用一台生物质气化炉对应一台蒸汽锅炉的运行方式，负荷30％～100％稳定运行，具有负荷调节灵活的特点。

5、气化炉出气口直接连接气体净化器的设置，提高了燃气的洁净度和纯度，保证了后续设备运行的安全稳定。

6、本实用新型的生物质气化炉综合了常规上吸式气化炉和下吸式气化炉的优点，本气化炉结构用一个喇叭形的下料裙分成了上下两个部分，上部分为原料干燥的储料室，下部分为原料热解、氧化、还原反应的气化室。喇叭形下料裙侧壁与气化炉外壁形成了一个环形的空间，燃气出口设在此空间，燃气聚集在此空间由出气口排出。此外，因为此空间没有物料，所以燃气不会带走物料中的飞灰，所以此设计大大减少了输出燃气中的飞灰，同时由于燃气没有经过储料室，所以温度不低于300℃，降低了混合燃气中焦油成分低温释出的可能性，这样焦油就会随同燃气一起进入锅炉炉膛内完全燃烧，不仅解决了焦油凝聚堵塞而引起的设备故障，同时焦油的热量得到充分的利用，提高了整个***热转换效率。此外，由于储料室充满原料，燃气通过的阻力大于出气口的阻力，避免了燃气通过进料口外漏情况的发生。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；图中，箭头代表物质流动方向。

图2是气化炉本体结构示意图。

图中，1、料仓；2、皮带输送机；3、刮板除渣机；4、气化炉鼓风机；5、送风除渣机；6、密封给料***；7、气化炉；701、储料室；702、下料裙；703、出气口；704、气化室；8、气体净化器；9、燃气增压风机；10、燃气鼓风机；11、低氮燃烧器；12、蒸汽锅炉；13、除尘器；14、锅炉引风机；15、烟囱。

具体实施方式

为便于本领域的技术人员理解本实用新型，下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1～2所示，本实用新型提供了一种应用于炭、热联产的生物质气化***，本***包括五个子***，分别为：

1)集控***

整个炭、热联产的生物质气化***采用DCS集控方式，除铲车上料外其他操作可全部在集控室内完成，各主要生产环节加装工业电视。

2)生物质气化燃气***

生物质原料→料仓1→皮带输送机2→密封给料***6→气化炉7→气体净化器8→燃气增压风机9→低氮燃烧器11→蒸汽锅炉12→除尘器13→锅炉引风机14→烟囱15

3)生物质气化除渣***

炉渣→送风除渣机5→刮板除渣机3

4)气化炉7送风***

空气→气化炉鼓风机4→送风除渣机5

5)锅炉送风***

空气→燃气鼓风机10→低氮燃烧器11。

具体的，所述生物质气化***结构如下：

料仓1，用于存储生物质；所述料仓1下半部设置有出料阀门，所述出料阀门将所述料仓1分为上下两部分，分别命名为储料部和出料部。所述储料部的形状为圆筒型，所述储料部用于存储生物质；所述出料部的形状为喇叭型，所述出料部用于引导生物质落在所述皮带输送机2上并控制生物质掉落量。

皮带输送机2，所述皮带输送机2输送生物质方向的始端设置在所述料仓1出口正下方；

密封给料***6，设置在所述皮带输送机2输送生物质方向的末端正下方；所述密封给料***6内设置有旋转阀，投料时所述旋转阀开启。所述密封给料***6一方面用于防止生物质投料时灰尘四溅，另一方面也为了在气化反应过程中保证燃气不会泄露。

气化炉7，所述气化炉7内设置有喇叭型下料裙702，所述下料裙702将所述气化炉7分为上下两个仓室，分别命名为储料室701和气化室704，所述储料室701主要用于原料干燥，所述气化室704主要用于原料热解、氧化、还原反应，所述储料室701的顶部与所述密封给料***6的出口连接。所述下料裙702的侧壁与所述气化炉7侧壁相交，所述下料裙702侧壁与所述气化炉7侧壁之间的夹角为30～40°(最佳为35°)。当夹角在此范围内，可以保证混合燃气尽可能的从下述出气口703排出，而不是经从储料室701溢出到气化炉7外。所述气化室704顶部侧壁设置有出气口703，所述出气口703设置在所述下料裙702侧壁与所述气化炉7侧壁所围成的环形空间部分的气化炉7侧壁上。

进一步，所述气化室704的高度是所述储料室701高度的2.2倍。在此高度下，原料在气化室704中有充足的时间、空间进行热解、还原、氧化反应，确保热解效率稳定达到75％以上，远超现有设备；同时也确保焦油可以充分高温雾化，防止焦油凝聚堵塞引起设备故障。高温雾化的焦油与燃气组成混合燃气，一起被送入蒸汽锅炉12中燃烧，确保对燃料的最大利用，减少污染。

送风除渣机5，设置在所述气化室704底部；所述送风除渣机5内设置有炉排和除渣装置，所述送风除渣机5下部的外壁上设有进风口，所述进风口与气化炉鼓风机4连接；

冷却刮板除渣机3，设置在所述送风除渣机5底部，用于接收从所述气化炉7排出的生物质炭；

气体净化器8，所述气体净化器8内部设置有填充料，所述气体净化器8的进口与所述出气口703连接，所述气体净化器8的出口通过管道与燃气增压风机9的进口连接；

低氮燃烧器11，所述低氮燃烧器11的进口与所述燃气增压风机9的出口连接；所述低氮燃烧器11下方设置有进气口，所述进气口与燃气鼓风机10连接；

蒸汽锅炉12，所述蒸汽锅炉12与所述低氮燃烧器11的出口连接；所述蒸汽锅炉12顶部设置有蒸汽出口，所述蒸汽出口与用热设备连接；所述蒸汽锅炉12尾部设置有烟气出口，所述烟气出口通过烟道与除尘器13进口连接；所述除尘器13的出口通过烟道与锅炉引风机14连接，所述锅炉引风机14的另一端通过烟道与所述烟囱15连接。

生物质气化炉7采用的是交错流工作方式，上部储料室701为气固顺流的方式，下部气化室704为气固逆流的方式。

一种应用于炭、热联产的生物质气化工艺，包括以下步骤：

1)生物质破碎料(例如秸秆、木片)用铲车倒入料仓1，通过料仓1下部的出料口落入皮带输送机2上，经皮带输送机2进入密封给料***6，通过密封给料***6中部的旋转阀的开启和关闭控制进料，生物质破碎料靠自身重力落入气化炉7的储料室701中；

2)进入储料室701的生物质破碎料经过100～150℃的干燥排出水分后进入气化室704；

3)进入气化室704的生物质破碎料先经过450～500℃的裂解区产生可燃气体和焦油，再经过600～800℃的还原区和800～1000℃的氧化区，使焦油完全气化并与燃气组成混合燃气；燃烧后生物质破碎料产生的生物质炭掉落至气化炉7底部并通过炉排的转动，从气化炉7的底部侧面排出，落入刮板除渣机3中，排出炉体；刮板除渣机3内充满水，起到密封和冷却的作用；

4)混合燃气经气化炉7中部的出气口703进入气体净化器8，气体净化器8对燃气的飞灰和没有裂解的焦油进行净化；混合燃气经过净化后，由燃气增压风机9通过管道输送至低氮燃烧器11，在燃气鼓风机10的作用下，进入蒸汽锅炉12的炉膛内进行完全燃烧，蒸汽锅炉12产生的蒸汽经管道输送至用汽设备使用；

5)完全燃烧后产生的热烟气首先进入除尘器13，除掉飞灰，然后经锅炉引风机14的作用通入烟囱15，进行排放。

进一步，为了保证焦油呈气态与燃气一起进入蒸汽锅炉12燃烧，所述出气口703处燃气与气态焦油组成的混合燃气的温度不低于300℃。

进一步，为确保生物质充分气化，通过所述气化炉鼓风机4进入所述气化炉7的氧气量为生物质完全燃烧所需要总氧气量的20～30％。

进一步，采用一台生物质气化炉7对应一台蒸汽锅炉12的运行方式，负荷30％～100％稳定运行，具有负荷调节灵活的特点。

其中，所述混合燃气的组成为：30-35％CO、7-10％H2、5-8％CO2、2-5％CH4、0.2-0.8％C2H4、0.1-1％O2、40-50％N2、5-10％H2O。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于炭、热联产的生物质气化***，其特征在于，包括：

料仓(1)，用于存储生物质；

皮带输送机(2)，所述皮带输送机(2)输送生物质方向的始端设置在所述料仓(1)出口正下方；

密封给料***(6)，设置在所述皮带输送机(2)输送生物质方向的末端正下方；

气化炉(7)，所述气化炉(7)内设置有喇叭型下料裙(702)，所述下料裙(702)将所述气化炉(7)分为上下两个仓室，分别命名为储料室(701)和气化室(704)；所述储料室(701)的顶部与所述密封给料***(6)的出口连接；所述气化室(704)顶部侧壁设置有出气口(703)，所述气化室(704)的高度是所述储料室(701)高度的2.2倍；

送风除渣机(5)，设置在所述气化室(704)底部；所述送风除渣机(5)内设置有炉排和除渣装置，所述送风除渣机(5)下部的外壁上设有进风口，所述进风口与气化炉鼓风机(4)连接；

冷却刮板除渣机(3)，设置在所述送风除渣机(5)底部，用于接收从所述气化炉(7)排出的生物质炭；

气体净化器(8)，所述气体净化器(8)内部设置有填充料，所述气体净化器(8)的进口与所述出气口(703)连接，所述气体净化器(8)的出口通过管道与燃气增压风机(9)的进口连接；

低氮燃烧器(11)，所述低氮燃烧器(11)的进口与所述燃气增压风机(9)的出口连接；所述低氮燃烧器(11)下方设置有进气口，所述进气口与燃气鼓风机(10)连接；

蒸汽锅炉(12)，所述蒸汽锅炉(12)与所述低氮燃烧器(11)的出口连接；所述蒸汽锅炉(12)顶部设置有蒸汽出口，所述蒸汽出口与用热设备连接；所述蒸汽锅炉(12)尾部设置有烟气出口；

除尘器(13)，所述除尘器(13)与所述烟气出口连接；所述除尘器(13)的出口通过烟道与锅炉引风机(14)的进口连接；

烟囱(15)，所述烟囱(15)通过烟道与锅炉引风机(14)的出口连接。

2.根据权利要求1所述的一种应用于炭、热联产的生物质气化***，其特征在于：所述料仓(1)下半部设置有出料阀门，所述出料阀门将所述料仓(1)分为上下两部分，分别命名为储料部和出料部。

3.根据权利要求2所述的一种应用于炭、热联产的生物质气化***，其特征在于：所述储料部的形状为圆筒型，所述出料部的形状为喇叭型。

4.根据权利要求1所述的一种应用于炭、热联产的生物质气化***，其特征在于：所述下料裙(702)的侧壁与所述气化炉(7)侧壁相交，所述下料裙(702)侧壁与所述气化炉(7)侧壁之间的夹角为30～40°。

5.根据权利要求4所述的一种应用于炭、热联产的生物质气化***，其特征在于：所述下料裙(702)侧壁与所述气化炉(7)侧壁之间的夹角为35°。

6.根据权利要求1所述的一种应用于炭、热联产的生物质气化***，其特征在于：所述出气口(703)设置在所述下料裙(702)侧壁与所述气化炉(7)侧壁所围成的环形空间部分的气化炉(7)侧壁上。

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