[發明專利]三段式生物質氣化爐

無效

• 申請號: 200710047695.9
• 申請日: 2007-11-01
• 公開（公告）號: CN101144022A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 陸方;羅永浩
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發明涉及一種三段式生物質氣化爐，應用于生物質氣化的場合，涉及環保、新能源等領域。

背景技術

生物質能作為一種可再生能源越來越受到重視，生物質氣化是生物質利用的一個有效途徑。現有的生物質氣化技術中，氣化爐多采用下吸式、上吸式或流化床爐型，下吸式固定床氣化爐是將生物質直接推入爐篦上，空氣自料層中部進入，氣化氣從爐篦下引出；上吸式固定床氣化爐是將生物質落于爐篦上，空氣自爐篦下引入，氣化氣自氣化爐頂部引出；流化床氣化爐是將空氣自下而上穿過爐排，吹動爐排上物料呈流態，氣化氣自頂部引出。由于采用空氣直接通入碳層，考慮到結渣等因素，溫度一般控制得比較低，最高達800℃左右，并且由于是氣固相反應，容易造成局部高溫。由于在氣化層內不能產生較高溫度，導致產生的氣化氣的焦油含量較高，這不僅增加凈化費用、易造成二次污染、并且容易堵塞管道，增加內燃機洗缸頻率，影響發電效益。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種三段式生物質氣化爐，可使生物質全部氣化為可燃氣，提高生物質氣化效率，同時降低氣化氣的焦油含量。

為實現這一目的，本發明結合生物質的熱解特性，熱解氣的燃燒特性和生物質焦的氣化和燃燒特性，設計提供的三段式生物質氣化爐分為熱解段、爐篦上氣化段及爐篦下氣化段。夾套式熱解筒構成熱解段，設有保溫層的爐體內設置爐篦將爐體分割為爐篦上氣化段及爐篦下氣化段。生物質經熱解后變成熱解氣和生物質焦，熱解氣至喉口區域燃燒，將熱解氣中的焦油高溫裂解，生成的氣體與生物質焦進行氣化反應，未完全反應的生物質焦被爐篦打落后在爐底繼續進行氣化反應。

本發明三段式生物質氣化爐的具體結構為：由爐體及熱解筒構成，熱解筒采用夾套式結構，熱解筒的一端伸入爐體的上部，熱解筒的爐外部分由兩個不同直徑的鋼管同心焊接而成，鋼管之間的夾層通煙氣并裝有繞流片，鋼管夾層兩端分別設有煙氣出口和煙氣進口。

設有保溫層的爐體內設置爐篦，將爐體分割為爐篦上氣化段及爐篦下氣化段。爐篦由若干等邊角鋼組成，角鋼內側焊接有可以轉動的軸，以此將生物質焦打落。在爐篦上方的爐體進口處設置由耐火混凝土澆注的圓筒形喉口，喉口的橫截面積是爐體橫截面積的0.3～0.5倍，喉口中間沿圓周均勻分布空氣進氣管連通爐外。在爐篦下方的爐壁上設置氣化氣出口，爐體底部均勻排布進風管。

本發明中的熱解段要使生物質的熱解充分，焦油大部分在該段析出。

喉口要使熱解氣可以穩定燃燒，采用在一個橫截面上布置多個空氣進氣管，空氣旋轉噴入喉口區以相互引燃的機理穩定燃燒，從而產生局部高溫，使熱解氣中大部分焦油裂解。

爐篦上氣化段要保證足夠高溫，使氣化反應順利進行。

爐篦下氣化段要保證一定的厚度，使氣化反應完全。

生物質經過夾套式的熱解筒熱解后，變成熱解氣和生物質焦落到爐篦上，下落過程中熱解氣流經喉口段時遇到空氣噴管中噴出的空氣進行燃燒，使整個區域形成一個穩定的燃燒狀態，將流經的焦油大部分高溫裂解，燃燒后的熱解氣作為氣化劑經過爐篦上生物質焦發生氣化反應，產生氫氣、一氧化碳等可燃氣體從爐篦下引出。未完全反應的落于爐篦下的生物質焦依然有高含量碳，在底部通入空氣和水蒸氣使焦中的碳繼續氣化，以提高單位質量生物質產氣量，從而提高氣化爐的氣化效率。

本發明結合生物質的熱解特性、氣體燃料的燃燒特性和生物質焦的氣化特性，將生物質氣化過程中的熱解段和氣化段分開，生物質經過熱解、部分氧化、兩段氣化過程產生氣化氣，利用喉口部分的部分氧化所產生高溫使大部分焦油裂解，從而大幅度降低焦油含量，產生適用于內燃機燃燒的生物質氣化氣，達到清潔高效利用生物質能這一可再生能源。

附圖說明

圖1為本發明三段式生物質氣化爐縱剖視圖。

圖1中，1為生物質，2為夾套式熱解筒，3為爐體保溫層，4為加熱熱解筒的煙氣出口，5為加熱熱解筒的煙氣進口，6為空氣進氣管，7為喉口，8為爐篦上生物質碳層，9為爐篦，10為氣化氣出口，11為爐篦下生物質碳層，12為爐底進風管。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的技術方案作進一步描述。

本發明的三段式生物質氣化爐結構如圖1所示，由爐體及熱解筒構成，其中：熱解筒2采用夾套式結構，熱解筒2的一端伸入爐體的頂端，熱解筒2的爐外部分由兩個不同直徑的鋼管同心焊接而成，鋼管之間的夾層通煙氣并裝有繞流片，鋼管夾層兩端分別設有煙氣出口4和煙氣進口5。

熱解筒2里面的小直徑管內通過生物質1，管子直徑根據生物質的流量決定。