[發明專利]規模化固定床生物質氣化爐及低含氧燃氣的生產工藝

無效

• 申請號: 201010251386.5
• 申請日: 2010-08-09
• 公開（公告）號: CN101892084A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 吳幼青;盛衛東;吳詩勇;高晉升;秦世平;尉建中
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;高郵市林源科技開發有限公司;建設部沈陽煤氣熱力研究設計院
• 主分類號: C10J3/20
• 分類號: C10J3/20;C10J3/60;C10J3/42;C10J3/74;C10J3/30;C10J3/06
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技術領域

本發明涉及規模化固定床生物質氣化爐及低含氧燃氣的生產工藝，屬于生物質氣化領域。

背景技術

目前能源和環境問題已成為全球關注的焦點。常規能源(如煤，石油和天然氣)日益枯竭且嚴重污染環境，因此開發潔凈可再生能源十分重要。生物質作為唯一的可儲存運輸的可再生能源，其高效轉化和清潔利用日益受到全世界的重視。我國生物質資源豐富，理論年產量為50億噸左右，僅農作物秸稈的年產量達7億噸以上，約折合標準煤3億噸。但目前我國對農村秸稈生物質的使用方式很不合理，大多數采用直接燃燒的方式加以利用，熱效率很低(＜10％)，不僅浪費資源而且危害環保。利用高效轉化技術，把生物質轉化為潔凈燃料或者電力將成為今后人們利用生物質能的必然趨勢。

生物質氣化是將一次能源轉化為清潔的二次能源的重要途徑之一，其產品主要為燃料氣，也可經過深度處理為合成氣和氫氣等。生物質氣化技術可用于在供熱和電力方面有著廣泛的應用，氣化爐是生物質氣化的關鍵設備，而燃氣品質對后續凈化和應用至關重要。為此，人們開發了各種類型的氣化爐和生產工藝。固定床氣化爐是目前生物質氣化的主要爐型。目前國外生物質氣化裝置一般規模較大，自動化程度高，工藝較先進，氣化效率可達60％以上。我國生物質氣化技術起步較晚，但發展很快。如中國農業機械化科學研究院研制的ND系列生物質氣化爐，其中ND-600型氣化爐已進行較長時間的生產運行，并取得了一定的效益；江蘇吳江縣生產的稻殼氣化爐，利用碾米廠的下腳料驅動發電機組，功率達到160千瓦，已達到實用階段；中科院廣州能源所，對上吸式生物質氣化爐的氣化原理、物料反應性能作了大量試驗，并研制出GSQ型氣化爐；山東能源研究所研制的XFL系列秸桿氣化爐在農村集中供氣的應用中也獲得了一定的社會、經濟效益；大連市環境科學設計研究院用研制的LZ系列生物質千餾熱解氣化裝置建成了可供1000戶農民生活用燃氣的生物質熱解加工廠；云南省研制的QL-50，60型戶用生物質氣化爐已通過技術鑒定并在農村進行試驗示范。但目前這些固定床氣化爐大都存在爐徑較小(＜2m)、間歇加料，生產能力低，熱效率和氣化強度低的問題，不能實現規模化利用，只能就近供熱，不能產生好的經濟效益。且所得燃氣含氧量高(＞1％)，燃氣熱值低(＜5MJ/m³)，不利于后續凈化和應用。

發明內容

本發明的目的在于克服上述反應裝置的缺陷，提供一種連續加料、熱效率和氣化強度高的大規模氣化爐，且通過優化內部結構和操作條件，使所得燃氣含氧量低，熱值高，以滿足后續深加工和利用的要求。

由于生物質氣化效果的好壞，與生物質理化性質和氣化爐結構及尺寸的匹配而形成的氣固相接觸條件有關。與煤相比，生物質(特別是秸稈)大都存在堆積密度小、自然堆積較大(在氣化爐里容易產生架橋、穿孔現象)、木炭機械強度低(不能保持原有形狀，容易在反應層中形成空洞，致使氣流分布不均勻)和灰熔點低(＜1050℃，固態排渣困難)等缺點。再者，目前生物質固定床氣化爐結構過于簡單，只能間歇加料，且氣流分布很難均勻。上述兩種弊病相互影響，使得氣固相接觸不好，氣化效率和熱效率低，且空氣會因“短路”現象的發生而使部分氧氣未參與反應即離開氣化爐，造成燃氣中氧含量偏高。氣化爐尺寸加大時，上述現象更加嚴重，這是造成生物質氣化技術不能規模化的重要原因之一。此外，由于生物質堿金屬含量偏高(通常灰中含30％以上)，如直接與金屬殼體接觸，將會腐蝕爐壁，縮短爐子使用壽命。必須采取相應措施才能得到解決這些問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種生物質(特別是成型秸稈)氣化爐，尤其是大規模固定床生物質氣化爐，其特征是：所述氣化爐帶有防腐蝕襯里(可有效預防堿金屬對爐壁的腐蝕)，優選固定床氣化爐。

根據本發明，所述的氣化爐包括加料裝置(1)、爐體(3)和爐篦(4)。

根據本發明，所述的氣化爐還進一步包括燃氣排出口(2)、排灰口(5)和和空氣進口(6)。

所說的氣化爐內徑根據生產能力的需要確定，一般而言，可以設置為1-10m范圍，優選2-8m；更優選3-6m，最優選3-3.5m，高度在1m以上，優選2m以上，更優選3m以上。

根據本發明的優選實施方案，氣化爐爐體的高徑比(即氣化爐的高度與氣化爐的直徑比)設置為0.5-4，優選為1-3，更優選1.5-2。

根據本發明的另一優選實施方案，其中所述爐篦為耐熱鑄鐵材質。爐篦設在進風管上，下部與可旋轉托盤相連。本發明的爐篦既用于排灰，也作為氣體分布板，使爐內氣流均勻，利于氣化反應順利進行。