[實用新型]一種外熱式氣化器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120457400.7
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN202322754U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設計）人: 肖波;胡智泉;章北平;陳朱蕾;劉石明;馮宇;焦李;胡沔
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C10J3/66
• 分類號: C10J3/66;C10J3/84;C10J3/48;C10J3/72
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本實用新型屬于生物質(zhì)資源化技術，具體涉及一種內(nèi)循環(huán)外熱式氣化器，適用于生物質(zhì)和煤等固體燃料裂解氣化制取燃氣。

背景技術

隨著化石能源的日益枯竭和環(huán)境問題的日趨嚴重，開發(fā)潔凈可再生能源已成了緊迫的課題。生物質(zhì)因具有可再生性、儲存性、低污染性、廣泛分布性等特點，其高效轉換和潔凈利用日益受到全世界的重視。

生物質(zhì)是指一切直接或間接利用綠色植物光合作用形成的有機物質(zhì)，是一種十分重要的可再生資源。但是，與化石能源相比，生物質(zhì)的能源品質(zhì)低，不能滿足工業(yè)的適用性和經(jīng)濟性，因此要使得生物質(zhì)在工業(yè)能源中發(fā)揮重要作用，關鍵就是要將低品位的生物質(zhì)能轉換成高品位的能源。而生物質(zhì)氣化正是將生物質(zhì)能有效轉換為高級能源的重要途徑之一。

目前國內(nèi)外常規(guī)的生物質(zhì)氣化器主要包括固定床氣化器和流化床氣化器。固定床氣化器根據(jù)爐內(nèi)氣化劑的流動方向，可分為上吸式、下吸式、橫吸式和開心式。該氣化器結構簡單、投資少、運行可靠、操作比較容易，對原料的種類及粒度要求不高，一般適用于中小規(guī)模生產(chǎn)。流化床氣化器主要包括鼓泡流化床、循環(huán)流化床及雙流化床三種類型。其主要特點是：溫度穩(wěn)定均勻；使用燃料顆粒很細小，傳熱面積大；氣化效率高；適用于連續(xù)運轉，適合大規(guī)模的商業(yè)應用。

但無論是哪種氣化器，均為內(nèi)熱式生物質(zhì)氣化方法。內(nèi)熱式生物質(zhì)氣化方法不需要額外的提供熱源，但是，由于大量空氣進入氣化器內(nèi)，使得燃氣中N₂和CO₂等不可燃氣體的含量通常在50％左右，沖淡了燃氣的濃度，不僅熱值低(例如下吸式固定床氣化氣的燃氣熱值只有4.6-5.4MJ/Nm³；流化床氣化燃氣熱值只有5-5.6MJ/Nm³)，而且難以對焦油實施催化分解、脫焦，工程上只有利用物理分離的方法去除焦油，通常利用水膜分離，導致與煤煉焦一樣的焦化廢水的污染處理的難題。

由于內(nèi)熱式生物質(zhì)氣化的局限性，展開對外熱式生物質(zhì)氣化方法的研究是非常必要的。2006年，本專利申請人發(fā)明了一種裂解氣化重整爐(專利號ZL?200620157570.2)，該氣化器采用生物質(zhì)微米燃料作為外加熱熱源，為氣化脫碳脫焦提供熱能。生物質(zhì)氣化原料在裂解室進行裂解氣化，產(chǎn)生的殘留碳和焦油一起流出裂解室，通過除塵器將殘留碳收集，再經(jīng)外循環(huán)回到裂解室，與水蒸氣進行反應。這種裝置盡管有結構緊湊、造價低等優(yōu)點。但它具有以下缺點：

(1)氣化原料依靠自重在氣化爐內(nèi)的進出運動不能完全連續(xù)穩(wěn)定。

(2)氣化原料在爐內(nèi)停留時間短，殘留碳轉化效率較低，最終導致氣化效率較低。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種內(nèi)循環(huán)外熱式氣化器，該氣化器熱利用率和傳熱效率高，產(chǎn)氣效率高，燃氣熱值高。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種內(nèi)循環(huán)外熱式氣化器，其特征在于，該氣化器包括中心氣化室、環(huán)形加熱室、外圍氣化室和殘留碳回流室。

中心氣化室設有垂直攪龍，上部設有燃氣出口，下部設有氣化原料入口，氣化原料入口內(nèi)設置有水平攪龍；外圍氣化室套在中心氣化室外，它與中心氣化室的上方連通；殘留碳回流室位于外圍氣化室的下部，并位于中心氣化室的外圍；在殘留碳回流室下部設置有至少一個水蒸氣入口，并設有至少一個供殘留碳回流進入中心氣化室下部的通道；環(huán)形加熱室位于中心氣化室和外圍氣化室之間，并位于殘留碳回流室上方，并且與中心氣化室、外圍氣化室和殘留碳回流室完全隔離，環(huán)形加熱室下部或者上部設有與氣化室隔離的流體燃料入口，同時設有點火口和清灰口，環(huán)形加熱室上部或者下部設有與氣化室隔離的燃燒煙氣出口；中心氣化室為立式圓柱形；殘留碳回流室為錐形。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：

(1)該氣化器采用內(nèi)循環(huán)方式運行，殘留碳在循環(huán)氣化過程中熱損失小。

(2)該氣化器增加了殘留碳爐內(nèi)的高溫區(qū)停留時間，使殘留碳能夠充分和水蒸氣進行水煤氣反應，提高氣化效率。

(3)環(huán)形加熱室位于中心氣化室與外圍氣化室之間，環(huán)形加熱室能夠以最大的傳熱面積將高溫能量傳遞給氣化原料，使得熱利用率高。

(4)氣化原料有主動驅(qū)動機構，在爐內(nèi)處于循環(huán)流動狀態(tài)，原料不易在爐內(nèi)堵塞，主動驅(qū)動機構對原料進行攪拌，并壓向高溫爐壁，提高了傳熱傳質(zhì)效率和氣化率。

附圖說明

圖1是本實用新型一種實施例的結構示意圖。其中附圖標記說明如下：