[實用新型]一種新型生物質分步氣化裝置

有效

• 申請號: 201520018346.4
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN204417437U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 李帥;樸桂林;張居兵;夏光璧
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/66;C10B53/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本實用新型涉及一種新型生物質分步氣化裝置，屬于生物質能源及化工利用領域。

背景技術

生物質能是植物通過光合作用固定下來的太陽能，具有儲存量大，分布廣泛的優點，其大規模利用可有效緩解能源危機和減少環境污染。與其他可再生能源相比，生物質最突出的優點在于它是唯一可再生的碳源，無論是能源領域還是化工領域，生物質可以實現對化石燃料的全面替代。

氣化是生物質能源利用的重要方式之一，是把固體生物質材料轉化為可燃氣的過程，可供燃氣輪機發電、燃料電池發電和化工原料使用。現階段，氣化器的種類主要分為：固定床氣化爐(包括下吸式和上吸式)，流化床氣化爐和氣流床氣化爐。然而，由于生物質灰熔點低，在使用固定床和流化床氣化爐時，易發生結渣等問題，限制了氣化爐的溫度，使得氣化效率低，燃氣熱值低，并且由于較低的溫度，使得燃氣中含大量焦油，堵塞管道，焦油脫除過程容易造成二次污染。氣流床由于有較高的氣化溫度，使其有氣化強度高，氣化效率高，產氣焦油量低的優點，是最適合生物質大規模氣化的方式，但是，由于生物質的物理性質，進料問題無法得到有效解決，生物質氣流床氣化技術只停留在實驗階段。

為解決這一系列問題，國內外許多學者都提出了生物質分步氣化，但是大部分分步氣化裝置為熱解爐和固定床簡單結合，只是單純地將熱解和氣化分離，并沒有對進一步對整個氣化過程進行優化，沒有顯現出分步氣化的優勢，而且由于固定床的局限性，這些氣化裝置并不適用于生物質的大規模氣化。因此，本實用新型在此基礎上提出熱解爐和異型氣流床結合的分步氣化方式，并對這一氣化方式中的關鍵問題進行設計。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足,本實用新型提供了一種新型的生物質氣化裝置，氣化強度高，適用于大規模的生物質氣化。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

所述裝置包括熱解和燃燒氣化兩大區域，熱解區域包括進料口、熱解爐、研磨機、鎖斗、發料罐和氣力輸送裝置；燃燒氣化區域包括炭粉噴嘴、熱解氣噴嘴、氣化爐、出氣口和熔渣池；進料口與熱解爐連接，熱解爐分別連接研磨機和熱解氣噴嘴；所述研磨機與鎖斗、發料罐、氣力輸送裝置、炭粉噴嘴依次連接；所述氣化爐包括上部互相連通的內筒和外筒，內筒內為燃燒區，外筒內為氣化區；所述熱解氣噴嘴與氣化爐的內筒底部連通，所述炭粉噴嘴與氣化爐的外筒頂部連通；所述出氣口設置在外筒的底部；所述氣化爐的下方連接熔渣池。

所述氣化爐的外壁為敷設有水冷壁的防火磚。

所述內筒的出口處呈外擴型。

所述內筒與外筒的直徑比為1:2～1:4。

所述熱解爐為回轉窯爐或螺旋熱解爐。

經研磨機磨碎后的生物質炭粒徑為100μm以下；氣力輸送裝置的方式為氮氣氣力輸送方式。

本實用新型的裝置與傳統生物質氣化裝置相比，其最大的特點是，把生物質氣化過程的熱解區和燃燒氣化區分開，即把傳統氣化爐分為熱解爐和氣化爐兩部分，運行時，生物質首先進入熱解爐發生熱解，產生熱解氣和固體炭，隨后熱解氣進入氣化爐與空氣或富氧氣體混合燃燒放熱，燃燒產物與剛進入氣化爐的固體炭粉末發生氣化反應，最終生成以一氧化碳和氫氣為主的混合氣體，提供能源或化工使用，氣化強度高，適合與生物質大規模氣化。

本實用新型具有以下優點：(1)氣化爐溫度比一般氣化爐溫度高，能大大提高氣化強度；(2)氣化爐內為加壓環境，不需要過量的氧氣來維持高溫條件，并可以提高氣化反應的速率；(3)內筒溫度高，氧濃度較高，幾乎所有的焦油均通過燃燒和熱裂解去除，使得混合氣基本不含焦油；(4)熱解使生物質炭相對于原料更容易磨碎，從而解決氣化爐的進料問題；(5)頂部的炭粉和熱氣化劑對沖設計，使固氣兩相混合更加充分，能提高炭轉化率，加快反應速率；(6)外筒溫度較內筒低，外壁設計為敷設有水冷壁的防火磚，可提供水蒸氣的需求，熔融的灰渣凝固到外壁內側后可以起到保護爐壁和保溫的雙重效果，降低散熱損失，提高能量效率；(7)液態排渣使該氣化裝置適用于大部分生物質。

附圖說明

圖1是本實用新型裝置結構圖；

其中，1-進料口，2-熱解爐，3-研磨機，4-鎖斗，5-發料罐，6-氣力輸送裝置，7-炭粉噴嘴，8-熱解氣噴嘴，9-內筒，10-外筒，11-出氣口，12-熔渣池，13-煤粉，14-氮氣，15-空氣，16-水蒸氣。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。