[發明專利]一種用于固態含碳原料的窯式氣化爐

在審

• 申請號: 201710660157.0
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107267215A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 楊占春;黃鵬;陳軍;楊麥軍
• 申請（專利權）人: 江蘇天沃綜能清潔能源技術有限公司
• 主分類號: C10J3/20
• 分類號: C10J3/20;C10J3/32;C10J3/72
• 代理公司: 上海容慧專利代理事務所(普通合伙)31287
• 代理人: 于曉菁

技術領域

本發明涉及含碳原料氣化技術領域，具體涉及一種用于固態含碳原料的窯式氣化爐。

背景技術

氣化是含碳原料在欠氧環境下的非完全燃燒，生產可燃的合成氣，合成氣的熱值約為天然氣的1/4，合成氣可直接燃燒，或生產甲烷、氫氣，或通過費托合成燃料油。

氣化技術具有傳統燃燒不具備的優勢。

1、原料來源廣泛：除各種煤以外，還有生物質、多種廢棄物、農業廢料、淤泥等，增加了這些資源的經濟價值，降低了用戶企業的成本；

2、產品的靈活性：氣化合成氣可以轉變成多種高附加值產品，可以發電、產汽、合成油、基礎化學原料、氫氣等，企業可根據實際進行選擇，做到經濟性、效益最大化。

3、近零排放：氣化技術可以適用當前最嚴格的環保要求，包含SO2排放、粉塵排放、重金屬污染等，并作為撲捉、儲存或隔絕溫室氣體CO2的一種有效方式，氣化所產生的CO2比傳統燃燒產生的濃度高、壓力高，使CO2的撲捉更容易。

4、效率高：氣化技術可與其他先進發電技術聯合，效率更高，單位價值更高，效率可由40％提高到60％。

除去發電和產汽用途，各種氣化過程最核心的主線就是盡可能多的將原料化學能轉化為產品化學能，這就要求盡量控制反應過程中的燃燒放熱，使熱量在反應過程中得到充分利用，提高碳轉化率，提高CO/H2/CH4的產率等。

氣化過程中，含碳原料經受揮發分析出熱解、熱解產物和焦炭的不完全燃燒、焦炭的氣化等幾個不同的階段，合成氣產品主要包括CH4、CO、H2、H2O、焦油等物質。

典型的氣化過程有多段耦合氣化、流化床氣化、氣流床氣化、固定床氣化、旋轉窯爐氣化等，各具特點，其中旋轉窯爐氣化與其他氣化類型相比，具有適應任何規格類型燃料、制造運行費用低等優勢，但由于以往的技術難于控制空氣的合理分配，使該爐型不能深度氣化，未能大范圍推廣使用。

旋轉窯氣化爐采用一種類似于水泥、石灰、危廢處理行業的旋轉窯，燃料從上游一端進入慢慢旋轉的窯爐，沿程控制空氣的供入，當燃料沿窯爐長度方向運動時，翻轉促使燃料與空氣混合并進行氣化。旋轉窯爐的諸多優勢尤其適用于處理生物質、危廢、市政垃圾等，并尤其適用于分布式能源，具有廣闊的應用前景，相關企業和研究人員在提高空氣供給控制能力、促進原料與氣相混合并達到深度氣化方面做了大量工作，期望找到最佳平衡，使燃燒最少、合成氣最優、操作簡便、維護量低、可預測和高可靠性。

有代表性的有凱勒特旋轉氣化爐技術(Callidus Technologies)和HTI旋轉窯氣化技術。

凱特勒氣化系統技術始于1999～2002年，用工廠廢料生產蒸汽，用于產品干燥，其可用率達到94.2％(8760hr-504hr)，采用的松樹皮原料含水量達48％，用量550t/hr，為控制氧和空氣的分配，安裝了提升物料促進物料與空氣混合的裝置，使物料充分氣化。

HTI旋轉窯氣化技術已經應用40多年，新一代旋轉窯爐氣化技術能夠精確控制空氣的分配，從而降低排氣溫度和床溫，提高合成氣品質，并能處理更寬泛的原料，包含低灰熔點原料。主要技術點是采用透氣的陶瓷耐火材料讓空氣從床層下部進入窯爐并沿爐長方向分配，而傳統上從上部引入空氣，將加劇熱解氣和合成氣的燃燒，而不能用于深度氣化，這一改變使旋轉氣化窯爐能夠用于深度氣化。

此外，美國公開號US 20130119315A1的專利(GAS DISTRIBUTOR FOR A ROTARY KILN)設計了一種旋轉空氣分配器，能有效提高了原料與空氣的混合，提高了碳轉化率，空氣分配噴嘴以不同的角度沿長度和周向進行布置，并在主軸內配有活塞調節裝置，使空氣可以分布到需要的位置，不需要的位置也不讓空氣進入。

美國專利號為4647020的(GAS-PERMEABLE ELEMENT OF A REFRACTORY MATERIAL)設計了一種氣體分布單元模塊，在耐火材料上嵌入金屬分配通道，達到均勻布氣的效果。

韓國先進科學技術學院機械工程分部的Hookyung Lee和Sangmin Choi發明了一種安裝于旋轉窯爐殼體上的物料攪動提升裝置，使物料不斷的被攪起再落下，使物料與氣相組分充分接觸，增強傳熱、傳質效果。