[發明專利]一種分段式熱解氣化裝置

在審

• 申請號: 201711387309.0
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN107903948A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 曹鵬;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 常州至拓新能源開發有限公司
• 主分類號: C10J3/72
• 分類號: C10J3/72
• 代理公司: 廣州維智林專利代理事務所(普通合伙)44448
• 代理人: 鐘聞鵬

技術領域

本發明涉及生物質固體廢棄物熱化學轉換領域，特別涉及一種分段式熱解氣化裝置。

背景技術

作為生物質熱化學轉化技術路徑之一，生物質熱解氣化技術是較直燃更清潔高效的一種轉化方式，在高溫缺氧的條件下，將生物質轉化為可燃氣體、液體混合物和固體炭，產物由不同工藝條件確定，產品可用于發電供熱、合成燃料和化學品等。該技術核心設備為熱解氣化反應器，目前工程應用主流設備為固定床和流化床兩種類型，各自又分別包括不同形式。固定床具有結構簡單、制造成本低、運動部件少的優點，但缺點是熱解過程不容易人為控制，生物質在爐內容易搭橋形成風腔或反應不均易發生結焦，故而熱解氣化效率較低。流化床具有反應速度快、處理能力大的優勢，但需要小粒徑生物質物料的供給，系統運行控制和檢測手段較復雜，設備投資大。現有的熱解氣化技術主要有干餾工藝，固定床氣化工藝、流化床氣化工藝等。干餾工藝由于能源消耗高，換熱效率低，生物質轉化率較低，一般應用于木炭生產過程中。固定床氣化工藝主要有上吸式氣化爐、下吸式氣化爐,以及混吸式氣化爐等，固定床內物料自然堆積，由于物料的不均勻性和布風不均勻性，導致爐內容易出現局部過燒和欠燒現象，導致反應速率低，爐內結焦等一系列問題，嚴重制約了固定床氣化爐的穩定運行和大型化發展。其中，下吸式固定床氣化爐燃氣經過高溫炭層，水蒸氣與炭層發生反應，氣化爐較高，燃氣熱值高，焦油含量低，但是由于高溫燃氣不能與新鮮物料換熱，物料干燥熱解過程效率較低，導致下吸式氣化爐處理量較難提升；上吸式固定床物料干燥熱解速率相對較高，但由于燃氣不經過高溫碳層，焦油含量高，氣化率較低。流化床的雖有較高的反應效率，但受限于生物質低密度，粒徑不均勻，以及高揮發分等特性，生物質流化床的設計和運行操作都還未發展成熟，市場應用成功案例有限。由實際工程經驗可知，利用熱解氣化技術獲得所需產品的關鍵在于熱解氣化工藝與生物質理化特性和熱解氣化特性的匹配程度，因此，針對生物質種類多樣性和組分復雜的特點，亟需一種生物質熱解氣化反應器，有較好的物料適應性，并能有效控制工藝條件。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種熱解效率高，換熱效率提升，反應均勻穩定，延長反應停留時間，提高處理量，節省投資成本，大大節省后續產品利用過程中分離、精制、提純費用的分段式熱解氣化裝置。

為實現上述目的，本發明提供的一種分段式熱解氣化裝置，其中，包括第一爐體、在第一爐體上設有的第一進料口和第一出料口、在第一爐體內設有兩條間距開且橫穿過第一爐體的第一主軸和第二主軸、在第一主軸和第二主軸下方設有的第一槽式布風板和第二槽式布風板、在第一主軸和第二主軸上分別設有的第一驅動調速器和第二驅動調速器、在第一主軸和第二主軸上分別設有多個等間距分布的第一葉片和第二葉片、在第一槽式布風板一側上設有的第二出料口、在第二槽式布風板與爐體內壁之間設有的第一隔板，及在對應第二槽式布風板一側的爐體上設有的第一氣化劑入口。第二槽式布風板與第一爐體形成由第一隔板隔開的第一風腔。第一爐體上設置有第一燃氣出口，上述第一燃氣出口的位置可以是在第一爐體的前端部，也可以是在頂部。上述的風腔可以式弧型結構，也可以式方型結構。上述隔板將風腔分隔成若干個區段，便于精確調節爐內各區段的反應溫度，因此，氣化劑入口也不限于兩個，其數量應與風腔段數一致，其中，各段風腔長度不限于一致。第一出料口和第二出料口錯位設置于第一槽式布風板和第二槽式布風板上。第一槽式布風板和第二槽式布風板上均設置有多個排列規律的通孔。通孔的分布可以位于上述布風板底部區域，可以位于側部區域，也可以是其他布置方式。第一主軸和第二主軸螺旋旋轉的方向相反。由于爐內為高溫環境，主軸長度不可能過長，因此，為了保證物料由足夠的停留時間，物料的攪拌效果以及反應均勻性逐步降低，在較大處理量的同時還保證足夠的反應效率，可以考慮在爐內設計兩套疊加在一起的螺旋熱解氣化爐，即雙軸雙回程結構。物料在上層爐膛的熱解反應主要依靠下層的爐膛氣化反應提供熱量，與上吸式固定床氣化爐的分層反應原理類似，但其傳質傳熱效率遠大于上吸式固定床氣化爐。在保證反應均勻穩定的前提下，還可延長反應停留時間，提高處理量，節省投資成本。

在一些實施方式中，第一出料口和第二出料口上分別設置有第一卸料閥和第二卸料閥；生物質物料從所述的第一進料口送入。

在一些實施方式中，第一槽式布風板和第二槽式布風板均為弧形結構。

在一些實施方式中，第一爐體的內壁設置有保溫層。