专利名称：可方便调控温度的生物质气化方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物质气化技术，特别为一种可方便调控温度的 生物质气化方法及其设备。 技术背景生物质能是地球上几乎到处都有的一种洁净的可再生能源，是人 类赖以生存的主要能源之一，目前全世界每年由光合作用生成的生物 质，仅有1%左右被作为能源利用。随着全球的能源危机越来越严重， 对生物质能的有效利用，特别是对农林废弃物的充分利用也显得越来 越重要。生物质气化是生物质能高层次利用的良好途径，气化技术是指利 用空气中氧气、含氧物质或水蒸汽作为气化剂，将生物质中的碳等有 机质转化成可燃气体的过程。生物质气化要通过气化炉完成，其应过 程很复杂，随着气化炉的类型、工艺流程、反应条件、气化剂种类、 原料的性质和粉碎粒度等条件的不同，其反应过程也不相同，常用的 气化炉有固定床生物质气化炉和流化床生物质气化炉，在固定床气化 炉中根据气化剂进口及生物质气出口的相对位置不同又分为上吸式 固定床气化炉、下吸式固定床气化炉、横吸式固定床气化炉等；而流 化床生物质气化炉又分为单流化床气化炉、循环流化床气化炉、双流 化床气化炉等。现有的固定床及流化床气化炉中，在气化内腔的周围 均设置耐火层及保温层，用来维持气化炉的高温条件，对炉内的反应
温度等控制相对较难。 发明内容本发明的目的就是为了解决现有技术的上述缺陷而提供一种可 方便调控温度的生物质气化方法及其设备。本发明的目的通过以下技术解决方案来实现一种可方便调控温度的生物质气化方法，它包括填料、密封，点 火、气化、清理步骤，其特征在于在气化步骤中，气化炉出口生物质气温度小于200°C。一种可方便调控温度的生物质气化装置，它包括有气化炉体， 其特征在于所述的气化炉体的炉壁内胆外设有冷却层，冷却层上设有 冷却液的进口与出口，在冷却层内设有冷却液。本发明的目的还可通过以下技术解决措施来进一步实现-前述的一种可方便调控温度的生物质气化方法，其中所述的冷却液温度为40-35(TC之间。前述的一种可方便调控温度的生物质气化装置，其中所述的冷 却层为液冷夹层或管状排布液冷壁。前述的一种可方便调控温度的生物质气化装置，其中所述的管 状排布液冷壁的管状截面为圆形，多边形或曲形。前述的一种可方便调控温度的生物质气化装置，其中所述的冷 却液进口与出口的设置在夹层内或液冷壁内的液体全部参于循环而 无死角的位置处。前述的一种可方便调控温度的生物质气化装置，其中所述的进
液口和出液口为多个。前述的一种可方便调控温度的生物质气化装置，其中所述的冷 却层的外面设有保温层。本发明中采用新型的气化炉传热温控结构，即在气化炉的内腔 周围设置液冷式夹层或多种截面形状的管状水冷壁，对气化炉内的反 应温度等进行控制，同时也控制了气化炉出口的生物质气的温度，气化炉出口的生物质气的温度低于20(TC。这样的结构不但能将气化反 应的余热加以利用，同时可以有效地控制气化炉内的反应温度等参 数，同时可以控制气化炉出口的生物质气的温度，并能有效改善生物 质气的品质。本发明的目的、优点、和特点，将通过下面优先实施例的非限制 性说明进行图示和解释，这些实施例是参照附图仅作为例子给出的。
图l为本发明的结构示意2为本发明为上吸式固定床气化炉的结构示意图。 图3为本发明为下吸式固定床气化炉的结构示意图。 图4为本发明为横吸式固定床气化炉的结构示意图。 图5为本发明为单流化床气化炉的结构示意图。
具体实施方式
如图1-5所示，本发明一种可方便调控温度的生物质气化方法， 它包括填料、密封，点火、气化、清理步骤，在气化步骤中，气化炉 出口 l生物质气2温度小于2(XTC。其装置包括有气化炉体7，气化炉体7的炉壁内胆外设有冷却层5，冷却层5上设有冷却液的进口 8 与出口 9，在冷却层5内设有冷却液3，所述的冷却液3温度为40-350 。C之间。冷却层5可为液冷夹层或管状排布液冷壁。冷却液3可以循 环使用，出炉体的冷却液经换热器13换热至一定温度后再由循环泵 14输送至气化炉内进行冷却，在冷却层外设有保温层12。 实施例一对于固定床式气化炉，如图2-图4所示，它包括填料、密封， 点火、气化、清理等步骤先将己进行切碎加工等预处理的生物质 11放入炉7内，堆放应保持均匀并保持一定的堆积密度，既不能过 于紧密而影响料层的透气性，又不能过于松弛使料层出现空穴。 一般 填料后顶部留有炉内高度的1/4到1/5的空间，以便于生物质气出口 1温度等的控制；在填料后，对加料口 10等进行密封，以防止生物 质漏出炉外造成危险，同时也防止外部空气漏入炉内引起炉内爆炸等 事故。经密封检验合格后，便可通过专用的气体点火器或其它形式的 点火器或加热器，使炉内的生物质达到能够气化的温度，开始通入气 化剂4，常用的气化剂4有空气、氧气等，即开始气化反应，产生生 物质气2，在进行气化反应的过程中，所述的冷却层5液冷夹层，在 液冷夹层5内通入液体，如水、导热媒等，根据对液体的流量及循环 温度的控制，可以移出气化炉内部的热量，使气化炉内的反应温度下 降，也可以导入热量，将热量传入气化炉内，以满足气化反应的要求。 所述的冷却液进口 8与出口 9的设置在液冷夹层5内的液体全部参于 循环而无死角的位置处。也可根据气化炉尺寸的大小不同设置多个进 液口 8和多个出液口 9，并在液冷夹层5的液体联箱管等部位设置液 体导流装置，所述的液体导流装置为在液体流道里设置导流叶片，导 流管及其它能够控制液体流量分布的结构和装置。以保证液体在夹层 内流动速度及温度比较均匀，有利于炉温的控制。确保炉体夹层的液 体温度均匀从而也保持炉内温度的均匀。以夹层液体为水为例，在控 制液冷夹层5内水温为40。C的情况下，可以控制气化炉出口的生物 质气温度18CTC。系统附产品为4(TC的热水；在控制液冷夹层5内水 温为8(TC的情况下，可以控制气化炉出口的生物质气温度18(TC。系 统附产品为8(TC的热水；在控制液冷夹层5内水温高于IO(TC的情况 下，可以控制气化炉出口的生物质气温度20(TC。系统附产品为热水 和蒸汽6;通过对气化炉的反应热的收集，提高了整个气化系统的热 效率。产生的生物质气通过顶部的生物质气出口导出气化炉进入下道 工序。等炉内物料全部气化完毕，气化反应终止，停止通入气化剂并 打开气化炉加料口等，对炉内进行清理，并准备下一炉的装填料。 实施例二对于流化床式气化炉，如图5所示，经过切碎加工的生物质料在 流化床下部加料口通过螺旋加料器送入炉内，从流化床底部鼓入的气 化剂(一般为空气)，向上吹动细碎的生物质料并在炉内形成沸腾状， 经炉内点火后，物料在床内边流动翻腾，边燃烧气化，产生的生物质 气经一定的分离除尘措施后通过管道送出炉外，分离产生的灰份残滓 等也通过一定的输送装置连续不断地排送出炉外。流化床是连续的生 产过程，下部不断地进料与鼓风，上部生物质气便源源不断地从出口
送出。在气化步骤中，所述的冷却层5为管状排布液冷壁，所述的管 状排布液冷壁的管状截面为圆形，多边形或曲形。所述的冷却液进口8与出口 9的设置在水冷壁内的液体全部参于循环而无死角的位置 处。也可根据气化炉尺寸的大小不同设置多个进液口和多个出液口， 并在管状液冷壁的液体联箱管等部位设置液体导流装置，所述的液体 导流装置为在液体流道里设置导流叶片，导流管及其它能够控制液体 流量分布的结构和装置。以保证液体在液冷壁内流动速度及温度比较 均匀，有利于炉温的控制。确保炉体管状液冷壁的液体温度均匀从而 也保持炉内温度的均匀。在管状液冷壁内通入液体，如水、导热媒等， 根据对液体的流量及循环温度的控制，可以移出气化炉内部的热量， 使气化炉内的反应温度下降，也可以导入热量，将热量传入气化炉内， 以满足气化反应的要求。以管状液冷壁液体为导热媒为例，在控制管 状液冷壁内导热媒温度为15(TC的情况下，可以控制气化炉出口的生 物质气温度180°C。在控制管状液冷壁内导热媒温度为25(TC的情况 下，可以控制气化炉出口的生物质气温度17(TC。在控制管状液冷壁 内水温为35(TC的情况下，可以控制气化炉出口的生物质气温度 20(TC。通过对气化炉的反应热的收集，提高了整个气化系统的热效 率。通过对管状液冷壁内导热媒的工艺参数进行调节来实现对气炉内 气化温度等参数的控制，同时控制气化炉生物质气的出口温度等参 数，当气化炉内温度过高时，可以补充冷液体进入循环液体或强化循 环液体的冷却，使参与液冷壁的液体温度降低，同时增加循环液体的 流动速度，这样冷液体就能从气化炉中带走更多的热量，使炉温降低，
同时也降低了冷却生物质部分的炉壁的温度，强化了对已生成的生物 质气的冷却，使生物质气的出口温度下降；反之，为了提高气化炉内 的温度，可以提高液冷壁内流体的温度，减慢流动速度，这样就减少 从气化炉取走热量，使气化炉的温度升高，同时生物质气出口的温度 也会提高。本说明附图5中对于流化床气化炉的夹层液冷结构，仅给 出了单流化床的例，对于其它形式的流化床气化炉，也同样可以采用 本发明的夹层液冷结构，对流化床的运行参数进行调控。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同 替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
权利要求
1.一种可方便调控温度的生物质气化方法，它包括填料、密封，点火、气化、清理步骤，其特征在于在气化步骤中，气化炉出口生物质气温度小于200℃。
2. 根据权利要求1所述的一种可方便调控温度的生物质气化方 法，其特征在于所述的冷却液温度为40-35(TC之间。
3. —种可方便调控温度的生物质气化装置，它包括有气化炉 体，其特征在于所述的气化炉体的炉壁内胆外设有冷却层，冷却层上 设有冷却液的进口与出口，在冷却层内设有冷却液。
4. 根据权利要求3所述的一种可方便调控温度的生物质气化装 置，其特征在于所述的冷却层为液冷夹层或管状排布液冷壁。
5. 根据权利要求4所述的一种可方便调控温度的生物质气化装 置，其特征在于所述的管状排布液冷壁的管状截面为圆形，多边形或 曲形。
6. 根据权利要求3所述的一种可方便调控温度的生物质气化装 置，其特征在于所述的冷却液进口与出口的设置在夹层内或液冷壁内 的液体全部参于循环而无死角的位置处。
7. 根据权利要求6所述的一种可方便调控温度的生物质气化装 置，其特征在于所述的进液口和出液口为多个。
8. 根据权利要求3所述的一种可方便调控温度的生物质气化装 置，其特征在于在冷却层的外面设有保温层。
全文摘要
本发明涉及一种生物质气化技术，特别为一种可方便调控温度的生物质气化方法及其设备。本发明的方法，它包括填料、密封，点火、气化、清理步骤，在气化步骤中，气化炉出口生物质气温度小于200℃。其装置包括有气化炉体，气化炉体的炉壁内胆外设有冷却层，冷却层上设有冷却液的进口与出口，在冷却层内设有冷却液3，所述的冷却液温度为40-350℃之间。冷却液可以循环使用，出炉体的冷却液经换热器换热至一定温度后再由循环泵输送至气化炉内进行冷却。这样的结构和方法不但能将气化反应的余热加以利用，同时可以有效地控制气化炉内的反应温度等参数，同时可以控制气化炉出口的生物质气的温度，并能有效改善生物质气的品质。
文档编号C10B53/02GK101148593SQ20061009639
公开日2008年3月26日 申请日期2006年9月22日 优先权日2006年9月22日
发明者尹伯岑 申请人:朱跃钊;尹伯岑