一种生物质气化焚烧一体炉的制作方法

文档序号：11751892阅读：466来源：国知局

本实用新型涉及生物质处理设备领域，具体而言涉及一种生物质气化焚烧一体炉。

背景技术：

我国生物质能源的发展才刚刚起步，市场潜力巨大，根据资料显示，我国每年可以开发利用的生物质能源大约为3亿吨，所能提供的能源折合标准煤约为2亿吨，如果可以全部合理的利用，可以减少约10％传统化石能源的消耗。而到目前位置，生物质能源利用率较低，其中畜禽粪便的可利用资源量是84000万吨，已利用率为35.7％；城市生活有机垃圾的可利用资源量是7500万吨，已利用率为37.3％；农作物秸秆的可利用资源量是34000万吨，已利用率为2.4％；林业木质剩余物的可利用资源量是35000万吨，已利用率为0.9％；农产品加工剩余物的可利用资源量是6000万吨，已利用率为3.34％；并且生物质能的消费还是基本上沿用直接燃烧的应用方式，不仅造成能源的浪费，而且对环境造成了破坏。

现有的生物质气化技术多采用两段式生物质气化炉，在炉内下段对生物质进行气化，在上端喉口处喷入空气进行气化产物焦油的燃烧。这种气化炉能够对优质生物质进行处理，但对于含水量高、成分复杂的生物质难以保证气化过程的顺利进行。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种生物质气化焚烧一体炉，包括：位于所述气化焚烧一体炉下部一侧的进料口，所述生物质由所述进料口进入堆料区；位于所述气化焚烧一体炉底部的多个一次风喷口，所述一次风由所述一次风喷口进入所述堆料区；位于所述气化焚烧一体炉下部另一侧的排渣口，位于所述堆料区最下层的灰渣由所述排渣口排出；位于所述气化焚烧一体炉炉膛前墙的多个二次风喷口和位于所述气化焚烧一体炉炉膛后墙的多个二次风喷口，所述位于炉膛前墙的二次风喷口和所述位于炉膛后墙的二次风喷口交错布置。

在一个示例中，所述堆料区的底部装有多个热电偶，用于检测位于所述堆料区的灰渣层的温度分布。

在一个示例中，当所述灰渣层的温度小于设定温度时，位于所述堆料区底部的螺杆开始运动排渣，灰渣从所述排渣口排出，给料系统继续往炉内给料。

在一个示例中，所述一次风的配风空燃比保证生物质原料气化过程的进行即可，以避免从所述气化焚烧一体炉底部进入所述堆料区时造成扬灰。

在一个示例中，在所述一次风中加入少量的水蒸气，以减少生物质原料气化时焦油的生成，增加氢气的产量。

在一个示例中，通过喷水减温的方式使炉内位于所述堆料区以上的区域的温度控制在950℃-1050℃，以防止热力型NOx在所述区域的生成。

在一个示例中，所述多个二次风喷口使生物质原料气化过程产生的气化气在炉内的流动路线呈S型，以确保所述气化气中难燃物质的燃尽。

在一个示例中，燃烧后的所述气化气由位于所述气化焚烧一体炉上部的排气口排出。

本实用新型具有以下优点：

1、由于一次风配风量小，位于堆料区的料层中的小颗粒不易被一次风带入烟气中，飞灰含量小；

2、排灰螺杆上方采用热电偶控制排灰温度，确保生物质的燃尽率；

3、气化气及焦油在料层上方燃烧，确保气化过程的进行；

4、炉内采用喷水的方式控制温度，确保污染物生成量较低；

5、炉膛前后墙高低交错布置若干二次风喷口，确保烟气在炉内有足够的停留时间。

根据本实用新型，可以解决传统生物质气化炉出口烟气污染物含量高、底渣未燃尽含碳量高的问题。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1为现有的生物质气化炉的示意性剖面图；

图2为根据本实用新型示例性实施例的生物质气化焚烧一体炉的示意性剖面图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的方法步骤和/或结构。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。

目前国内对于生物质能的利用多采用直燃的方式，面临着收储运的难题，传统的生物质气化炉日处理量较高，不利于分布式布置在农村。并且，国内生物质成分复杂、含水量高，在直燃的过程中极易造成燃烧过程不完全、污染物排放量高等问题。

如图1所示，其示出了一种常用的生物质气化炉。

生物质原料由炉顶进入炉膛，堆积的料层由上至下分为四个区域：干燥区、裂解区、还原区和氧化区。在氧化区，气化剂(空气)由底部进入气化炉，与生物质原料发生氧化反应，生成CO₂、、CO、H₂O等，同时放出热量。在还原区，来自空气中的氧气被耗尽，由于供氧不足，生物质原料的燃烧不充分，产生CO，并放出热量；同时，来自氧化区的CO₂与生物质原料中的C发生还原反应，生成CO、CH₄、CmHn、H₂、H₂O等，在此过程中，被加热的生物质原料也发生裂解，其中的可燃气体即挥发组分从原料中析出，成为燃气的一部分，还原区中的原料因重力作用下落入氧化区。在裂解区，生物质原料被从还原区上来的热气体加热，发生裂解反应，在此反应中，生物质中的大部分挥发组分得以挥发，裂解过程的产物有炭、焦油、H₂、CO、CO₂、CH₄和水蒸气等，该过程需要吸热，裂解区产生的残留物因重力作用进入还原区，而产生的热气体进入干燥区。在干燥区，生物质原料被来自裂解区的热气体加热，其中的水分蒸发为水蒸气，从而得以干燥，干燥后的物料因重力作用进入裂解区，而热气体成为燃气被引出气化炉使用。

对于如图1所示的生物质气化炉而言，无法保证生物质的燃尽率，生物质气化产生的气化气中焦油、CO等物质含量较高，容易造成污染。

本实用新型针对上述生物质焚烧利用的技术难题，提出了一种能够稳定进行生物质气化燃烧过程、具有低污染物生成、燃尽率高的气化焚烧一体炉，能够分布式布置在农村，更好更清洁地利用生物质能。

如图2所示，其示出了本实用新型提出的生物质气化焚烧一体炉。

生物质原料经给料系统由位于气化焚烧一体炉下部一侧的进料口101进入炉膛，堆积在炉膛下部的堆料区103，通过从炉膛底部不断送入的一次风102进行气化。根据上吸式气化炉原理，堆积在堆料区103的料层从上至下分为干燥层、气化层、还原层、氧化层、灰渣层共五部分。堆料区103的底部装有若干热电偶，用于检测灰渣层的温度分布。在堆料区103的上方，分别于炉膛前墙和炉膛后墙高低错落布置多个二次风喷口105和106，即位于炉膛前墙的二次风喷口105和位于炉膛后墙的二次风喷口106交错布置，用于补入氧气进行气化产物特别是焦油的燃烧与燃尽，充分燃烧后的气化气从位于气化焚烧一体炉上部的排气口107排出。

一次风102的配风空燃比较小，仅需要保证生物质原料气化过程的进行即可。由于一次风102的风量较小，从气化焚烧一体炉底部鼓入堆料区103时不易造成扬灰；同时，在一次风102中加入少量的水蒸气，可以减少生物质原料气化时焦油的生成，并增加氢气的产量。

堆料区103的底部装有若干热电偶，用于检测灰渣层的温度，当灰渣层的温度小于设定温度时(例如100℃)，位于堆料区103底部的螺杆开始运动排渣，灰渣从气化焚烧一体炉下部另一侧的排渣口排出；同时，给料系统继续往炉内给料，这种带有排渣温度反馈的给料方式能够保证炉内的气化过程进行完全，大大降低底渣的含碳量。

二次风分别从炉膛前墙与炉膛后墙在不同高度鼓入，使得生物质原料气化过程产生的气化气连同焦油在炉内继续燃烧放热；通过喷水减温的方式使炉内上部空间(即炉内位于堆料区103以上的区域)的温度控制在1000℃左右，例如950℃-1050℃，以防止热力型NOx在该区域的生成；同时，这种二次风的鼓入方式还可以使烟气在炉内的流动路线呈S型，增加了烟气的炉内停留时间，进一步确保气化气中CO、焦油等难燃物质的燃尽。

由于气化气在堆料区103的气化区域上部直接进行燃烧，所产生的高温辐射能够促进堆积在堆料区103的料层的干燥，当生物质含水量较高时，也能确保气化区域气化过程的顺利进行。