生物质流化床气化可燃气中焦油的自供热裂解装置的制作方法

本实用新型是一种生物质流化床气化可燃气中焦油的自供热裂解装置，属于生物质能源领域。

背景技术：

在能源和环境的双重压力下，大力开发清洁的可再生能源已成为摆在世界各国政府面前的一个非常紧迫的世界性课题。生物质能和其他新能源相比，具有可再生、污染少、可运输和储存、与现在能源工业最具相容性等特点，因而特别受到关注。中国是一个农业大国，农林生物质资源丰富、数量巨大、品种多样性。在利好的政策背景下，生物质资源化利用在中国获得了长足的发展，但同时也产生工艺、装备上的很多问题。

生物质气化作为生物质资源化利用中一种热化学转化的方法，在国内多所高校进行了深入研究。纵观当前生物质资源化利用气化可燃气的利用大致有以下几个方向：一是可燃气经过深度净化，供内燃机发电或者供气；二是可燃气经过初步除尘直接热燃气燃烧，供锅炉燃烧或者产蒸汽推动汽轮机发电。第二个方向适合工厂锅炉用热或者3MW以上的规模型发电企业，当今很多中小企业还倾向于第一个方向，可燃气经过深度净化，供内燃机发电或者供气。可燃气由于含有焦油、水汽、粉尘，深度净化一直是生物质可燃气利用的世界性难题，国内外很多学者研究了催化剂裂解焦油法、电加热裂解焦油法以及很多物理法去除焦油。催化剂裂解焦油法、电加热裂解焦油法是可以去除焦油，但是成本高，无法工业利用。物理法去除焦油不仅无法深度净化，而且去除的焦油产生污染。因此，国内外学者没有找到一个好的方法，既能去除焦油，也不增加成本的方法。

生物质流化床多联产气化装置是以颗粒废料为原料，气化得到可燃气的同时可以得到生物质炭的气化装置，其经济效益和环境效益都非常好。目前，国内很多竹材、木材加工企业产生大量木粉、竹粉，直接燃烧污染环境，成型成本太高，开始采用生物质流化床多联产气化系统。大部分企业用不了那么多热，寻求发电并网，由于规模小，采用内燃机发电。气化可燃气净化成了他们最头疼的问题，净化不干净直接影响内燃机发电的稳定性。因此，急需一种净化焦油装置，能够去除可燃气的焦油，不增加过多成本，不污染环境。

技术实现要素：

本实用新型提出的是一种生物质流化床气化可燃气中焦油的自供热裂解装置，其目的在于将生物质流化床气化可燃气中焦油在输送过程中裂解为可燃气，无需外加热源，从而解决现有技术中生物质流化床气化可燃气中焦油含量高，内燃机不稳定的问题。

本实用新型的技术解决方案：生物质流化床气化可燃气中焦油的自供热裂解装置，包括燃气进气管1、裂解腔2、布气管3、蓄热体4、燃烧器5、控制器6、A电动阀7、B电动阀8、燃气出气管9、A热电偶10、B热电偶11和C电动阀12；其中，燃气进口管1位于裂解腔2上部，燃气出口管9位于裂解腔2右下部，裂解腔2内壁设有耐火砖，蓄热体4位于燃气进气管的右侧与裂解腔2连接，布气管3设于蓄热体4正上方，燃烧器5位于裂解腔2右侧中部，燃烧器5的燃烧头正对着蓄热体4，燃烧器5的燃气进气口52通过A电动阀7与燃气进口管1相连，燃烧器5的进空气口51通过B电动阀8与布气管3连接，A热电偶10位于裂解腔2中部，与蓄热体4连接，B热电偶11位于裂解腔2下部；电动阀7的信号输入/输出端与控制器6的A信号输入/输出端连接，电动阀8的信号输入/输出端与控制器6的B信号输入/输出端连接，电动阀12的信号输入/输出端与控制器6的C信号输入/输出端连接，热电偶10的信号输入/输出端与控制器6的D信号输入/输出端连接，热电偶11的信号输入/输出端与控制器6的E信号输入/输出端连接，燃烧器5的点火器53的信号输入/输出端与控制器6的E信号输入/输出端连接。

本实用新型的有益效果：

1）利用自产可燃气燃烧控制蓄热体温度900℃以上，为送入可燃气燃烧提供着火的高温环境。

1）通过控制布气装置均匀喷入空气的量，控制燃烧可燃气的量，进而控制裂解腔在850℃以上，保证了可燃气中焦油的裂解。

2）无需外加热源，结构简单，有效减少经济成本。

附图说明

附图1是生物质流化床气化可燃气中焦油的自供热裂解装置结构示意图。

附图2是布气管结构示意图。

附图3是布气管结构示意放大图。

附图4是实施例1中流化床气化-内燃机发电联产生物质炭项目流程示意图。

图中1是燃气进气管、2是裂解腔、3是布气管、4是蓄热体、5是燃烧器、6是控制器、7是电动阀、8是电动阀、9是燃气出气管、10是热电偶、11是热电偶、12是电动阀、51是燃烧器的进空气口、52是燃烧的进燃气口、53是点火器。

具体实施方式

生物质流化床气化可燃气中焦油的自供热裂解装置，包括燃气进气管1、裂解腔2、布气管3、蓄热体4、燃烧器5、控制器6、A电动阀7、B电动阀8、燃气出气管9、A热电偶10、B热电偶11和C电动阀12；其中，燃气进口管1位于裂解腔2上部，燃气出口管9位于裂解腔2右下部，裂解腔2内壁设有耐火砖，蓄热体4位于燃气进气管的右侧与裂解腔2连接，布气管3设于蓄热体4正上方，燃烧器5位于裂解腔2右侧中部，燃烧器5的燃烧头正对着蓄热体4，燃烧器5的燃气进气口52通过A电动阀7与燃气进口管1相连，燃烧器5的进空气口51通过B电动阀8与布气管3连接，A热电偶10位于裂解腔2中部，与蓄热体4连接，B热电偶11位于裂解腔2下部；电动阀7的信号输入/输出端与控制器6的A信号输入/输出端连接，电动阀8的信号输入/输出端与控制器6的B信号输入/输出端连接，电动阀12的信号输入/输出端与控制器6的C信号输入/输出端连接，热电偶10的信号输入/输出端与控制器6的D信号输入/输出端连接，热电偶11的信号输入/输出端与控制器6的E信号输入/输出端连接，燃烧器5的点火器53的信号输入/输出端与控制器6的E信号输入/输出端连接。控制器6采用西门子S7-200系列PLC，或类似PLC。

所述燃烧器上设有进燃气口、进空气口和点火器，进燃气口设于燃烧器上端面，进空气口设于燃烧器右端面，点火器设于燃烧器下端面。

所述布风管3针对蓄热体4那一侧上设有若干直径5-10mm的孔，

保证将空气均匀喷射至蓄热体4上。

所述蓄热体4、燃烧器5、控制器6、A电动阀7、热电偶10、C电动阀12形成一个控制体系，控制蓄热体4的温度；当蓄热体4温度高于950℃时，控制器6关闭燃烧器5；当蓄热体4温度低于900℃时，控制器6根据热电偶10传输的温度信号，开启空气进气阀12、A电动阀7和燃烧器5中的点火器53，燃烧器5燃烧对蓄热体4进行加热，进而保证蓄热体的燃烧的温度环境，最终实现利用自热对可燃气中焦油的裂解。

所述布气管3、控制器6、B热电偶11、B电动阀8形成一个控制体系，控制裂解腔2的温度；当裂解腔2的温度低于850℃时，通过B热电偶11传输的温度信号，控制器增加B电动阀8的开度，从而增加布气管3的进空气量，使得燃气的燃烧量增加，进而保证裂解腔2的温度高于850℃。

下面结合附图对本实用新型技术方案进一步说明

如附图1所示，生物质流化床气化可燃气中焦油的自供热裂解装置，可燃气进口1分出一路支管与电动阀7相连，电动阀7可以调整燃气量，电动阀7与燃烧器5的燃气进口52相连，在裂解腔2内部位于燃气进口右侧依次布置布风管3、蓄热体4以及用于燃烧器5燃烧的辅助燃烧腔。布风管3外接可控制进空气量的电动阀8，布风管3用于提供氧气燃烧部分燃气提供热量加热可燃气使其达到裂解温度。燃烧器5燃烧头正对着蓄热体4，燃烧器燃烧保证了蓄热体给燃气提高可燃烧的温度环境。控制器6与布风管3、阀门8、热电偶11相关联，通过热电偶11给出的温度信号，采用阀门8调整从布风管3进入空气的量，进而控制腔体的裂解温度。同时，控制器6与燃烧器5、热电偶10、阀门7、阀门12以及点火器53相关联，通过热电偶10给出的温度信号，采用阀门7、阀门12以及点火器53将燃烧器5点着，对蓄热体4加热，进而保证蓄热体的燃烧的温度环境，最终实现利用自热对可燃气中焦油的裂解。

如附图2、3所示，布风管3的示意图，布风管3针对蓄热体4那一侧，以一定角度如图4所示打有直径5-10mm的孔，保证将空气均匀喷射至蓄热体4上。

实施例1

如附图4所示，1Mw的木粉、竹粉流化床气化-内燃机发电联产生物质炭项目主要设备如下：气化反应器、细分分离器、生物质流化床气化可燃气中焦油的自供热裂解装置、换热器1、换热器2、除尘器、风机、内燃机等。流化床气化反应器产生的600-700℃的可燃气（热值1200kcal左右）首先经过细分分离器分离出生物质炭，然后进入生物质流化床气化可燃气中焦油的自供热裂解装置，裂解器中燃烧器首先点着，利用可燃气燃烧对裂解器蓄热体进行加热，此时气化其余的可燃气不进入裂解器直接排空，当裂解器蓄热体温度达到900摄氏度时，将可燃气切入裂解器，慢慢打开连接布风管的进空气阀，缓慢增加进空气的量，此时裂解腔温度快速上升，增加空气量的同时缓慢关小燃烧器，当裂解腔稳定在850℃以上可以关闭燃烧器，同时停止开大布风管的进空气阀，如裂解腔温度继续上升可以关小布风管进空气阀，使其稳定在850-900℃之间。当腔体温度下降时，通过控制器适当加大布风管的进风量，可燃气中的焦油经过裂解后进入二级换热进行换热，用来加热空气，加热的空气用于气化炉炉底进风与裂解器的所需的空气，实现余热的利用，可燃气经过冷却后除尘送入燃气轮机或者内燃气发电。