一种高温交互式双固定床气化炉的制作方法

本实用新型具体涉及一种高温交互式双固定床气化炉，属于热能工程领域。

背景技术：

随着社会的不断发展和科技水平的不断提高，能源的合理利用越来越多的得到人们的重视，目前，生物质、城市生活垃圾和医疗垃圾等固体废物处理方式主要有填埋、堆肥、焚烧、热解和气化等，其中热解气化技术在对固体废物资源化处理方面有着较大的优势，尤其在高热值固体废物（包括城市生活垃圾、医疗垃圾）方面同时具备资源化、减量化和无害化等优势；热解气化技术是固体燃料处理中的一项重要技术，具有原料适应性好，转化效率高，反应速率快，系统规模灵活等特点，已广泛应用于不同固体燃料的热解气化过程中，尤以生物质利用最为广泛，如木材、稻壳、秸秆等；然而，该种技术同样存在很多问题，如下：

（1）现有热解气化方法产生的气体中含有5%－10%的焦油，其在生产运输过程中会堵塞管道、影响终端设备，燃烧时产生炭黑，污染环境，降低了能源利用率,制约了该方法的推广；

（2）现有设备生产效率较低，产品气品质差，不能高效产出富氢燃气；

（3）固体废物热解产生的焦炭利用不充分，利用操作复杂，不能就地利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高温交互式双固定床气化炉，解决现有热解气化方法存在的：产生气体中含焦油含量大；现有设备生产效率较低，产品气品质差，不能高效产出富氢燃气；固体废物热解产生的焦炭利用不充分，利用操作复杂，不能就地利用等问题。

本实用新型的技术方案为：一种高温交互式双固定床气化炉,包括气化炉A，气化炉B, 耐高温连接管，辅助加热装置，温度控制柜；其特征在于：

所述气化炉A、气化炉B为结构相同的两个热解气化炉；所述耐高温连接管连接气化炉A、气化炉B炉体上的气体交换通道；

所述辅助加热装置包括加热电阻、交换气开关阀、气体流量计A、气体流量计B、温度传感器一；所述加热电阻以螺旋形式围绕耐高温连接管安装，加热电阻通过控制线连接温度控制柜；所述交换气开关阀安装在耐高温连接管中间；所述气体流量计A安装在耐高温连接管上，位于交换气开关阀左侧、靠近气化炉A的气体交换通道；所述气体流量计B安装在耐高温连接管上，位于交换气开关阀右侧、靠近气化炉B的气体交换通道；所述温度传感器一安装在耐高温连接管上，其信号输出端子连接温度控制柜；

所述气化炉A包括气化炉炉体，集渣装置，炉排，进料蝶阀，加热硅碳棒，蒸汽发生装置，洗气装置，集气装置，风机，温度传感器二，进料装置；

所述气化炉炉体包括圆柱形的内胆腔、包裹在内胆腔外圈的保温层；所述气化炉炉体上端设置连通内胆腔的进料口；气化炉炉体侧壁上部设置连通内胆腔的气体交换通道，气体交换通道下方设置连通内胆腔的第一蒸汽通道，第一蒸汽通道下方设置平行的第二蒸汽通道；所述气化炉炉体侧壁下部设置集气通道，集气通道位于第二蒸汽通道相对一侧，且第二蒸汽通道高于集气通道；

所述气化炉炉体下端采用法兰密封连接方式安装集渣装置，集渣装置的集渣腔与上方的内胆腔连通；所述炉排安装在内胆腔底部、架在集渣腔上，炉排上端圆柱盘位于第二蒸汽通道以上，圆柱盘与内胆腔采用间隙配合；所述圆柱盘上设置竖直贯穿圆柱盘的蒸汽通孔；

所述进料蝶阀安装在进料口处；所述加热硅碳棒以螺旋式安装在气化炉炉体内，加热硅碳棒螺旋中心线与内胆腔竖直轴线重合，加热硅碳棒通过控制线连接温度控制柜；所述蒸汽发生装置通过蒸汽进气管道连接第一蒸汽通道、第二蒸汽通道，两个蒸汽进气管道上分别设置蒸汽开关阀；

所述洗气装置内装有水，并设置有产品气进气口和产品气出气口；所述集气通道通过连接管连接洗气装置，且连接管从产品气进气口伸入、插入水面以下，产品气出气口位于水面上方，产品气出气口处通过连接管连接集气装置；连接洗气装置的连接管上安装风机、集气开关阀一；连接集气装置的连接管上安装集气流量计和集气开关阀二；产品气依次经过集气通道、风机、集气开关阀一、洗气装置、集气流量计、集气开关阀二，最终进入集气装置；

所述温度传感器二安装在气化炉炉体上，其信号输出端子连接温度控制柜；

所述进料装置包括储料箱、上料电机、输送管，输送管上端与进料口连接。

优选的，所述集气装置采用钢制储气瓶。

优选的，所述洗气装置液面以上设置排水口。

上述高温交互式双固定床气化炉的工艺方法，所述工艺方法包括物料预处理方法、设备调控方法及反应原理：

（1）所述物料预处理方法为：将物料干燥至含水率低于15%，破碎至粒径范围在10-30mm；将处理好的物料放置在储料箱内；

（2）所述设备调控方法及反应原理为：

（01）打开气化炉A的进料蝶阀，开启上料电机，将物料通过进料装置运送至气化炉A内，填料结束关闭气化炉A的进料蝶阀；交换气开关阀打开；

（02）对气化炉A进行调控：将气化炉A的加热硅碳棒通电加热，气化炉A的第一蒸汽通道、第二蒸汽通道、集气通道处的阀门处于关闭状态，气化炉A的蒸汽发生装置、风机、集气装置处于关闭状态；此时气化炉A作用为物料热解炉，用于将物料热解生成炭、热解气等物质；

同时，对气化炉B进行调控：将气化炉B的加热硅碳棒通电加热，气化炉B的第一蒸汽通道、第二蒸汽通道、集气通道处的阀门处于打开状态，气化炉B的蒸汽发生装置、风机、集气装置处于打开状态；气化炉B的进料蝶阀关闭，气化炉B炉排上放置炭层；此时气化炉B作用为热解气与高温蒸汽反应炉；

（03）温度传感器一实时传输耐高温连接管内温度并发送给温度控制柜，温度控制柜控制加热电阻发热，使耐高温连接管内温度保持在350℃-550℃之间，防止气化炉A产生的热解气冷凝；气化炉A的温度传感器二实时传输内胆腔内温度并发送给温度控制柜，温度控制柜控制气化炉A的加热硅碳棒发热，使内胆腔内温度保持在800℃—1200℃之间；气化炉B的温度传感器二实时传输内胆腔内温度并发送给温度控制柜，温度控制柜控制气化炉B的加热硅碳棒发热，使内胆腔内温度保持在800℃—1200℃之间；

（04）气化炉A内物料反应产生的热解气通过耐高温连接管进入气化炉B，气化炉A内物料反应产生的炭落在气化炉A的炉排上；

（05）气化炉A内产生的热解气内含有大量焦油、挥发分，进入气化炉B与气化炉B的蒸汽发生装置生成的高温蒸汽、以及气化炉B炉排上放置的炭层反应，生成富含氢的高热值气体；与此同时，气化炉B的第二蒸汽通道喷出的高温蒸汽通过蒸汽通孔与炉排上炭层底部反应，加快反应速度，提高产品气生成效率，主要反应为：C+ H2O→CO+ H2 C+ 2H2O→CO2+ 2H2 C+ CO2→2CO CO + H2O→2CO2+ H2 CO+3H2→CH4+ H2O 焦油+ H2O→H2+ CH4+ CO（1000摄氏度条件下）；

（06）气化炉A内反应速度比气化炉B反应速度快，为了避免气化炉A倒吸，当气体流量计A检测到气体不再向气化炉B流动时，关闭交换气开关阀；气化炉B内继续反应，直至炭层反应完；

（07）之后，将气化炉B的第一蒸汽通道、第二蒸汽通道、集气通道处的阀门关闭，气化炉B的蒸汽发生装置、风机、集气装置关闭；气化炉B的进料蝶阀打开，开启气化炉B的上料电机，将物料通过进料装置运送至气化炉B内，填料结束关闭气化炉B的进料蝶阀；交换气开关阀打开；此时气化炉B作用为物料热解炉，用于将物料热解生成炭、热解气等物质；

（08）同时，气化炉A的第一蒸汽通道、第二蒸汽通道、集气通道处的阀门打开，气化炉A的蒸汽发生装置、风机、集气装置打开；气化炉A的进料蝶阀关闭，气化炉A炉排有上次反应生成的炭层；此时气化炉A作用为热解气与高温蒸汽反应炉；

（09）产品气依次经过集气通道、风机、集气开关阀一、洗气装置、集气流量计、集气开关阀二，最终进入集气装置；洗气装置将产品气中的水蒸气冷却留在洗气装置中；

（10）集气装置装满后，通过集气开关阀关闭管道，更换集气装置。

本实用新型的有益效果在于：提供了一种能够高效产出富氢燃气的高温交互式双固定床气化炉；可对生物质、生活垃圾以及医疗废弃物等进行热解气化处理，该装置收集到的气体具有富氢、低焦油、热值高等优点，可进一步制氢、用于锅炉供热、电厂发电以及作为化工原料等，以此达到生物质能源高效利用的目的。

进一步，气化炉A、气化炉B交互使用，气化炉内热解产生的焦炭无需排出，直接作为反应物参与热解反应，就地利用，节省了清除焦炭的操作，提高了生产效率，同时将固体废物利用率最大化。

进一步，气化炉设置第一蒸汽通道、第二蒸汽通道，上下同时通入高温蒸气，提供反应所需的部分热量，同时炭层上下同时反应，加快反应速度，提高产品气生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构剖视图。

图2为本实用新型的耐高温连接管连接结构剖视图。

图3为本实用新型的气化炉A结构剖视图。

图4为本实用新型的气化炉炉体结构剖视图。

图5为本实用新型的洗气装置结构剖视图。

图6为本实用新型的进料装置结构剖视图。

图7为本实用新型的温度控制柜连接示意图。

图中：气化炉A1，气化炉B2, 耐高温连接管3，辅助加热装置4，温度控制柜5，加热电阻4-1，交换气开关阀4-2，气体流量计A4-3，气体流量计B4-4，温度传感器一4-5，气化炉炉体1-1，集渣装置1-2，炉排1-3，进料蝶阀1-4，加热硅碳棒1-5，蒸汽发生装置1-6，洗气装置1-7，集气装置1-8，风机1-9，温度传感器二1-10，进料装置1-11，内胆腔1-12，保温层1-13，进料口1-14，气体交换通道1-15，第一蒸汽通道1-16，第二蒸汽通道1-17，集气通道1-18，集渣腔1-19，圆柱盘1-20，蒸汽通孔1-21，蒸汽进气管道1-22，蒸汽开关阀1-23，水1-24，产品气进气口1-25，产品气出气口1-26，连接管1-27，集气开关阀一1-28，集气流量计1-29，集气开关阀二1-30，储料箱1-31，上料电机1-32，输送管1-33，排水口1-34。

具体实施方式

一种高温交互式双固定床气化炉,包括气化炉A1，气化炉B2, 耐高温连接管3，辅助加热装置4，温度控制柜5；其特征在于：

所述气化炉A1、气化炉B2为结构相同的两个热解气化炉；所述耐高温连接管3连接气化炉A1、气化炉B2炉体上的气体交换通道1-15；

所述辅助加热装置4包括加热电阻4-1、交换气开关阀4-2、气体流量计A4-3、气体流量计B4-4、温度传感器一4-5；所述加热电阻4-1以螺旋形式围绕耐高温连接管3安装，加热电阻4-1通过控制线连接温度控制柜5；所述交换气开关阀4-2安装在耐高温连接管3中间；所述气体流量计A4-3安装在耐高温连接管3上，位于交换气开关阀4-2左侧、靠近气化炉A1的气体交换通道1-15；所述气体流量计B4-4安装在耐高温连接管3上，位于交换气开关阀4-2右侧、靠近气化炉B2的气体交换通道1-15；所述温度传感器一4-5安装在耐高温连接管3上，其信号输出端子连接温度控制柜5；

所述气化炉A包括气化炉炉体1-1，集渣装置1-2，炉排1-3，进料蝶阀1-4，加热硅碳棒1-5，蒸汽发生装置1-6，洗气装置1-7，集气装置1-8，风机1-9，温度传感器二1-10，进料装置1-11；

所述气化炉炉体1-1包括圆柱形的内胆腔1-12、包裹在内胆腔外圈的保温层1-13；所述气化炉炉体1-1上端设置连通内胆腔1-12的进料口1-14；气化炉炉体1-1侧壁上部设置连通内胆腔1-12的气体交换通道1-15，气体交换通道1-15下方设置连通内胆腔1-12的第一蒸汽通道1-16，第一蒸汽通道1-16下方设置平行的第二蒸汽通道1-17；所述气化炉炉体1-1侧壁下部设置集气通道1-18，集气通道1-18位于第二蒸汽通道1-17相对一侧，且第二蒸汽通道1-17高于集气通道1-18；

所述气化炉炉体1-1下端采用法兰密封连接方式安装集渣装置1-2，集渣装置1-2的集渣腔1-19与上方的内胆腔1-12连通；所述炉排1-3安装在内胆腔1-12底部、架在集渣腔1-19上，炉排1-3上端圆柱盘1-20位于第二蒸汽通道1-17以上，圆柱盘1-20与内胆腔1-12采用间隙配合；所述圆柱盘1-20上设置竖直贯穿圆柱盘的蒸汽通孔1-21；

所述进料蝶阀1-4安装在进料口1-14处；所述加热硅碳棒1-5以螺旋式安装在气化炉炉体1-1内，加热硅碳棒1-5螺旋中心线与内胆腔1-12竖直轴线重合，加热硅碳棒1-5通过控制线连接温度控制柜5；所述蒸汽发生装置1-6通过蒸汽进气管道1-22连接第一蒸汽通道1-16、第二蒸汽通道1-17，两个蒸汽进气管道上分别设置蒸汽开关阀1-23；

所述洗气装置1-7内装有水1-24，并设置有产品气进气口1-25和产品气出气口1-26；所述集气通道1-18通过连接管1-27连接洗气装置1-7，且连接管1-27从产品气进气口1-25伸入、插入水面以下，产品气出气口1-26位于水面上方，产品气出气口1-26处通过连接管1-27连接集气装置1-8；连接洗气装置1-7的连接管上安装风机1-9、集气开关阀一1-28；连接集气装置1-8的连接管上安装集气流量计1-29和集气开关阀二1-30；产品气依次经过集气通道1-18、风机1-9、集气开关阀一1-28、洗气装置1-7、集气流量计1-29、集气开关阀二1-30，最终进入集气装置1-8；

所述温度传感器二1-10安装在气化炉炉体1-1上，其信号输出端子连接温度控制柜5；

所述进料装置1-11包括储料箱1-31、上料电机1-32、输送管1-33，输送管上端与进料口连接。

优选的，所述集气装置1-8采用钢制储气瓶。

优选的，所述洗气装置1-7液面以上设置排水口1-34，方便排水。

尽管参照前述实例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行和修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。