专利名称：一种新型生物质膜法富氧气化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用生物质原料转化为高热值可燃气体的气化装置，属于生物质能转化技术领域。
背景技术：
将固体生物质转化为可燃气体，可以较大幅度地提高生物质的转化效率。气体燃料是一种使用方便且清洁的二次能源，对保护生态环境，促进可持续发展具有重要意义。但目前生物质气化机组普遍采用空气作为气化剂进行气化，因此，生物质气化后产生的燃气热值低，约5000kJ/m3左右，且焦油含量高，因此，实际应用中不但用气量多，贮气装置和输送管道投资大，而且焦油易于堵塞管道，严重影响、制约着生物质气化的应用和推广。
发明内容本实用新型为克服现有技术的不足，提供一种能够把生物质原料转化为热值高的气体燃料，能明显地提高气化反应速度和气化炉气化能力、降低生物质气化供气系统造价且结构合理、性能可靠的新型生物质膜法富氧气化装置。
本实用新型是通过以下技术措施完成的。
该气化装置包括膜分离制氧机构、固定床气化炉、输送管线和控制部件，其中，将膜分离制氧机构、输送管线和控制部件嵌入在固定床气化炉上。
膜分离制氧机构由膜分离制氧设备和止回水封结构组成，止回水封结构为密闭筒体，下部装有水，膜分离制氧机构设备置于筒体中央，下端浸入水中，并在止回水封结构上设置水位计、进水管和溢流管，以保持恒定水位。
气化炉由上、下炉体两部分组成，采用法兰连接成为一体，上炉体设有进料口、观察门和自动风门，上炉体的内腔为内锥体，与外壁构成的空腔，气化剂进入空腔，在上炉体下部的进入炉内；下炉体上部为反应区，周圈设有炉墙保温层和水套，中部设有固定炉排机构，下部为灰室，设有出灰门。
气化炉下炉体上设有热电偶温度计，可以通过控制部件控制富氧空气的流量来控制各区的温度。
输送管线和控制部件安装在膜分离制氧机构和气化炉之间。
控制部件主要由阀门组件构成，通过阀门控制输送管线的通断，并能调节流量的大小。
本实用新型在生物质固定床气化炉上，嵌入膜分离制氧机构制取富氧空气，通过膜分离技术将空气分离为富氧空气(其氧气百分含量高于标准状态下空气中氧气的百分含量)和富氮空气(其氮气百分含量高于标准状态下空气中氮气的百分含量)两部分；使富氮空气排出，将富氧空气作为气化剂，并在输送管线和控制元件作用下，供应到气化炉炉腔内与生物质原料进行气化反应从而产生高热值的燃气。
将输送管线和控制部件安装在膜分离制氧机构和气化炉之间，通过输送管线将一部分富氧空气输送到上炉体，提高干燥区的温度并缩短干燥时间，另一部分富氧空气直接进入氧化区，提高氧化区的温度，促进焦油的进一步裂解；控制部件控制两部分富氧空气流量的大小，调节各个区域的温度。
高效的气化炉是获取热值高、焦油含量低的优质燃气的关键。在实际运行过程中，该上炉体的进料口、观察门和自动风门可以调节炉内的气压平衡，利用上炉体内腔的锥体与外壁构成一个空腔，空气和一部分富氧空气在此混合形成富氧气化剂，气化剂进入空腔，在上炉体下部的进入炉内；下炉体上部为反应区，周圈设有炉墙保温层和水套，在物料反应过程中形成干燥区、热解区、氧化区和还原区；将膜分离制氧机构的另一部分富氧空气直接送到下炉体的氧化区，提高该区的温度，促使高分子的共价键断开，形成小分子气体。
将膜分离制氧机构的设备设置于止回水封机构中，由水位计显示水位，并通过进水管和溢流管保持恒定水位。而常规的膜分离制氧机构中制氧设备与水封装置是分开的，各自自成一体，结构复杂，体积庞大，使用本膜分离制氧机构结构小巧，并保证了富氧空气单向流入气化炉炉腔，气化炉炉腔高温气流不会回流到膜分离制氧机构中。
本实用新型通过膜分离技术制取富氧气体作为气化剂，将秸秆等生物质原料转化为热值高的可燃气体，更有效利用自然资源、使该项技术较空气气化具有更广泛的应用领域。使用本实用新型与常规利用空气作为气化剂的生物质气化具有以下特点1、降低气化过程中惰性气体N2的含量，减少用于加热N2所需的热量和气化反应所需的体积，能明显地提高气化反应速度和气化炉气化能力；2、膜空分离是一种新的空分概念，既有电子传导特性，也有离子传递特性，设备投资和电耗较深冷法、PSA法制氧有明显的经济优势，用于集中供气系统总经费可以降低1/3、发电降低1/4；提高了氧化区的温度，促进焦油裂解，炉内反应完全，使燃气热值提高、焦油降低，可以大大降低储气设备和输配管网的投资；3、不仅广泛应用于农村，而且能满足城市郊区、企事业单位的炊事、供热、发电、工业应用等，具有显著的社会、环保效益，应用前景十分广阔。
图1为本实用新型工作框图。
图2为本实用新型结构示意图。
其中，1、下炉体，2、上炉体，3、进料口，4、观火门，5、自动风门，6、内锥体，7、输送管线，8、控制部件，9、进水管，10、膜分离制氧机构，11、水位计，12、溢流管，13、止回水封，14、膜分离制氧设备，15、水套，16、炉排机构，17、出灰门，18、出气管座，19、热电偶温度计。
具体实施方式
结构如图1和图2所示，由膜分离制氧机构10、固定床气化炉、输送管线7和控制部件8组成，其中，将膜分离制氧机构10、输送管线7和控制部件6嵌入在固定床气化炉上。膜分离制氧机构10由膜分离制氧设备14和止回水封结构13组成，止回水封结构13为一个钢制密闭筒体，下部充装一部分水，将膜分离制氧机构设备于筒体中央，下端浸入水中，并在止回水封结构上设置水位计11、进水管9和溢流管12，以保持恒定水位；固定床气化炉由上炉体2、下炉体1两部分组成，采用法兰连接成为一体，上炉体2上设有进料口3、观火门4和自动风门5，上炉体2的内腔为内锥体6，与外壁构成的空腔，空气经过自动风门限流后进入空腔与一部分富氧空气混合，在上炉体2下部的进入炉内，另一部分膜分离制氧机构10制取的富氧空气，通过输送管线7进入下炉体；下炉体1上部为反应区，周圈设有炉墙保温层和水套15，中部设有固定炉排机构16，下部为灰室，设有出灰门17，物料反应完全后产生的灰份通过炉排机构的摆动进入炉体下部灰室，由出灰门17排出；物料在反应过程中形成干燥区、热解区、氧化区和还原区，为控制温度，在下炉体1的干燥区和氧化区安装有热电偶温度计19，通过控制部件8控制富氧空气的流量来控制各区的温度；输送管线7和控制部件8安装在膜分离制氧机构10和气化炉之间，输送管线将一部分富氧空气输送到上炉体，提高干燥区的温度并缩短干燥时间，另一部分富氧空气直接进入氧化区，提高氧化区的温度，促进焦油的进一步裂解。控制部件8控制两部分富氧空气流量的大小，调节各个区域的温度；控制部件8主要由阀门组件组成，通过阀门实现输送管线的通断，并可调节流量的大小。物料气化反应完毕后，产生的燃气由出气管座18导出。
其工作过程物料由碎料装置粉碎后，通过上料机构进入气化装置，其中，空气由自动风门5进入上炉腔内，膜分离制氧机构10嵌入反应炉体一侧，经膜分离机构10制取的富氧气体，一部分经输送管线7送入上炉腔内与空气混合，通过内锥体6下部进入炉内，提高了干燥温度及速度；另外一部分氧气经由输送管线7进入下炉体，提高炉内氧化区的温度，促进焦油的裂解，从而实现了局部增氧、多点供气、微负压自动调节进气量，梯度燃烧反应、气化的效果；提高炉温促进焦油的裂解，提高燃气热值、降低焦油含量的目的。该气化炉直径为1400mm、总高为2400mm，炉体采用8mm钢板焊接，炉排采用耐热铸铁，使用轻质耐火材料作为保温层，本装置产气量400m3/h，气体热值9900kJ/m3，焦油含量＜20mg/m3，气化效率78％。
权利要求1.一种新型生物质膜法富氧气化装置，包括膜分离制氧机构、固定床气化炉、输送管线和控制部件，其特征在于，将膜分离制氧机构、输送管线和控制部件嵌入在固定床气化炉上。
2.根据权利要求1所述的一种新型生物质膜法富氧气化装置，其特征在于，膜分离制氧机构由膜分离制氧设备和止回水封结构组成，止回水封结构为密闭筒体，筒体内下部装有水，膜分离制氧设备置于筒体中央，下端浸入水中，并在止回水封结构上设置水位计、进水管和溢流管。
3.根据权利要求1所述的一种新型生物质膜法富氧气化装置，其特征在于，气化炉由上、下炉体两部分组成，并通过法兰连接成为一体，上炉体设有进料口、观察门和自动风门，上炉体的内腔为内锥体，与外壁构成的空腔，下炉体上部为反应区，周圈设有炉墙保温层和水套，中部设有固定炉排机构，下部为灰室，设有出灰门。
4.根据权利要求1所述的一种新型生物质膜法富氧气化装置，其特征在于，气化炉下炉体上设有热电偶温度计。
5.根据权利要求1所述的一种新型生物质膜法富氧气化装置，其特征在于，输送管线连接在膜分离制氧机构和气化炉之间。
6.根据权利要求1所述的一种新型生物质膜法富氧气化装置，其特征在于，控制部件安装在输送管线上。
7.根据权利要求1所述的一种新型生物质膜法富氧气化装置，其特征在于，控制部件由阀门组件构成。
专利摘要一种新型生物质膜法富氧气化装置涉及一种利用生物质原料转化为高热值可燃气体的气化装置。该装置包括膜分离制氧机构、固定床气化炉、输送管线和控制部件，将膜分离制氧机构、输送管线和控制部件嵌入在固定床气化炉上；膜分离制氧机构由膜分离制氧设备和止回水封结构组成气化炉由上、下炉体两部分组成，上炉体设有进料口、观察门和自动风门，上炉体的内腔为内锥体，与外壁构成的空腔，下炉体上部为反应区，周圈设有炉墙保温层和水套，中部设有固定炉排机构，下部设有出灰门；输送管线和控制部件安装在膜分离制氧机构和气化炉之间，可以通过控制部件控制富氧空气的流量来控制各区的温度，使用本实用新型燃气热值提高、焦油降低，具有结构合理、造价低、性能可靠等优点。
文档编号C10B53/00GK2688712SQ20042003982
公开日2005年3月30日 申请日期2004年4月16日 优先权日2004年4月16日
发明者董磊, 张复利, 刘广荣, 王冠杰 申请人:济南百川同创实业有限公司