专利名称：套筒式等离子气化炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及适合于生物质原料的等离子气化炉，具体地指一种套筒式等离子
气化炉。
背景技术：
随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料却在迅速减少。 因此，寻找一种可再生的替代能源，已成为社会普遍关注的焦点。利用生物质气化后进行蒸 汽、燃气联合循环发电是一种高效利用生物质的方法。目前，可利用的生物质原料主要有稻 壳、棉秆、稻秆、油菜秆和玉米秆等。这些原料有着共同的特点，即可燃基挥发份很高，大多 在80%以上，并且生物质本身的特性使得其在气化过程中非常容易形成焦油，这一特性需 要在生物质气化炉设计时给予足够的重视。 常用的生物质气化炉主要有等离子气化炉，等离子气化炉的给料方式可以分为炉 膛顶部给料和炉膛侧墙给料两种。由于生物质堆积密度较小，采用炉膛顶部给料时，为防止 原料直接被吹出气化炉，给料风量一般较大，这样加大了气化炉内的扰动；而采用炉膛侧墙 给料时，原料在炉膛内会分布不均匀，导致气化负荷不均匀，形成炉内结焦现象，影响气化 炉的正常运行。并且，在生物质气化的过程中会形成较高含量的焦油，这是因为生物质挥发 份较高，析出温度较低，原料在给入气化炉后，还没有落到原料床之前就已经有大量的气体 析出，这些析出的气体来不及在气化区热解就被合成气带出了气化炉。而合成气中所含的 焦油成份也给下游的净化技术造成了极大的不便。如果采用燃烧部分合成气的简单方法脱 除焦油，又会导致大量可燃物质的浪费，降低气化炉的冷煤气效率。 由此可见，目前所使用的等离子气化炉就是因为气化不均匀、冷煤气效率低、经济 性差、容易在气化过程中形成大量的焦油，而大大制约了生物质气化发电的发展。同时，焦 油容易导致下游净化装置堵塞，脱除焦油的净化装置还会造成二次环境污染。
发明内容本实用新型的目的就是要提供一种给料平稳均匀、可有效减少焦油产生、提高合 成气热值、且可大幅降低环境污染的套筒式等离子气化炉。 为实现上述目的，本实用新型所设计的套筒式等离子气化炉，包括气化炉壳体，所 述气化炉壳体中设置有原料床，所述原料床的下方设置有等离子炬，所述等离子炬的下方 设置有气化气入口 ，所述气化炉壳体的上部设置有粗合成气出口 ，所述气化炉壳体的底部 设置有排渣口。其特殊之处在于所述气化炉壳体的顶部设置有延伸至气化炉壳体中的炉 内给料筒，所述炉内给料筒将气化炉壳体的上部分隔成内、外两个腔室。其中，炉内给料筒 内的空间为内腔室，炉内给料筒与气化炉壳体之间的环形空间为外腔室。 本实用新型的工作原理是这样的用于气化的原料由内腔室向下给入，落在原料 床上；气化气从气化气入口向上流入，被等离子炬加热到极高的温度；高温气化气在穿过 原料床的同时将原料裂解气化，所生成的粗合成气通过外腔室由粗合成气出口排出。[0008] 本实用新型的优点在于所设计的炉内给料筒将气化炉壳体的上部空间分隔成套 筒式结构，原料的给入和粗合成气的排出相对独立。这样，一方面可以提高生物质给料的均 匀性、减少给料送风量，从而减少气化炉壳体内的扰动，保持气化炉壳体内的压力和温度分 布均匀，确保气化进程的平稳、高效运行。另一方面生物质裂解生成的焦油在气化炉壳体的 高温区停留较长时间，可以得到更为彻底的热解，从而有效减少合成气中焦油的含量，减少 生物质燃料的浪费，提高气化炉的冷煤气效率，并提高合成气组成的稳定性。同时，也可以 有效减轻生物质气化炉下游净化装置的处理难度，防止二次污染。
图1为本实用新型的套筒式等离子气化炉的主视结构示意图； 图2为图1的A-A剖视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述 图中所示的套筒式等离子气化炉，具有一个整体焊接而成的气化炉壳体l，气化炉 壳体1的截面可为矩形，也可为圆形。气化炉壳体1的下部设置有原料床4，用以承接下落 的生物质原料。原料床4的下方均布有二至四个等离子炬3，用以加热气化气。气化气入 口 7设置在等离子炬3的下方。原料床4具有一定的厚度，以防止给料时直接冲击等离子 炬3。气化炉壳体1的上部侧面设置有粗合成气出口5。气化炉壳体1的最底部设置有排 渣口 6。 在气化炉壳体l的顶部设置有延伸至气化炉壳体l中的炉内给料筒2，炉内给料筒 2将气化炉壳体1的上部分隔成内、外两个腔室a、 b。其中，炉内给料筒2内的空间为内腔 室a，炉内给料筒2与气化炉壳体1之间的环形空间为外腔室b。用于气化的原料由内腔室 a给入，所生成的粗合成气通过外腔室b由粗合成气出口 5排出。 上述内腔室a的横截面积与外腔室b的横截面积之比优选为1 : 1 1 : 0.3的
范围。这样，炉内给料筒2的直径可以设计得相对较大，能有效防止气化炉内腔由于原料
挥发份析出而造成压力过大、给料困难的问题；由于有重力的作用，也可以相应减少给料风
量，使气化炉壳体1内的压力分布更为均匀，保证均匀的温度场和较小的压阻。 上述炉内给料筒2的下端面与原料床4的表面层之间的距离为200 400mm。这
样，可以保证气化炉壳体1内具有足够的气流通道和均匀的温度场。 上述炉内给料筒2的下端呈扩口或喇叭口结构。这样，原料下落时向外均匀扩散， 可以保证落入原料床4上的原料分布得更加均匀，确保气化效果。 本实用新型的运行过程如下生物质原料通过炉内给料筒2给入，在炉内给料筒2 中受重力作用缓慢下降，由于炉内给料筒2具有较大的直径，受气化区气流的影响较小，可 保证其内腔的温度、压力十分均匀和稳定，原料在下落的同时，受气化区高温的影响而初步 热解。气化气从气化气入口 7进入，被等离子炬3加热到极高的温度，具有高温的气化气穿 过原料床4，在穿过的同时将原料气化，在原料床4的表面气化温度高、接触面大、气化最剧 烈。原料热解所生成的气体中含有少量的焦油，在压差的作用下被送往原料床4表面的气 化区，由于炉内给料筒2的作用，播撒在原料床4上的原料十分均匀，可保证整个气化区的温度相等并具有较高的温度，从而使焦油热解成C0、C02和H2。由于气化炉壳体1内的给料 风量较小、扰动少，可使气化产物组成稳定。生物质热解后所生成的粗合成气通过粗合成气 出口 5排出，气化过程中所形成的炉渣则由排渣口 6放出。 为了使本实用新型达到最佳工作效果，可通过控制气化气上升的速度来防止在气 化炉内腔中形成扰动，以使气化炉内腔中有较均匀的压力分布，保证气化进程的流畅和效率。
权利要求一种套筒式等离子气化炉，包括气化炉壳体(1)，所述气化炉壳体(1)中设置有原料床(4)，所述原料床(4)的下方设置有等离子炬(3)，所述等离子炬(3)的下方设置有气化气入口(7)，所述气化炉壳体(1)的上部设置有粗合成气出口(5)，所述气化炉壳体(1)的底部设置有排渣口(6)，其特征在于所述气化炉壳体(1)的顶部设置有延伸至气化炉壳体(1)中的炉内给料筒(2)，所述炉内给料筒(2)将气化炉壳体(1)的上部分隔成内、外两个腔室(a、b)；其中，炉内给料筒(2)内的空间为内腔室(a)，炉内给料筒(2)与气化炉壳体(1)之间的环形空间为外腔室(b)；用于气化的原料由内腔室(a)给入，所生成的粗合成气通过外腔室(b)由粗合成气出口(5)排出。
2. 根据权利要求l所述的套筒式等离子气化炉，其特征在于所述内腔室(a)的横截 面积与外腔室(b)的横截面积之比为1 : 1 1 : 0.3。
3. 根据权利要求1或2所述的套筒式等离子气化炉，其特征在于所述炉内给料筒(2) 的下端面与原料床(4)的表面层之间的距离为200 400mm。
4. 根据权利要求1或2所述的套筒式等离子气化炉，其特征在于所述炉内给料筒(2) 的下端呈扩口或喇叭口结构。
5. 根据权利要求3所述的套筒式等离子气化炉，其特征在于所述炉内给料筒(2)的 下端呈扩口或喇叭口结构。
专利摘要本实用新型公开了一种套筒式等离子气化炉。它包括气化炉壳体，所述气化炉壳体中设置有原料床，所述原料床的下方设置有等离子炬，所述等离子炬的下方设置有气化气入口，所述气化炉壳体的上部设置有粗合成气出口，所述气化炉壳体的底部设置有排渣口。其特殊之处在于所述气化炉壳体的顶部设置有延伸至气化炉壳体中的炉内给料筒，所述炉内给料筒将气化炉壳体的上部分隔成内、外两个腔室。其中，炉内给料筒内的空间为内腔室，炉内给料筒与气化炉壳体之间的环形空间为外腔室。其给料平稳均匀、焦油热解率高，在基本不增加制造成本和运行成本的基础上，可有效减少焦油产生、提高合成气热值、且可减轻净化装置的处理难度，大幅降低对环境的污染。
文档编号C10J3/66GK201530805SQ20092022761
公开日2010年7月21日 申请日期2009年8月24日 优先权日2009年8月24日
发明者夏明贵, 张岩丰, 林文, 陈霈 申请人:武汉凯迪控股投资有限公司