专利名称：新型生物质气化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及生物质的气化，具体地指一种产气效率高的新型生物质气化装置。
背景技术：
随着化石燃料逐渐枯竭，生物质可再生清洁能源的开发利用受到普遍关注，并处于快速发展之中。生物质制气、制油是新能源开发领域的热点课题。现阶段，关于生物质气化方法的试验研究较多，其中不乏一些好的方法，但气化炉结构及配套系统却普遍比较简陋，容量较小，效率低，特别是在生物质给料、气化剂的供给、排气、排渣方式等方面，缺乏系统的理念，多停留在分步式、农用程度，难以实现高效、稳定及规模化、エ业化应用。其中，生物质气化方法有多种形式，无气化介质的是干馏，有气化介质的可分为空气气化、氧气气化、水蒸汽气化、氢气气化等。下表为各种气化介质的简単比较。
气化介跑方法—干植_空气_氧气_水蔚^__MH 一
介Jg来源难易程度一_容易_制取_[较易—卸It —
热值范围 MJ/P6ns 15511 1922—26
产气率_报版_高__高_高_高_气化炉按床层结构则有固定床和流化床之分。固定床气化炉制造简单、运动部件少，稳定性好，但内部物料易搭桥或形成空洞，不好控制，且处理能力较小；流化床气化炉气化反应速度快、产气率高，但系统较复杂，能耗较高。固定床气化炉按排气方式又可分为上吸式、下吸式、横吸式和开心式，不同的排气方式，气化后合成气的成份、温度、含尘量等都不同。现阶段，针对不同的气化目的，已有较多组合方式的气化炉型，但离成熟的生物质气化装置还有相当的距离，存在的突出问题主要是气化工艺路线不先进，多采用空气中温气化，合成气热值低、焦油含量高，含尘量大、碳转化率低、装置连续稳定性差等。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题就是提供ー种新型生物质气化装置，其气化过程快、产气效率高。为解决上述技术问题，本实用新型提供的ー种新型生物质气化装置，包括给料机构、气化炉和气化介质供应机构，所述给料装置的出料ロ与气化炉的原料入口连通，气化介质供应机构的出气ロ与气化炉的气化介质入口连通，其特别之处在于所述气化介质供应机构包括水蒸气发生器和空气压缩机。 上述技术方案中，所述水蒸气发生器为余热锅炉。、[0012]上述技术方案中，还包括外热源，所述外热源为等离子火炬。[0013]进ー步地，所述空气压缩机的出口管路包覆在等离子火炬的出口外，用于将空气作为等离子火炬输出热量的载体。上述技术方案中，所述水蒸气发生器的出口管路包覆在空气压缩机的出口管路夕卜，用于使进入气化炉的水蒸气和空气充分混合。上述技术方案中，所述给料机构为料塞螺旋给料机。上述技术方案中，所述气化炉的合成气出ロ位于气化炉顶部。本实用新型的有益效果在于I)采用“空气+水蒸气”的混合气作为气化介质，并可结合等离子火炬等高温热源，能够通过合理配置空气与水蒸气的比例，控制气化炉中各反应区的温度场，建立最佳的氧化、还原、热解和干燥环境，保证气化过程快速、高效进行；2)由于余热锅炉是后续合成气的冷却エ艺中使用到的设备，所以采用余热锅炉作为水蒸汽发生器不仅提供了所需的气化介质，而且合理回用了合成气的显热，降低了整个生物质制气的能耗；3)空气从等离子火炬外环吹入气化炉、可充分携带热量，水蒸气由最外层夹套以旋流方式进入，可增加气体的搅动，強化气化反应过程；4)采用料塞螺旋给料机的给料方式，保证了给料的连续通畅，并使给料机构能够承受一定的炉内压カ波动；5)合成气出ロ位于气化炉的顶部，即采用上吸式排气方式，保证了气化气在炉内的停留时间，从而减小了合成气中焦油和粉尘的含量。
图I为本实用新型一个实施例的结构示意图。图中1 一料塞螺旋给料机，2—气化炉，3—合成气出口，4 ー余热锅炉，5—空气压缩机，6—火炬电源，7—等离子火炬，8—排渣ロ。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施例作进ー步的详细描述。如图I所示，本实用新型的ー种新型生物质气化装置，包括料塞螺旋给料机I、气化炉2、余热锅炉4、空气压缩机5、火炬电源6和等离子火炬7。料塞螺旋给料机I的出料ロ与气化炉2的原料入ロ连通。生物质燃料破碎后，可通过料塞螺旋给料机I将燃料连续地送入气化炉2内，料塞螺旋给料机I的料塞防止高温合成气返窜、并承受一定的炉内压カ波动，燃料量的调节则可通过改变料塞螺旋给料机I的转速来实现。气化炉2采用上吸式固定床气化炉，其合成气出ロ 3位于气化炉2顶部、排渣ロ 8位于气化炉2底部、气化介质入口则位于固定床下方的气化炉2下部侧面。本实施例的气化炉2为绝热形式，外部为钢売，内村Γ4层保温绝热材料，向火面为高铬砖，在承受高温的同时还能经受气化环境的冲蚀。从下至上，气化炉2内依次为熔渣区、氧化区、还原区、热解区和干燥区，根据不同区域的热化学特点，控制相适应的温度范围，以达到最佳的反应效果。例如温度分布范围约为熔渣区1300 1400で，氧化区1200 1300で，还原区1000 1200で，热解区90(Tl00(TC，干燥区800 900で。合成气出口 3是合成气的引出通道，合成气出气化炉2后会经过余热锅炉4冷却、去洗涤冷却塔除尘等处理，成为合格的生物质制气，利用本气化装置气化、处理后的生物质制气，其热值约为1(T15 MJ/Nm3，属于中热值气体，能够作为燃机发电用燃料。余热锅炉4 一方 面作为气化介质之ー——水蒸气的发生器，其设计为低压參数I. 6MPa、过热汽温250°C，采用过热水蒸气的目的主要是为避免管道供应过程中产生凝结水；另一方面，余热锅炉4也是后续エ艺中合成气的冷却设备。余热锅炉4的容量根据气化炉2所需水蒸气量确定。空气压缩机5为气化炉2供应空气，并作为等离子火炬7输出热量的载体，空气进入气化炉2后与水蒸气一起作为生物质气化的气化介质，參与氧化还原反应，并在一定程度上调节气化炉2的炉温。火炬电源6为等离子火炬7提供电能，实现等离子火炬7电流和输出功率的控制与调节功能。等离子火炬7作为气化炉2中反应的外热源，也同时维持气化炉2内的高温，以保持液态排渣环境。等离子火炬7的出ロ、上述空气压缩机5和余热锅炉4的气体出ロ均与气化介质入口连通，其中空气压缩机5的出口管路包覆在等离子火炬7的出口外；余热锅炉4的出ロ管路包覆在空气压缩机5的出ロ管路外。本实施例中，空气采用直流方式，从等离子火炬7的两级之间及等离子火炬7的外环吹入，水蒸汽则由最外层夹套以旋流方式进入，旋转的气流入炉后增加了扰动，強化了气化反应过程。空气通入量以承载等离子火炬7的热量多少确定，入炉后负责完成约30%的气化份额，其余约70%的气化份额由水蒸汽完成。工作中，结合气化炉2的负荷情况，调整火炬电源6功率、空气与水蒸汽的流量可在一定程度上调整合成气的成份和热值，起到优化气化工艺的作用。气化炉2底部的排渣ロ 8作为生物质气化残渣的排出通道。由于生物质燃料的含灰量较少，气化熔渣可采用间断排渣方式，熔渣用村有耐火材料并装有砂子的渣箱收集，待其冷却后运出处理。本实用新型的核心在于水蒸气发生器和空气压缩机6的设置，使气化介质为“空气+水蒸气”的混合气，并可结合外热源，通过合理配置空气与水蒸气的比例、并控制气化炉2中各反应区的温度场，建立最佳的氧化、还原、热解和干燥环境，保证气化过程快速、高效进行。所以，其保护范围并不限于上述实施例。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神，例如水蒸气发生器不限于余热锅炉4，采用其它常规水蒸气发生器也能够实现本发明技术方案，优选余热锅炉4是利于余热的回用；不采用外热源，而是直接控制进入空气的温度、或者采用其它热源也是可行的；水蒸气发生器和空气压缩机5的出ロ管路也可以是并排布置等；给料机构也不限于料塞螺旋给料机I等。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形在内。
权利要求1.ー种新型生物质气化装置，包括给料机构、气化炉(2)和气化介质供应机构，所述给料装置的出料ロ与气化炉(2)的原料入ロ连通，气化介质供应机构的出气ロ与气化炉(2)的气化介质入口连通，其特征在干所述气化介质供应机构包括水蒸气发生器和空气压缩机(5 )。
2.根据权利要求I所述的新型生物质气化装置，其特征在于所述水蒸气发生器为余热锅炉(4)。
3.根据权利要求I或2所述的新型生物质气化装置，其特征在于它还包括外热源，所述外热源为等离子火炬(7)。
4.根据权利要求3所述的新型生物质气化装置，其特征在于所述空气压缩机(5)的出ロ管路包覆在等离子火炬(7)的出口外，用于将空气作为等离子火炬(7)输出热量的载体。
5.根据权利要求I或2所述的新型生物质气化装置，其特征在于所述水蒸气发生器的出口管路包覆在空气压缩机(5)的出口管路外，用于使进入气化炉(2)的水蒸气和空气充分混合。
6.根据权利要求I或2所述的新型生物质气化装置，其特征在于所述给料机构为料塞螺旋给料机(I)。
7.根据权利要求3所述的新型生物质气化装置，其特征在于所述给料机构为料塞螺旋给料机(I)。
8.根据权利要求4所述的新型生物质气化装置，其特征在于所述给料机构为料塞螺旋给料机(I)。
9.根据权利要求5所述的新型生物质气化装置，其特征在于所述给料机构为料塞螺旋给料机(I)。
10.根据权利要求I或2所述的新型生物质气化装置，其特征在于所述气化炉(2)的合成气出ロ(3)位于气化炉(2)顶部。
专利摘要一种新型生物质气化装置，涉及生物质的气化，它包括给料机构、气化炉和气化介质供应机构，所述给料装置的出料口与气化炉的原料入口连通，气化介质供应机构的出气口与气化炉的气化介质入口连通，其特别之处在于所述气化介质供应机构包括水蒸气发生器和空气压缩机。本实用新型采用“空气+水蒸气”的混合气作为气化介质，并可结合等离子火炬等高温热源，能够通过合理配置空气与水蒸气的比例，控制气化炉中各反应区的温度场，建立最佳的氧化、还原、热解和干燥环境，保证气化过程快速、高效进行。
文档编号C10B53/02GK202390372SQ20112056019
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者刘文焱, 夏明贵, 张亮, 林文 申请人:武汉凯迪工程技术研究总院有限公司