专利名称：一种多级下吸式生物质气化炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物质气化装置，尤其是涉及一种多级下吸式生物质气化炉。
背景技术：
生物质气化是生物质能高品位利用的主要技术之一，它是通过气化装置将生物质在缺氧条件下进行部分燃烧与化学分解，使固态生物质转换成使用方便且清洁的高品位可燃气体的过程。生物质气化技术按炉型可分为固定床、气流床及流化床等几种。下吸式气化炉属于固定床的一种，它是通过让气化介质(如空气)以下行的方式经过原料床层，合理地调整气化炉内的轴向温度分布，取得降低焦油含量的效果。下吸式气化炉还具有结构简单、造价低廉、工作稳定性好等优势，而且还可以负压运行，因此目前获得广泛应用与研究。但是，相对于一些应用中对燃气的要求，普通下吸式气化炉所提供的燃气中焦油含量仍然过高。这是因为常温下焦油是一种黑色粘稠油状物液体，会在气化炉下游设备中凝结，导致机械系统出现故障，故严重影响气化系统连续、稳定、安全地运行。此外，焦油的排出还带走了能量，降低了燃气热值和气化效率。焦油中的多核芳香族在净化及燃烧时产生的二次污染物也会对环境及人类健康造成严重危害，故焦油含量高的问题是目前阻碍气化炉发展的瓶颈之一。为了减少焦油，现有的下吸式生物质气化装置一般都是在燃气出口处外加过滤或洗涤装置以除去焦油，如中国专利201020619891.6公开一种下吸式气化炉，没有对气化炉本身结构进行实质性改进以降低焦油，虽然在气化炉的下游安装了焦油过滤或洗涤装置可以最终将燃气中焦油降低下来，但是，依靠净化装置去除焦油，不仅会降低气化系统碳的转化率(因焦油中的多核芳香族化合物没有被转化为燃气小分子)，而且过滤出的焦油还会造成环境污染等问题。目前在对气化炉性能改进方面，鲜有对气化介质(比如空气)进行预热的措施。普通气化炉的气化介质(比如空气)一般都是以常温状态直接引入气化炉中，这容易导致炉内温度的降低，影响炉内温度分布，从而降低气化效率。总之，目前的下吸式气化炉在降低焦油方面尚没有重大的突破，因此，开发一种新型高效、出口燃气中焦油含量较低`(<150mg/m3)的下吸式生物质气化装置对于生物质气化技术的发展非常有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高生物质转化效率、改善生物质燃气质量的多级下吸式生物质气化炉。本发明设有生物质原料储料槽、上段炉体、中段炉体和下段炉体；上段炉体、中段炉体和下段炉体同轴心线相互连接，生物质原料储料槽设于上段炉体上部，生物质原料储料槽设有加料口、加料口封盖和出料口，出料口与上段炉体内腔相通；上段炉体内腔设有导筒，导筒侧壁开有多个孔，导筒与上段炉体内腔壁之间设有空隙，导筒位于生物质原料储料槽下方；上段炉体的上部设有第一级空气入口和液化气入口 ；中段炉体上部设有至少4个第二级空气入口，中段炉体的下部设有炉条；下段炉体设有清灰口和燃气出口。所述上段炉体、中段炉体和下段炉体最好均为圆柱形炉体，上段炉体、中段炉体和下段炉体之间可采用法兰连接。所述第一级空气入口的气流方向最好为上段炉体侧面的切线方向。所述中段炉体的上部最好设有环形碟状带缩口的分布器，第二级空气入口与环形碟状带缩口的分布器相连；所述第二级空气入口为4个，4个第二级空气入口均匀布设于中段炉体的周边，每一个第二级空气入口均与中段炉体壁面垂直。所述上段炉体和中段炉体在炉壁上最好均设有热电偶插口，热电偶插口用于安插热电偶，以显示与跟踪炉体内的温度。所述上段炉体和中段炉体最好均设有保温层，所述保温层可采用保温砖或其它保温材料。与现有技术比较，本发明的工作原理及有益效果如下:上、中、下三段炉体可构成多级下吸式气化炉体。由于上段炉体内设有导筒，导筒与炉体壁面之间留有空隙，可使产生的气化气从导筒壁的孔排出并进入该空隙区。此外，由于第一级空气入口的气流方向为上段炉体侧面的切线方向，可使空气沿切线方向进入上段炉体内，并以旋转的方式进入导筒，然后与生物质混合后下行，这种类似旋风分离器的效应，可促进空气与生物质良好地混合，而且可带动气化后生成的气体从导筒侧壁上的孔排出。上段炉体所设的液化气入口用于点火启动，一旦炉子点着即关闭该液化气入口。热电偶插口用于安插热电偶，以显示炉体内的温度。中段炉体的作用是使生物质与来自上段炉体的气化产物再进一步发生氧化还原反应，使产生的燃气中焦油含量显著降低。下段炉体的作用是供燃气与炉灰分离 并收集炉灰。此外，下段炉体所设的燃气体出口可将产生的燃气(气化气)排出炉体。空气分两级进入，且各级空气均可以通过外部加热器分别预热至所需的温度后再进入。本发明的突出优点归纳如下:1、本发明的气化介质空气分两级进入气化炉，且可以分别被预热。而在现有技术中，一般是冷空气直接进入炉内而没有被加热，降低了炉内温度，降低了气化效率。而本发明中空气先经过预热器预热后再进入炉内，可以提高气化炉的气化效率。2、本发明的第一级空气沿气化炉体的切线方向进入，先通过一个带缩口的分布器，并以旋转的方式进入炉内。这种类似于旋风分离器的结构使进入炉体的空气与生物质具有更好的混合效果。3、本发明的上段炉体内导筒的存在有利于气化后的气体与产生的焦炭或未转化的生物质分离，并让气体从导筒的壁面小孔排出，与第二级空气混合后再进入第二级反应。这样使进入第二级的气体混合更均匀。同时，导筒的存在也可以促使料槽中生物质原料随着气化的进行定向下沉。4、本发明的第二级空气从多个入口进入，故空气可以比较均匀进入第二级气化区。由于第二级主要是氧化与还原区，所以有利于生物质原料被氧化达到高温，同时也有利于产生的焦油被还原，从而提高了气化气产量和质量。5、鉴于上述特殊的结构设计，本发明所述的多级下吸式气化炉可以产生高品质的燃气，燃气中所含焦油含量极低(〈150mg/m3)。
图1为本发明实施例的结构示意图。图2为本发明实施例使用示意图。
具体实施例方式参见图1，本实施例设有生物质原料储料槽6、上段炉体1、中段炉体2和下段炉体3。上段炉体1、中段炉体2和下段炉体3均为圆柱形炉体，上段炉体1、中段炉体2和下段炉体3之间采用法兰同轴心线相互连接。生物质原料储料槽6设于上段炉体I上部，生物质原料储料槽6设有加料口 5、加料口封盖4和出料口 61，出料口 61与上段炉体I内腔相通，上段炉体I内腔设有导筒10，导筒10侧壁上面开有多个小孔12，导筒10与上段炉体I内腔壁之间设有空隙(空隙大小可根据实际情况设定)，导筒10位于生物质原料储料槽6下方。上段炉体I的上部设有第一级空气入口 7和液化气入口 8，第一级空气入口 7的气流方向为上段炉体I侧面的切线方向。中段炉体2上部设有4个第二级空气入口 13，中段炉体2的下部设有炉条14。4个第二级空气入口 13均匀布设于中段炉体2的周边，并均与环形碟状带缩口的分布器相连。环形碟状带缩口的分布器设于中段炉体2的上部。下段炉体3设有清灰口 16和气化气出口 15。清灰口 16安装有可方便打开的旋转门。所述上段炉体I和中段炉体2在炉壁上均设有多个热电偶插口 9，热电偶插口 9用于安插热电偶，以显示炉体内的温度。所述上段炉体I·和中段炉体2均设有保温层11，所述保温层11采用保温砖(或其它材料)。参见图1和2，本实施例的使用说明如下:先打开多级下吸式生物质气化炉Pl的加料口盖子4，把生物质原料通过加料口 5加入到生物质原料储料槽6中，加满后关闭加料口 5。接着，启动鼓风机P9将空气引入。空气经电磁阀P4和质量流量仪P3进入电加热器P2预热，并通过第一级空气入口 7和第二级空气入口 13进入多级下吸式气化炉P1。启动阶段仅先开启第一级空气入口 7，由液化气入口 8通入液化气点燃炉内生物质；待温度达到预定值进入稳定气化阶段后再开启第二级空气入口 13。上段炉体I内沿轴线方向从上至下依次为干燥区、热解区、氧化区和还原区；中段炉体2内主要是氧化区和还原区，其作用是将上段炉体I的气化气和焦油进一步氧化还原。生物质原料经这两段炉体气化后，先进入旋风分离器P5除去其中的固态颗粒(被收集在炭罐P7中);然后气态组分再进入冷凝器P6和气-液分离器PlO析出冷凝液和残存的焦油。最后，从气-液分离器PlO出来的气化气(燃气)经过滤器P8滤掉微小的液滴后由鼓风机P9排出，即获得高品质的燃气。，该高品质燃气夹带的焦油含量极低(一般<150mg/m3)，最后从下段炉体3的燃气出口 15排出气化炉；反应残留的灰烬则落至下段炉体3的底部，可通过清理炉灰的炉口 16排出。
权利要求
1.一种多级下吸式生物质气化炉，其特征在于设有生物质原料储料槽和上、中、下三段炉体； 每段炉体同轴心线相互连接，生物质原料储料槽设于上段炉体上部，生物质原料储料槽设有加料口、加料口封盖和出料口，出料口与上段炉体内腔相通；上段炉体内腔设有导筒，导筒侧壁开有多个孔，导筒与上段炉体内腔壁之间设有空隙，导筒位于生物质原料储料槽下方；上段炉体的上部设有第一级空气入口和液化气入口 ；中段炉体上部设有至少4个第二级空气入口，中段炉体的下部设有炉条；下段炉体设有清灰口和燃气出口。
2.如权利要求1所述的一种多级下吸式生物质气化炉，其特征在于所述每段炉体均为圆柱形炉体，每段炉体之间采用法兰连接。
3.如权利要求1所述的一种多级下吸式生物质气化炉，其特征在于所述第一级空气入口的气流方向为上段炉体侧面的切线方向。
4.如权利要求1所述的一种多级下吸式生物质气化炉，其特征在于所述中段炉体的上部最好设有环形碟状带缩口的分布器，第二级空气入口与环形碟状带缩口的分布器相连。
5.如权利要求4所述的一种多级下吸式生物质气化炉，其特征在于所述第二级空气入口设有4个，4个第二级空气入口均布设于中段炉体的周边，每一个第二级空气入口均与中段炉体壁面垂直。
6.如权利要求1所述的一种多级下吸式生物质气化炉，其特征在于所述上段炉体和中段炉体在炉壁上均设有热电偶插口。
7.如权利要求1所述的一种多级下吸式生物质气化炉，其特征在于所述上段炉体和中段炉体均设有保温层，所述保 温层采用保温砖。
全文摘要
一种多级下吸式生物质气化炉，涉及生物质气化装置。提供一种能够提高生物质转化效率、改善生物质燃气质量的多级下吸式生物质气化炉。设有生物质原料储料槽、上段炉体、中段炉体和下段炉体；上段炉体、中段炉体和下段炉体同轴心线相互连接，生物质原料储料槽设于上段炉体上部，生物质原料储料槽设有加料口、加料口封盖和出料口，出料口与上段炉体内腔相通；上段炉体内腔设有导筒，导筒侧壁开有多个孔，导筒与上段炉体内腔壁之间设有空隙，导筒位于生物质原料储料槽下方；上段炉体的上部设有第一级空气入口和液化气入口；中段炉体上部设有至少四个第二级空气入口，中段炉体的下部设有炉条；下段炉体设有清灰口和燃气出口。
文档编号C10J3/72GK103232859SQ20131018208
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月16日 优先权日2013年5月16日
发明者刘运权, 臧云浩, 王夺, 叶跃元 申请人:厦门大学