本发明涉及一种生物质干馏快速气化炉，属于生物质热解气化制气技术应用领域。
背景技术：
生物质资源为一种可再生资源，储量丰富，主要包括农林废弃物、木材加工废弃物以及生活垃圾等。生物质资源的有效利用具有重要的意义，一方面能有效的减轻对化石燃料依赖的压力，另一方面，如果生物质不加以利用，任其腐烂在野外，不但造成资源的浪费，而且会产生诸如甲烷等比co2温室效应更甚的温室气体。
生物质气化是一种生物质热化学转换技术，该技术在高温燃烧条件下，在空气、纯氧、水、co2等气化剂的作用下将分子结果复杂的生物质原料转化成富含h2、co、ch4等小分子的可燃气体，气化生成的可燃气可广泛用于发电、供热、化工、城镇供气等行业，提高了生物质的能源品位和利用效率。
现在生物质气化技术主要有固定床、流化床、气流床等技术，不管采取何种技术，生物质物料基本都是床内热解与气化，热解与气化所需能量来自生物质自身部分燃烧，并且需要一定的空气或纯氧，若采用空气，因空气中大部分成分为n2，无形中稀释了最终可燃气产品，降低了可燃气中的有效成分，若采用纯氧，则提高了生产成本或工艺复杂度。另外，上述各技术中绝大多数都是采用空气作为气化剂，使得最终产气中氮气成分较多，燃气在总发热量小，给后续可燃气利用造成了较大的技术障碍。
经过多年的技术发展特别是近年来的技术发展，流化床及气流床逐渐成为了煤炭、生物质制气的主流技术，相对来说，煤炭制气技术更为成熟，生物质制气技术是在借鉴煤炭制气技术的成功经验上发展而来。但是生物质燃料相对于煤炭而言，虽然其能量密度低，但其反应活化能较低，反应完全所需时间较短，国内很多技术却仍然固守原有煤炭气化技术的相关概念不变，比如在流化床技术中为了维持床压及料位，人为的在流化床中加入沙子，增加了制气过程的能耗与设备消耗。
因此，有必要提供一种新的生物质干馏快速气化系统来解决以上存在的问题。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提供一种生物质干馏快速气化系统，该技术以回收生物质制气中产生的高温可燃气的显热作为生物质热解及气化所需的主要能量，补充少量的外部能量——引入少量的可燃气进入辅助燃气炉产生高温烟气加热，为了避免辅助燃气锅炉产生高温烟气对可燃气的稀释作用，外部引入的热量以间壁式换热器热传递的方式加入。
本发明通过以下技术方案实现：
一种生物质干馏快速气化系统，包括快速气流床、生物质烘干器、干馏加热器、旋风分离器、返料器、辅助燃气炉、热解气显热回收器以及蒸汽加热器，其中快速气流床上部为圆筒型，下部为倒锥形，快速气流床上部出口处设有生物质烘干器和干馏加热器，生物质烘干器和干馏加热器之间通过蒸汽加热器相连，干馏加热器还与旋风分离器连接，旋风分离器又与热解气显热回收器连接，热解气显热回收器内部依热解气的气流方向依次布置了过热器、给水加热器、送风加热器，所述旋风分离器下部设置返料器，返料器与快速气流床连接，在旋风分离器内未反应完全的大颗粒(包括生物质颗粒以及木炭颗粒)沉淀分离出来后由返料器返回快速气流床，辅助燃气炉两端分别与干馏加热器、热解气显热回收器连通，辅助燃气炉产生的高温烟气在干馏加热器内加热热解气化气及其携带的生物质物料颗粒，为生物质热解与气化提供能量，烟气的余热用于加热锅炉产生的蒸汽并最后用于生物质物料的烘干，锅炉产生的高温烟气依次经干馏加热器、蒸汽加热器、生物质烘干器，最后排放；辅助燃气炉的燃烧所用气源采用本系统制备的成品燃气，燃烧所需的助燃空气由外部送风机提供，经热解气显热回收器的送风加热器加热后进入燃气锅炉，燃气锅炉的给水由外部水泵提供，经热解气显热回收器的给水加热器升温后进入辅助燃气炉，在其内产生饱和蒸汽。
所述干馏加热器呈倾斜设置，较高的一端与蒸汽加热器、快速流化床连接，较低的另一端连接旋风分离器与辅助燃气炉。
所述干馏加热器为间壁式加热器，热解气化气流走管程、烟气走壳程，烟气壳程设置有烟气折流板，以使得换热更充分。整个换热过程中烟气与热解气化气流未接触，保证了最后产气的有效成分高。
本发明系统的工作过程：生物质原料从快速气流床的出口管道加入，随气化热解气一起进入干馏器加热热解，然后进入旋风分离器，在分离器内未反应完全的大颗粒物质(包括生物质颗粒以及木炭颗粒)被分离出来由返料器返回到快速气流床内。在快速气流床内，从气流床下部来的气化剂携带进入床内的床料颗粒向上移动并进入出口管道，完成物料的快速循环。整个物料循环过程中热解反应以及气化反应一直一并发生，完成生物质的快速热解与气化。热解及气化所需的能量来自燃气锅炉产生的烟气以及热解气化气的显热回收，其中燃气锅炉产生的高温烟气直接用于加热自快速气化床的出口气化气流，显热回收的热量主要用于产生高温蒸汽，该高温蒸汽用作快速气化床的气化剂及流化剂，分别从返料器及快速气流床的下部进入。
本发明提供的一种生物质干馏快速气化系统，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)该技术以回收生物质制气中产生的高温可燃气的显热作为生物质热解及气化所需的主要能量，补充少量的外部能量一一引入少量的可燃气进入辅助燃气炉产生高温烟气加热。为了避免辅助燃气锅炉产生高温烟气对可燃气的稀释作用，外部引入的热量以间壁式换热器热传递的方式加入。
2)采用快速气流床对生物质进行气化，气化过程包括干馏加热热解气化与快速气流床内气化剂气化两个部分进行。
3)为了避免生物质颗粒带入大量水分大幅度降低快速气流床内的温度，生物质物料经干燥升温至200～250℃后从快速气流床出口管道加入，然后在干馏加热器内升高温度约700～800℃，在干馏加热器内部分生物质物料发生热分解产生可燃气，然后进入旋风分离器内。旋风分离器不但是一种气固分离设备，也是一种优良的反应器，在分离器内的旋流场内，未热解完全的生物质物料颗粒及木炭颗粒、从快速气流床来的富含h2o、co、h2的气流以及在生物质热解干馏产生h2o、co、h2与ch4之间发生复杂的物理化学反应，因气体中富含co、h2等小分子气体，有效的加速了热解产生的焦油气体的分解，使得焦油含量少，未反应完全的生物质被分离器捕捉下来由返料器送入快速气流床。
4)快速气流床内物料颗粒采用高温蒸汽(温度高达450～500℃)流化，进入快速气流床内的蒸汽与物料颗粒混合后，反应温度维持在约600℃的较高温度，物料颗粒(主要为生物质木炭颗粒)与流化蒸汽反应速度较快，主要产生h2、co，使得制取的最终成品可燃气中富含co、h2，不含n2等无用气体成分，其利用价值高。
5)生物质气化可燃气在分离器中除去大部分固体颗粒后进入可燃气显热回收器，在显热回收器内可燃气被冷却至约200℃并回收其物理显热，然后供可燃气后续净化精处理后利用，可燃气的冷却介质包括蒸汽、给水以及助燃空气，由这些介质把热量带回气化炉加以利用。
6)本专利技术在传统的生物质流化床技术的基础上，创造性的采用了以回收可燃气显热为主、以辅助燃气炉及干馏加热器的外部能源为辅的加入方式，来满足生物质热气化解所需能量，改变了传热流化床生物质热解所需能量的加入方式，另外本专利技术创造性的以自身产生的高温蒸汽作为流化剂与生物质气化的气化剂，克服了传统流化床热解技术导入空气必将导入n2等无用成分从而降低可燃气中的有效成分浓度的缺陷。使用该技术能显著的提高可燃气制成品中co、h2等有效成分的浓度，使得可燃气制成品具有较高的发热量，利用价值高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中，快速气流床-1，生物质烘干器-2，干馏加热器-3，旋风分离器-4，返料器-5，辅助燃气炉-6，蒸汽加热器-7，热解气显热回收器-8，过热器-8-1、给水加热器-8-2、送风加热器-8-3。
具体实施方式
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参阅图1，一种生物质干馏快速气化系统，包括由快速气流床(1)、生物质烘干器(2)、干馏加热器(3)、旋风分离器(4)、返料器(5)、辅助燃气炉(6)、蒸汽加热器(7)热解气显热回收器(8)等部件组成。其中热解气显热回收器用于回收整个装置产生的热解气化气的物理显热，内部依热解气的气流方向依次布置了过热器(8-1)、给水加热器(8-2)、送风加热器(8-3)。
粉碎后的生物质原料经烘干器(2)烘干后从快速气流床(1)的出口烟道加入，随烟气一起进入干馏器(3)加热热解，然后进入旋风分离器(4)，在分离器内未反应完全的大颗粒(包括生物质颗粒以及木炭颗粒)被分离出来由返料器(5)返回到快速气流床内。在快速气流床内，从气流床下部来的气化剂携带进入床内的床料颗粒向上移动并进入出口管道，完成物料的快速循环。整个物料循环过程中热解反应以及气化反应一并发生，完成生物质的快速热解与气化。
系统设置有辅助燃气炉(6)，辅助燃气炉产生的高温烟气在干馏加热器(3)内加热热解气化气及其携带的生物质物料颗粒，为生物质热解与气化提供能量。烟气的余热用于加热锅炉产生的蒸汽并最后用于生物质物料的烘干，相应的燃气锅炉的烟气系统设置有蒸汽加热器(7)以及生物质烘干器(2)。锅炉产生的高温烟气依次经干馏加热器、蒸汽加热器、生物质烘干器，最后排放。
辅助燃气炉的燃烧所用气源采用自身制备的成品燃气；燃烧所需的助燃空气由外部送风机提供，经热解气显热回收器(8)的空气加热器加热后进入燃气锅炉；燃气锅炉的给水由外部水泵提供，经热解气显热回收器(8)的给水加热器升温后进入辅助燃气炉，在其内产生饱和蒸汽。
干馏加热器(3)为一种间壁式加热器，热解气化气流走管程、烟气走壳程，烟气壳程设置有烟气折流板，以使得换热更充分。整个换热过程中烟气与热解气化气流未接触，保证了最后产气的有效成分高。
燃气锅炉产生的饱和蒸汽先后在蒸汽加热器(7)与热解气显热回收器(8)的过热器内升温后用作快速气化床(1)以及返料器(5)的流化剂及气化剂。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。