双级下吸式生物质气化炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物质气化炉，尤其是一种生物质与回灰的直接热解级和活性焦的高温气化级的生物质气化炉。
【背景技术】
[0002]气化是一种重要的生物质能转换方式，具有清洁、高效、燃料适应性强及运行灵活等特点，具有广阔的应用前景。在各种生物质气化技术中，下吸式气化炉产气中具有最低的焦油含量，约为0.5g/Nm3;而上吸式最多，可达50g/Nm3。现有的下吸式气化技术虽然产气中具有最低的焦油含量，但仍然存在产气品质的稳定性差，气化规模小、能量利用率低等问题。
[0003]传统下吸式生物质气化炉虽然焦油含量较低，但能量的整体转化效率不高，且受热解方式的限制，系统规模也难以放大，气化炉整体能源效率约15%，远低于直燃炉等能量转化设备的30%，可见气化转化技术在转化效率上还有较大提升空间。据检测，部分下吸气化炉中焦炭的含碳量占比在50%左右，这部分能源资源如能得到合理利用，对气化系统效率提升影响显著。
[0004]由于生物质本身就是热的不良导体，如采用热解筒间接加热热解的方式会引起很大的传热热阻，这对热解过程相当不利，热解的不充分使得焦油脱除过程仍有焦油析出，且焦炭的反应性也没有完全活化，对进一步脱除焦油不利，还是导致碳元素转化率低的主要原因。
[0005]在分级下吸式气化炉中，焦炭对焦油的反应活性是决定下吸式气化炉产气中焦油含量的关键因素，虽然焦炭对焦油脱除效果显著，但由于热解焦在焦油生成时大量发生孔隙堵塞及失活过程，要想在气化过程中进一步降低焦油含量，提高气化效率，需要采用其它更加有效的方法。
【发明内容】
[0006]本发明基于前期研究结果，并针对上述问题，充分利用发挥下吸式气化炉炭层在焦油脱除中的作用，通过改间壁式传热为直接接触式传热实现热解的强化，通过气固分离并对热解焦部分氧化活化实现炭层中焦炭反应活性的提高，进而提出一种双级下吸式生物质气化炉。
[0007]本发明的技术方案是:一种双级下吸式生物质气化炉，包括气化炉体，炉墙，进料斗，截止闸阀，热解筒，进料绞龙，落灰管，落灰管截止闸阀，落灰管空气入口，气化气出口，除灰装置，集灰斗，排灰绞龙，所述气化炉体上部连接有热解筒，热解筒内装有进料绞龙，位于气化炉体内的热解筒上设有向上开口的热解气出口，用于热解产生的热解焦油及热解气经由热解气出口流出，进入气化炉体炉膛上端，所述热解筒一端上面连接进料斗，热解筒上面设有回灰入口，回灰入口位于进料斗内侧，所述进料斗内设有双级的截止闸阀，用于隔离进料和大气环境，所述热解筒另一端通过落灰管连通气化炉体中的堆积灰炭层，所述落灰管中设有双级的落灰管截止闸阀和落灰管空气入口，通过落灰管空气进口喷入空气或氧气，使热解焦在落灰管内形成稳定的阴燃状态，释放出大量热量，同时将热解焦活化，经双级的回灰管截止闸阀进入气化炉体中的堆积灰炭层，所述气化炉体的堆积灰炭层下面依次设有除灰炉篦、挡灰圈、除灰装置，挡灰圈外侧连通气化气出口，除灰装置通过集灰斗连接排灰绞龙，排灰绞龙的排灰口连接回灰入口，使飞灰经除灰炉篦，进入除灰装置，被挡灰圈所阻挡，掉落到集灰斗，再通过排灰绞龙的连续排灰经回灰入口回到热解筒形成循环使用。
[0008]所述气化炉体中热解筒下面设有混凝土喉口，混凝土喉口中设有气体缓冲室，气体缓冲室一端连通空气，另一端通过喷嘴连通混凝土喉口中间的喉口，通过喉口与喷嘴喷出的氧化剂进行部分氧化反应，形成局部高温区域，促进热解焦油的裂解转化，转化后产物再通过堆积灰炭层，实现对焦油的二次脱除。
[0009]所述热解筒、炉墙、落灰管及排灰绞龙外均加保温棉。所述气体缓冲室呈倒三角形式，用于降低环形气流流量的不均匀性。
[0010]本发明的有益效果是:
本发明通过将气化床层中经焦油催化反应后所积炭失活的焦炭进行燃烧活化，可将原有失活的灰分进行活化，同时将原有焦炭能量释放回收，且对具有催化作用效果的灰分进行循环使用，借用灰分的储热功能，将生物质进料进行热解，这比一般采用隔离式的热解筒传热热解，其传热效率能提高I?2个数量级，且通过大量具有催化活性的残炭加入，使得生物质料在热解过程即实现了对初级热解焦油的催化改性，这有利于后续过程中焦油的进一步脱除。该气化炉具有焦油含量低、燃料转化率高等特点
本发明专利与传统气化技术的另一个显著区别在于生物质热解焦并不由气化炉喉口处下落，即部分氧化区是完全的均相反应区，这主要是考虑以下几点原因:
(I)喉口处温度较高，冷热解焦(500 0C )直接通过喉口( 1000 °C )时，引起喉口温度下降，不利于焦油进一步转化。
[0011](2)大量热解焦的下落过程，对喉口形成的稳定火焰有干扰，在燃烧不充分时影响尤为明显。
[0012](3)过高温度(>700°C)会引起热解焦反应活性下降，也不利于焦油的脱除。
[0013](4)直接采用经燃烧活化后的残焦来催化转化焦油，可大大提高对焦油的脱除效率。
[0014](5)均相部分氧化过程能形成更高温度的区域、反应更快、焦油转化更充分。
[0015](6)热解焦与热解气在热解筒中已实现二者物料平衡，对焦油的脱除作用已大大减弱，需要进行有效活化。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的双级下吸式生物质气化炉示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图1与实施例对本发明作进一步描述。
[0018]如图1所示，本发明的双级下吸式生物质气化炉，主要由气化炉体I，炉墙11，保温层12，进料斗2，截止闸阀21，热解筒3，热解气出口 31，回灰入口 32，进料绞龙33，混凝土喉口4，气体缓冲室41，喷嘴42，落灰管5，落灰管截止闸阀51，落灰管空气入口 52，堆积灰炭层6，除灰炉篦7，挡灰圈71，气化气出口 72，除灰装置8，集灰斗81，排灰绞龙82等结构和单元构成。
[0019]气化炉体I上部连接有热解筒3，热解筒3内装有进料绞龙33，位于气化炉体I内的热解筒3上设有向上开口的热解气出口 31，热解筒3—端上面连接进料斗2，热解筒3上面设有回灰入口 32，回灰入口 32位于进料斗2内侧，进料斗2内设有双级的截止闸阀21，热解筒3另一端通过落灰管5连