兩段式富氧蒸汽生物質(zhì)氣化反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種兩段式富氧蒸汽生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，由氣化爐和激冷器組成，二者通過(guò)連接管道連通。所述氣化爐，有上段和下段；上段為物料分散區(qū)，下段為熱解反應(yīng)區(qū)；上段之中部，設(shè)有一個(gè)魚型分料器，該魚型分料器是一個(gè)下部為半球面的圓錐體，用支架固定在氣化爐內(nèi)的中軸線處；在魚型分料器旁壁上設(shè)有燃燒氣體裝置。所述激冷器，包含激冷氣冷卻段、熱交換器冷卻段和排渣系統(tǒng)；激冷氣冷卻段位于激冷器下部，其底部設(shè)有排渣系統(tǒng)，其側(cè)壁上下分別設(shè)有激冷氣入口和進(jìn)水口；熱交換器冷卻段位于激冷器上部，內(nèi)裝有熱交換器。本發(fā)明之生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，能高效地提高氣體熱值，且產(chǎn)出氣體中的焦油含量少，其生成的H2和CO，經(jīng)過(guò)凈化處理可用于F-T合成工藝生成汽、柴油；本發(fā)明也適用于農(nóng)村、林區(qū)，可對(duì)農(nóng)作物的廢棄物進(jìn)行集中處理。
【專利說(shuō)明】?jī)啥问礁谎跽羝镔|(zhì)氣化反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)農(nóng)作物廢棄物進(jìn)行利用的加工處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)氣化是將生物質(zhì)(稻殼、秸桿、鋸末等)在缺氧的狀態(tài)下進(jìn)行燃燒生成可燃?xì)怏w的過(guò)程。根據(jù)燃燒方法的不同，氣化裝置有多種形式，現(xiàn)有裝置中最常見的是上吸式固定床氣化爐和下吸式固定床氣化爐，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、操作方便，但受氣化爐本身結(jié)構(gòu)的制約，在處理生物質(zhì)氣化過(guò)程中，氣化效率及生成氣體的熱值偏低，而氣體中的焦油
含量偏高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種能進(jìn)一步提高可燃?xì)鉄嶂挡⑹巩a(chǎn)出氣體中的焦油含量更少的生物質(zhì)氣化反應(yīng)器。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]由氣化爐3和激冷器組成，二者之間通過(guò)連接管道連接； [0006]所述氣化爐，有上段和下段，所述氣化爐之上段和下段的高度比為，0.4~
0.6:: 0.6~0.4 ;上、下段相通；
[0007]上段為物料分散區(qū)，位于氣化爐的上部；上段之中部，設(shè)有一個(gè)魚型分料器，該魚型分料器是一個(gè)下部為半球面的圓錐體，圓錐體下底的直徑為上段內(nèi)徑的1/3~1/2，用支架固定在氣化爐內(nèi)的中軸線處；在魚型分料器旁壁上設(shè)有燃燒氣體裝置，該燃燒氣體裝置，可以是氣體燃燒槍。
[0008]下段-為熱解反應(yīng)區(qū)；在下段之上部設(shè)有兩個(gè)蒸汽等離子接口 ；下段之底部，通過(guò)連接管道與激冷器連通；氣化爐之下段外壁上，設(shè)有保溫層，該保溫層可以是保溫棉，外加不銹鋼皮包裹。
[0009]所述激冷器，包含C段一激冷氣冷卻段、D段-熱交換器冷卻段和排渣系統(tǒng)；C段占激冷器高度的2/5~3/5，D段占激冷器高度的1/3~1/2 ；C段位于激冷器下部，其底部設(shè)有排渣系統(tǒng)，其側(cè)壁上下分別設(shè)有激冷氣入口和進(jìn)水口 ；D段位于激冷器上部，與C段連通，內(nèi)裝有熱交換器。
[0010]設(shè)備工作時(shí)，氣體溫度在激冷器之C段，激冷降到900°C ±30°C ;D段氣體冷卻到80°C以下。
[0011]本發(fā)明之兩段式氣化反應(yīng)器(所謂“兩段”，指生物質(zhì)氣化爐和激冷器)，從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，該反應(yīng)器將氣化爐中發(fā)生的生物質(zhì)裂解反應(yīng)和激冷器的冷卻階段分成了兩部分，這樣有效地阻止了生成氣體進(jìn)行再次反應(yīng)，保證了生成氣體的質(zhì)量，并且在冷卻時(shí)能夠?qū)⒒以皶r(shí)排出。本發(fā)明之氣化反應(yīng)器的另一個(gè)特點(diǎn)，是喉部增加了魚型分料器和燃燒氣體裝置，魚型分料器能使物料均勻進(jìn)入反應(yīng)階段，并且容易在此形成結(jié)焦；燃燒氣體裝置，可以將結(jié)焦再次燃燒，使其生成有用氣體，提高生產(chǎn)率。本發(fā)明有效利用生物質(zhì)中的碳成分，生成H2和CO為主的可燃?xì)怏w。
[0012]本發(fā)明之生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，提供了一種有效利用生物質(zhì)中的碳成分以生成H2和CO為主的可燃?xì)怏w，能進(jìn)一步提高氣體熱值并使產(chǎn)出氣體中的焦油含量更少。本設(shè)備的理想用途是將生成的H2和CO經(jīng)過(guò)凈化處理，用于F-T合成工藝生成汽、柴油。也適用于農(nóng)村、林區(qū)對(duì)農(nóng)作物的廢棄物進(jìn)行集中處理，提供給農(nóng)戶使用，避免環(huán)境污染，防止火災(zāi)發(fā)生，提高農(nóng)民的生活質(zhì)量。本發(fā)明并具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]本實(shí)施例之生物質(zhì)氣化反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖中，1料斗，2螺桿推料器，3氣化爐，4魚型分料器，5蒸汽等離子接口，6連接管道，7排渣系統(tǒng)，8激冷氣入口，9激冷器，10熱交換器，11氣體出口汸段(物料分散段)，B段(熱解反應(yīng)段)，C段(激冷氣冷卻段)，D段(熱交換器冷卻段)。
【具體實(shí)施方式】:
[0016]圖1顯示了本實(shí)施例之氣化反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)情況。
[0017]該氣化反應(yīng)器由氣化爐3和激冷器9組成。
[0018]一.氣化爐:
[0019]本實(shí)施例之氣化爐3，分上、下兩段，上段為A段，下段為B段，二者相貫通。
[0020](一)A段-物料分散段，位于氣化爐的上部，是一個(gè)占整個(gè)氣化爐1/2的空腔，物料在此空腔自由下落飄散。
[0021 ] 在A段下部1/5處，設(shè)有一個(gè)魚型分料器4，該魚型分料器4是一個(gè)下部為半球面的圓錐體，圓錐體下底的直徑為A段內(nèi)徑的1/3，用支架固定在氣化爐內(nèi)的中軸線處。使物料進(jìn)入熱解反應(yīng)區(qū)時(shí)更加均勻，并使結(jié)焦物有所依附；在魚型分料器4旁壁上設(shè)有燃燒氣體裝置即設(shè)有一個(gè)燃燒槍，可以把結(jié)焦再次燃燒，使其生成有用氣體；
[0022]其下部，為熱解區(qū)B段，該反應(yīng)區(qū)占整個(gè)氣化爐1/2的空間。在其外壁設(shè)有保溫層，保溫層為保溫棉外加不銹鋼皮包裹。
[0023](二)B段-熱解反應(yīng)區(qū)域，與A段下端相通。
[0024]在B段上部，設(shè)有兩個(gè)蒸汽等離子接口 5，即，分別為蒸汽等離子發(fā)生器的接口，以提供反應(yīng)所需的水蒸氣及反應(yīng)所需的高溫(> 3000攝氏度)。生物質(zhì)在此發(fā)生熱解以及重整反應(yīng)，生成以H2和CO為主的可燃?xì)怏w，該氣體通過(guò)連接管道6進(jìn)入激冷器9。
[0025]B段外壁設(shè)有保溫層，保溫層為保溫棉，外加不銹鋼皮包裹
[0026]二.激冷器
[0027]激冷器9包含激冷氣冷卻段C段、熱交換器冷卻段D段以及排渣系統(tǒng)7。激冷氣冷卻段C段占激冷器的1/2空間，D段占激冷器的1/3空間。
[0028]激冷氣通過(guò)激冷氣入口 8進(jìn)入激冷器，在激冷氣的作用下使來(lái)自氣化爐B段的氣體溫度降到900攝氏度。氣體繼續(xù)上行，進(jìn)入D段-熱交換器冷卻段，在熱交換器的作用下，使氣體繼續(xù)冷卻到80攝氏度，隨后從氣體出口 11進(jìn)入氣體凈化設(shè)備。
[0029]排渣系統(tǒng)7在激冷器下部，設(shè)有循環(huán)水進(jìn)水口和排渣口。[0030]本實(shí)施例之氣化反應(yīng)器的整個(gè)工作過(guò)程如下:
[0031]生物質(zhì)細(xì)料(1~3_)經(jīng)料斗I進(jìn)入螺桿推料器2，被螺桿推料器送進(jìn)氣化爐3。生物質(zhì)在氣化爐的上段，以自由落體下落并飄散，經(jīng)魚型分料器4進(jìn)入氣化爐熱解區(qū)下段，通過(guò)蒸汽等離子接口 5連接蒸汽等離子發(fā)生器，在蒸汽等離子的高溫(> 3000攝氏度)作用下，生物質(zhì)瞬間分解為氣態(tài)物質(zhì)C、CO、CO2, H2, CH4等。由于離子態(tài)水存在，系統(tǒng)還會(huì)發(fā)生如下反應(yīng):
[0032]C+H20 = C0+H2
[0033]CCHH2O = C02+H2
[0034]上述生物質(zhì)熱解以及重整反應(yīng)，主要獲得了合成氣(H2+C0)。
[0035]熱解氣體進(jìn)入激冷器9，在C段將熱解氣冷卻到900±30°C。灰渣落到激冷器下端用水排出。
[0036]經(jīng)激冷器C段冷卻的氣體進(jìn)入熱交換器10，在D段繼續(xù)冷卻到80°C以下，同時(shí)產(chǎn)出蒸汽供工藝過(guò)程使用。
[0037]經(jīng)D段冷卻的熱解氣體進(jìn)入氣體凈化工段凈化處理，獲得工藝指標(biāo)要求的合成氣。
【權(quán)利要求】
1.兩段式富氧蒸汽生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，其特征在于:由氣化爐(3)和激冷器(9)組成，二者之間通過(guò)連接管道(6)連接； 所述氣化爐(3)，有上段和下段，上、下段相通； 上段為物料分散區(qū)，位于氣化爐的上部；上段之中部，設(shè)有一個(gè)魚型分料器(4)，該魚型分料器(4)是一個(gè)下部為半球面的圓錐體，圓錐體下底的直徑為上段內(nèi)徑的1/3~1/2，用支架固定在氣化爐內(nèi)的中軸線處；在魚型分料器(4)旁壁上設(shè)有燃燒氣體裝置； 下段-為熱解反應(yīng)區(qū)；在下段之上部，設(shè)有兩個(gè)蒸汽等離子接口(5);下段之底部，通過(guò)連接管道(6)與激冷器(9)連通； 所述激冷器(9)，包含C段一激冷氣冷卻段、D段-熱交換器冷卻段和排渣系統(tǒng)(7)；C段位于激冷器(9)下部，其底部設(shè)有排渣系統(tǒng)(7)，其側(cè)壁上下分別設(shè)有激冷氣入口(8)和進(jìn)水口 ；D段位于激冷器(9)上部，與C段連通，內(nèi)裝有熱交換器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩段式富氧蒸汽生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，其特征在于:所述氣化爐(3)之上段和下段的高度比為，0.4~0.6: 0.6~0.4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩段式富氧蒸汽生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，其特征在于:所述激冷器(9)之C段和D段，C段占激冷器高度的2/5~3/5，D段占激冷器高度的1/3~1/2。
4.兩段式富氧蒸汽生物質(zhì)氣化反應(yīng)器的溫度控制，其特征在于:氣體溫度在激冷器(9)之C段，激冷降到900°C ±30°C ;D段氣體冷卻到80°C以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩段式富氧蒸汽生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，其特征在于:所述氣化爐(3)之下段外壁上設(shè)有保溫層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述兩段式富氧蒸汽生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，其特征在于:保溫層為保溫棉，外加不銹鋼皮包裹。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩段式富氧蒸汽生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，其特征在于:所述魚型分料器(4)旁壁上設(shè)有的燃燒氣體裝置，是氣體燃燒槍。
【文檔編號(hào)】C10J3/80GK103897741SQ201210584976
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】胡海峰, 殷雷, 馮小宇, 張軍, 沈興華 申請(qǐng)人:陜西瑛基量生物能源有限公司