專利名稱：一種多功能生物質(zhì)氣化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于可再生清潔能源裝置，特別涉及一種多功能生物質(zhì)氣化裝置。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣 而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位。我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，又是一個(gè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的國(guó)家，21世紀(jì)將面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán) 境保護(hù)的雙重壓力。因此改變能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式，開發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生 的清潔能源資源對(duì)建立可持續(xù)的能源系統(tǒng)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重大意義。生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)能最有效最潔凈的利用方法之一，按氣化形式可主要分 為固定床氣化和流化床氣化兩大類?，F(xiàn)有的生物質(zhì)固定床氣化裝置主要有上吸式 氣化、下吸式氣化和開心式氣化三種形式。下吸式氣化的最大的特點(diǎn)氣流向下流 動(dòng)通過爐柵進(jìn)入外腔后被導(dǎo)出，因焦油等產(chǎn)物通過高溫的氣化區(qū)發(fā)生氧化還原反 應(yīng)，下吸式固定床氣化爐產(chǎn)出的可燃?xì)鉄嶂迪鄬?duì)較高而焦油含量相對(duì)較低，適合 于稻殼類氣化多焦油的生物質(zhì)原料。上吸式氣化爐的主要特點(diǎn)是產(chǎn)品氣經(jīng)過熱分 解區(qū)和干燥區(qū)時(shí)直接同物料接觸，產(chǎn)品氣的灰含量減少、溫度較低，對(duì)木材等堆 積密度較大的生物質(zhì)原料較為適合，且它對(duì)原料的尺寸要求不高，并可以使用較濕的物料(含水量可達(dá)50%);由于熱氣流向上流動(dòng)，爐柵可受到進(jìn)風(fēng)的冷卻，工作比較可靠。單獨(dú)的上吸式氣化或下吸式氣化它們對(duì)原料種類的適應(yīng)性較差，功能較為單 一，焦油的催化裂解是解決焦油污染、提高生物質(zhì)氣熱值的有效方法，可以在較低的溫度下將焦油分解，且轉(zhuǎn)化效率高，90%以上的焦油可較為容易的實(shí)現(xiàn)脫除。中國(guó)專利CN2711166、 CN2274189等提出上吸式或下吸式的生物質(zhì)氣化爐， 具有環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，但它們的操作方式單一，適用的生物質(zhì)原料的
范圍有限。針對(duì)這一缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種多功能的生物質(zhì)氣化裝置。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供種可根據(jù)生物質(zhì)原料特性 來選擇合適的氣化方式的一種多功能生物質(zhì)氣化裝置。該氣化裝置由爐體l、焦油催化裂解裝置2、產(chǎn)品氣凈化器3和儲(chǔ)氣罐4構(gòu)成，其特征在于所述爐體l 外腔5內(nèi)固定內(nèi)膽6，內(nèi)膽6下部為倒方臺(tái)Z圓臺(tái)17，連接爐體1下部的爐柵14， 爐柵14下面為灰室7，其側(cè)面設(shè)有一排渣口 15;在爐體上部的側(cè)面并列在一起 兩個(gè)產(chǎn)品氣出口 8和9分別通過閥門10和閥門11與焦油催化裂解裝置2的輸入口 12相連；爐體1的頂部有加料裝置13;在爐體1中部偏上部位設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 16,通過閥門20直接連至內(nèi)膽6，與外腔5不連通。在爐體l下部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 21通 過閥門19與外腔5連通。進(jìn)風(fēng)口 16和21共同連接風(fēng)機(jī)22，并和閥門19、 20 連接，組成兩套送風(fēng)系統(tǒng)。所述爐體底部的倒方臺(tái)/圓臺(tái)17內(nèi)壁四周均勻布有風(fēng)帽丄8。所述焦油催化裂解反應(yīng)器2的氣體出口與產(chǎn)品氣凈化器3連通，產(chǎn)品氣凈化 器3的氣體出口分別與儲(chǔ)氣罐4和用戶連接。本實(shí)用新型的有益效果是通過兩套配風(fēng)裝置和出氣口設(shè)置，具有上吸式氣化 爐、下吸式氣化爐的多種功能，綜合了上吸式氣化爐、下吸式氣化爐的優(yōu)點(diǎn)，克 服了普遍存在著產(chǎn)品氣熱值低、焦油含量高等問題。焦油的催化裂解是解決焦油 污染、提高生物質(zhì)氣熱值的有效方法，可以在較低的溫度下將焦油分解，且轉(zhuǎn)化 效率高，.焦油脫除率在90%以上。該氣化爐具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠等特點(diǎn)，適 用于多種類的生物質(zhì)燃料，可廣泛使用于生物質(zhì)資源豐富的地區(qū)。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施方式一的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施方式二的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供一種可根據(jù)生物質(zhì)原料特性來選擇合適的氣化方式的一種 多功能生物質(zhì)氣化裝置。圖l、圖2所示多功能生物質(zhì)氣化裝置結(jié)構(gòu)示意圖，由
爐體l、焦油催化裂解裝置2、產(chǎn)品氣凈化器3和儲(chǔ)氣罐4構(gòu)成，并具有兩套送 風(fēng)系統(tǒng)。爐體包括內(nèi)膽6、外腔5及灰室組7成，在爐體l的中部偏上部位設(shè)有 進(jìn)風(fēng)口 16，在爐體底部的倒方/圓臺(tái)17內(nèi)設(shè)有風(fēng)帽18;當(dāng)氣化裝置以上吸式運(yùn) 行時(shí)，可通過閥門19、 20控制，使風(fēng)機(jī)22送進(jìn)的氣化劑經(jīng)爐體底部倒方/圓臺(tái) 17內(nèi)的風(fēng)帽18、爐柵14或爐排進(jìn)入內(nèi)膽6內(nèi)參加反應(yīng)，得到的產(chǎn)品氣23上升 至氣化爐的上頂部后從與內(nèi)膽6相通的出口 8導(dǎo)出；當(dāng)氣化裝置以下吸式運(yùn)行時(shí)， 氣化劑由爐體的中部偏上部位的進(jìn)風(fēng)口 16送入，氣流向下流動(dòng)至爐體底部后， 從倒方/圓臺(tái)17內(nèi)的風(fēng)帽18、爐柵14或爐排進(jìn)入爐體的外腔5，在外腔5內(nèi)上 升至與外腔相通的另一產(chǎn)品氣出口 9。得到的可燃生物質(zhì)氣進(jìn)入焦油的催化裂解 裝置進(jìn)行焦油的脫除處理，經(jīng)凈化系統(tǒng)凈化后可送至儲(chǔ)氣罐，或直接送給用戶使 用。對(duì)碎木塊、木屑等木質(zhì)類生物質(zhì)可以采用上吸式的運(yùn)行方式；對(duì)稻殼類氣化多焦油的生物質(zhì)原料可采用下吸式的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)了多方式的運(yùn)行，可增強(qiáng)它 對(duì)生物質(zhì)原料的適應(yīng)能力。實(shí)施方式一上吸式圖1是本實(shí)施方式一的結(jié)構(gòu)示意圖。對(duì)木材等堆積密度較大的生物質(zhì)原料， 可采用上吸式的運(yùn)行方式。加料裝置13將一定尺寸的生物質(zhì)原料從氣化爐爐體1 的頂部加入，原料在重力的作用向下運(yùn)動(dòng)。為了避免氣化劑(空氣)在此部位加 入及產(chǎn)出氣體從該通道逸出，閥門20處于關(guān)閉狀態(tài)，風(fēng)機(jī)22送進(jìn)的氣化劑經(jīng)開 啟的閥門19到達(dá)爐體底部，通過爐柵14、倒方Z圓臺(tái)17內(nèi)壁四周的風(fēng)帽18均勻 的送入到氣化爐內(nèi)，在固定床的底部形成氧化區(qū)。生物質(zhì)在向下移動(dòng)的過程中依 次經(jīng)過干燥區(qū)、熱分解區(qū)、還原區(qū)、氧化區(qū)，生成的可燃?xì)怏w，即生物質(zhì)氣化的 產(chǎn)品氣23，自下而上地通過各個(gè)反應(yīng)區(qū)向上流動(dòng)，其方向和物料的運(yùn)動(dòng)的方向剛 好相反。當(dāng)產(chǎn)品氣23上升到氣化爐上部時(shí)，因閥門10是開啟的，它們通過與內(nèi) 膽相通的產(chǎn)品氣出口 8進(jìn)入焦油催化裂解裝置2脫除焦油，然后進(jìn)入凈化系統(tǒng)3 進(jìn)行凈化，得到干凈的產(chǎn)品氣可送至儲(chǔ)氣罐4或直接供用戶使用。 風(fēng)機(jī)22送進(jìn)的氣化劑的量，可以通過調(diào)整閥門19的開度進(jìn)行控制，以保證氣
化的順利進(jìn)行。防止由進(jìn)風(fēng)口 21送進(jìn)的氣化劑在進(jìn)入外腔時(shí)會(huì)往上逃逸外泄。 閥門ll在上吸式運(yùn)行方式時(shí)是關(guān)閉的，爐柵14可為轉(zhuǎn)動(dòng)爐排或固定爐排。轉(zhuǎn)動(dòng) 爐排有利于除灰，但密封難度增加。進(jìn)料裝置13可采取間歇進(jìn)料或連續(xù)進(jìn)料的 方式，如采用間歇進(jìn)料運(yùn)行時(shí)將上部密閉，爐內(nèi)原料用完后停爐加料。如連續(xù)運(yùn) 行則必須采用較復(fù)雜的進(jìn)料裝置。燃燒后的灰分和灰渣通過爐柵落入灰室7，可 通過排渣口 15定期排出。 實(shí)施方式二下吸式圖2是本實(shí)施方式二的結(jié)構(gòu)示意圖。在下吸式運(yùn)行方式時(shí)，物料在爐體中上 部的生成的一氧化碳、二氧化碳、氫氣、焦油等產(chǎn)物一起通過下面的高溫氣化區(qū) 并在該區(qū)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，焦油在通過該區(qū)時(shí)發(fā)生裂解，因此下吸式固定床氣 化爐產(chǎn)出的可燃?xì)鉄嶂迪鄬?duì)較高而焦油含量相對(duì)較低。稻殼等氣化多焦油的生物 質(zhì)原料可采用下吸式的運(yùn)行方式，間歇加料裝置或連續(xù)加料裝置13將生物質(zhì)從 氣化爐爐體l的上部加入，它將受到重力作用下向下運(yùn)動(dòng)。處在干燥區(qū)內(nèi)是最初進(jìn)入到氣化爐內(nèi)的生物質(zhì)，然后依次經(jīng)過熱分解區(qū)、氧化區(qū)、還原區(qū)得到生物質(zhì)氣。'為防止氣化劑(空氣)從進(jìn)風(fēng)口 21進(jìn)入外腔，使得生物質(zhì)氣與氣化劑混合，閥 門19處于關(guān)閉狀態(tài)。同時(shí)為了避免還未完全反應(yīng)的中間氣體從出口 8逃逸出來， 閥門10亦處于關(guān)閉狀態(tài)。閥門11開啟以保證產(chǎn)品氣23通過出口 9進(jìn)入焦油催 化裂解裝置。閥門20處于工作狀態(tài)，風(fēng)機(jī)22提供的氣化劑(空氣)經(jīng)與內(nèi)膽相 連的進(jìn)風(fēng)口 16從爐體的中部偏上直接送入爐體內(nèi)。氣化劑的量可根據(jù)生物質(zhì)原 料的種類、質(zhì)量及其他的操作參數(shù)確定，并通過調(diào)整閥門20的開度達(dá)到此目的。 反應(yīng)產(chǎn)生的生物質(zhì)氣往下流動(dòng)經(jīng)爐柵14和風(fēng)帽18進(jìn)入外腔5，然后由與外腔相 連的產(chǎn)品氣出口9導(dǎo)出，進(jìn)入焦油催化裂解裝置2脫除焦油，然后進(jìn)入凈化系統(tǒng) 3進(jìn)行凈化，得到干凈的產(chǎn)品氣可送至儲(chǔ)氣罐4或直接供用戶使用。反應(yīng)后的灰 分及沒有反應(yīng)完全的炭顆粒經(jīng)過爐柵落進(jìn)灰室7中，可定期排灰。
權(quán)利要求1.一種多功能生物質(zhì)氣化裝置，其特征在于該氣化裝置由爐體(1)、焦油催化裂解裝置(2)、產(chǎn)品氣凈化器(3)和儲(chǔ)氣罐(4)構(gòu)成，其特征在于所述爐體(1)外腔(5)內(nèi)固定內(nèi)膽(6)，內(nèi)膽(6)下部為倒方臺(tái)/圓臺(tái)(17)，連接爐體(1)下部的爐柵(14)，爐柵(14)下面為灰室(7)，其側(cè)面設(shè)有一排渣口(15)；在爐體上部的側(cè)面并列布置兩個(gè)產(chǎn)品氣出口(8)和(9)，分別通過閥門(10)和閥門(11)與焦油催化裂解裝置(2)的輸入口(12)相連；爐體(1)的頂部有加料裝置(13)；在爐體(1)中部偏上部位設(shè)有進(jìn)風(fēng)口(16)，通過閥門(20)直接連至內(nèi)膽(6)，與外腔(5)不連通；在爐體(1)下部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口(21)通過閥門(19)與外腔(5)連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能生物質(zhì)氣化裝置，其特征在于:所述進(jìn)風(fēng)口(16) 和進(jìn)風(fēng)口 (21)共同連接風(fēng)機(jī)(22)，并和閥門(19)、 (20)連接，組成兩套配 風(fēng)系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能生物質(zhì)氣化裝置，其特征在于所述爐體底部 的倒方臺(tái)/圓臺(tái)(17)內(nèi)壁四周均勻布有風(fēng)帽(18)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能生物質(zhì)氣化裝置，其特征在于所述焦油催化 裂解反應(yīng)器(2)的氣體出口與產(chǎn)品氣凈化器(3)連通，產(chǎn)品氣凈化器(3)的 氣體出口分別與儲(chǔ)氣罐(4)和用戶連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了屬于可再生能源領(lǐng)域的一種多功能生物質(zhì)氣化裝置。該氣化裝置由爐體、焦油催化裂解裝置、產(chǎn)品氣凈化器和儲(chǔ)氣罐構(gòu)成。在爐體的外腔內(nèi)固定內(nèi)膽，內(nèi)膽下部為倒方臺(tái)/圓臺(tái)，爐柵下面為灰室，其側(cè)面設(shè)有一排渣口。氣化裝置有兩套配風(fēng)系統(tǒng)，可根據(jù)不同的生物質(zhì)原料選擇上吸或下吸式進(jìn)行工作，得到的產(chǎn)品氣進(jìn)入焦油催化裂解裝置進(jìn)行除焦處理，經(jīng)凈化后可送至儲(chǔ)氣罐，或直接送給用戶使用。該氣化爐具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠等特點(diǎn)，適用于多種類的生物質(zhì)燃料，可廣泛使用于生物質(zhì)資源豐富的地區(qū)。
文檔編號(hào)C10B53/00GK201031216SQ20072010390
公開日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者張俊姣, 徐二樹, 朱榜榮, 楊勇平, 董長(zhǎng)青 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)