專利名稱：一種生物質物料氣化制取燃氣的方法及其設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種碳化或焦化的工藝過程及其裝置，特別是一種生物質固態(tài)物料經過氣化工藝制取燃氣的方法及其設備。
背景技術：
在農林生產產業(yè)中，每年都產生巨額數量的生物質廢棄物，如秸稈、果殼、芯皮、樹枝、樹葉、樹根等，其中只有一部分是作為肥料、飼料、栽培基質得到利用之外，還有相當大的數量沒有被利用，任其自然腐爛分解，或者在田里被燒掉，不僅是對這些自然資源的浪費，而且會對環(huán)境造成污染。在一些地方傳統上使用作物秸稈和樹木作為燃料供作生活和供暖使用，直接使用秸稈和樹木作為燃料不僅熱值低，占用堆放場地，而且產生的煙塵對人和環(huán)境造成極大的危害，同時，生物質中含有的很多寶貴成分被浪費掉，實為可惜。如何能夠使這些可再生的生物質資源得到充分利用，既作到保護環(huán)境不被污染，又能夠解決生物質資源豐富的地區(qū)人們能夠獲得清潔方便的生活和取暖能源，提高人們的生活質量，成為技術人員亟待在技術上研究解決的課題。為了實現上述技術目的，技術人員發(fā)明了生物質氣化技術，就是將生物質原料置于缺氧狀態(tài)下進行裂解、燃燒和還原反應，通過控制反應過程，使生物質物料轉變成主要是一氧化碳、氫氣、甲垸等組分組成的可燃氣體，使生物質中大部分能量都轉移到燃氣中，去除可燃氣體中的灰分、焦油、木醋液等雜質后，制成使用方便、清潔的氣體燃料。在實踐中，由于一家一戶單獨使用的小型生物質氣化設備存在能量轉化差、雜質含量多、產氣熱值小且壓力不可控的缺陷，為此，技術人員又發(fā)明了生物質氣化集中供氣技術，通過氣化供氣系統將生物質材料通過工業(yè)化規(guī)?；脑O備集中處理，生產出潔凈、熱值高的燃氣，并且能夠將燃氣以穩(wěn)定的壓力送入用戶家中。
現有技術中，生物質氣化集中供氣技術一般采用的工藝方法是生物質物料在氣化爐中加熱氣化，再經除塵、除焦油，輸入儲氣罐儲存，通過管路輸入用戶家中使用。執(zhí)行該
工藝方法的設備構成包含有多種不同的裝置配置，例如CN200720013160.5專利，《秸稈氣化系統》，其構造包括爐體、凈化器、內部裝有水介質的冷卻過濾器、旋風過濾器、內部裝有濾材的凈化過濾器、儲氣罐；爐體包括上爐膛及配有出氣口的下爐膛；出氣口經管道與凈化器的出氣口與冷卻過濾器的底部相通；冷卻過濾器的出氣口與旋風過濾器的入氣口相通；旋風過濾器的出氣口與凈化過濾器；凈化過濾器的出氣口經風機與儲氣罐的入氣口相通。
現有技術的設計普遍存在工藝流程上比較長，沒有在每一個工藝環(huán)節(jié)上作到處理的高效
率；在相應執(zhí)行該工藝流程的設備上，存在執(zhí)行工藝流程的裝置件數多，必然會帶來設備投
資大、日常使用和維修工作量大的缺陷，因而會導致經濟效果降低。如何解決現有技術普遍
存在的技術缺陷，在生物質物料集中氣化工藝方法及其執(zhí)行設備的設計上進行新的改進，力
求在氣化工藝方法上作到流程簡潔，效率高；在相關設備上力求用較少的設備來實現高產氣
量，低焦油含量，產氣具有較高燃氣熱值，每一工藝流程裝置處理徹底，并且要求在使用中
可靠性高，運行經濟效果好，成為技術人員對現有技術進行新的工藝流程及其相關設備的設
計目標。

發(fā)明內容
為了解決現有技術存在的技術缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種生物質物料氣化制取燃
氣的方法及其設備，其氣化工藝方法上作到流程簡潔，效率高；在相關設備上力求用較少的
設備來實現高產氣量，低焦油含量，產生燃氣熱值高，使用中可靠性高，運行經濟效果好。為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是一種生物質物料氣化制取燃氣的方法，其包含如下步驟
一上料使用木質樹枝、樹根、秸稈、皮殼類物料，物料預處理長度截短，從料倉輸送物料由上部裝填到氣化爐內，木質物料裝填在下部；
一氣化在橫流、下流式可控氣化爐氣化，氣化爐上部為燃燒室、下部為灰室，中間為循環(huán)水水管爐排，通過循環(huán)水對水管爐排和外膽、內膽冷卻控溫，空氣從氣化爐上部、中部進入氣化爐內，物料形成干燥層、裂解層、氧化層、還原層，物料經過溫度10(TC-30(TC的
干燥層、溫度400'C-60(TC的裂解層、溫度80(rC-1000。C的氧化層、溫度600°C-80(TC的還原層進行氣化反應，在氧化層橫向和氣化爐灰室吸出燃氣，在燃燒過程中，控制空氣的進入量，空氣物料比為2-2.5 m3/kg ，進行缺氧燃燒，溫度控制范圍300—IOO(TC;
一除塵燃氣進入重力式除塵器，焦油進一步裂解，較大固體顆粒沉降，燃氣經三層攔截網降塵，由煙管式循環(huán)水換熱器將燃氣從700°C-900°C降溫至400°C-600°C;
一噴霧凈化燃氣先向上經過煙管式循環(huán)水換熱器降溫，堿水噴霧逆流降溫脫硫和焦油，向下經煙管式循環(huán)水換熱器降溫至35'C以下，向上與三塊導流板碰撞脫除水滴；
一脫焦油燃氣順序經過生物質焦油凈化器第一凈化室、第二凈化室、第三凈化室內玉
米芯填料吸附焦油和大部分水蒸氣，經過第四凈化室玻璃纖維填料過濾粒度小于400目雜質，經過第五凈化室氧化鐵填料過濾脫除硫化物；
一由羅茨風機進行前流程氣體抽吸和后流程燃氣燃氣輸送及儲氣柜定壓；一由防回火器防止燃氣倒流回火，燃氣由外膽進氣，經內膽金屬網底部向上穿過內膽裝
填木炭填料，從上部輸出；
一燃氣輸入儲氣柜儲存，儲氣柜靠氣罩自重定壓。
該方法還包括在干燥層、裂解層、還原層、氧化層分別設置熱電偶取溫度值，設置循環(huán)7jC溫度控制測點，由測點給出信號，經PLC系統控制開閉送氣閥門，在燃氣出口裝氣體檢
測儀，設定數值，檢測02、 C02、 CO、 N、 H、 CH4含量，由測點讀取數據傳輸給PLC進行數據
處理后發(fā)出指令，以控制給氧量，薪柴加入量，或者關閉主氣閥及打開放散閥安全排放，在進氣口裝設空氣流量計和控制闔。
由于發(fā)明上述生物質物料氣化制取燃氣的工藝方法，在實際操作中，對生物質物料要進行預處理，將其截短至與氣化爐內部尺寸相適應的長度，可以增加氣化爐的物料裝填量和裝填密實度，通常應當將木質物料，如樹枝、樹根等置于氣化爐下部，將秸稈、枝葉、皮殼等輕質物料裝填在上部，使爐內氣化反應時間長，反應狀態(tài)穩(wěn)定。點燃氣化爐后，物料燃燒形成干燥層、裂解層、氧化層、還原層，在爐體設備上裝設的溫度和氣體成分含量測點檢測，通過工業(yè)控制裝置控制調整進氣量、各層的溫度、冷卻水的溫度，使爐內氣化反應穩(wěn)定進行。由于整個工藝流程氣體流動的動力是由羅茨風機提供的，羅茨風機從進料口抽取空氣進入氣化爐，穿過處在最上層干燥區(qū)的物料，進入裂解區(qū)，秸稈開始裂解，分解為炭、揮發(fā)成分及
焦油等；炭、分解的氣化物和焦油繼續(xù)下行到氧化層，在氧化層高溫之下繼續(xù)裂解釋放出可燃氣；其中的炭下行至還原層，燃氣中的二氧化碳和水在高溫炭層中還原為一氧化碳和氫，
由于本發(fā)明是采取在中部高溫區(qū)氧化層橫向抽取大部分燃氣，再由下部相對低溫區(qū)還原層下
部抽取部分燃氣并混合，控制燃氣溫度在700'C-90(TC之間，使燃氣能夠在管道和重力式除塵器內高溫下，使焦油進一步裂解為可燃氣體，形成焦油含量低、熱值高的燃氣。該方法改變了現有技術氣化爐燃氣由1個出口抽出燃氣，單一的上流式或下流方式，燃料和氧的供給量無法控制，造成燃氣出口溫度變化大，焦油含量高、燃氣成分不穩(wěn)定、熱值低、僅局限使用少數種類物料的缺陷。通過對原料的供給量、氧氣供給量、可燃氣體的抽出量、溫度控制、燃氣成分控制，達到生產的高質量、安全、節(jié)能、高效。
由于從氣化爐中抽出的燃氣含有固體和焦油雜質，且溫度高，不能直接輸送給用戶使用，必須進行凈化、降溫工藝過程，以去除燃氣中的灰分、炭顆粒、水分、焦油，并且將燃氣冷卻至適宜溫度。凈化過程中，在重力式除塵器中使高溫燃氣中焦油進一步裂解、固體顆粒沉降、攔截網攔截灰分、水套降溫，使燃氣初步凈化；在噴霧凈化器中'燃氣經逆流式噴霧，用堿液中和硫化物和去除焦油，水套降溫，經導流板去除水分，使燃氣進一步凈化；在生物質焦油凈化器中經三道玉米芯吸附焦油和大部分水蒸氣，經過一道玻璃纖維填料過濾凈化微塵，經過一道氧化鐵填料過濾脫硫凈化，得到符合凈化標準和溫度標準的燃氣?？朔爽F有技術中旋風除塵、塔式噴淋工藝存在的技術缺陷。經羅茨風機輸送，燃氣經過防回火器木炭填料進一步吸附殘存的焦油、有害雜質和氣味，成為高質量的燃氣，輸入具有防腐保溫層儲氣罐，靠自重定壓輸送給用戶。
為了實現上述工藝方法，本發(fā)明還提供一種生物質物料氣化制取燃氣的設備技術方案。一種生物質物料氣化制取燃氣的設備，包括有上料機構、可控氣化爐及循環(huán)水泵、重力
式除塵器、噴霧凈化器及噴淋泵、生物質焦油凈化器、羅茨風機、防回火器、儲氣柜，其中上料機構位于料倉至可控氣化爐加料口上方；
可控氣化爐的燃氣上出口和燃氣下出口通過管路連通重力式除塵器燃氣入口 ，循環(huán)水泵管路連通可控氣化爐外膽下部的進水口和外膽上部的出水口 ；重力式除塵器燃氣出口通過管路連通噴霧凈化器燃氣入口；
噴霧凈化器及噴淋泵連通霧化室霧化噴頭，燃氣出口通過管路連通生物質焦油凈化器燃氣進口；
羅茨風機進口連通生物質焦油凈化器燃氣出口 ，羅茨風機出口連通防回火器燃氣進口 ；防回火器燃氣出口通過管路連通儲氣柜。
可控氣化爐爐體為由內膽和外膽組成的水冷套，外膽下部具有進水口，外膽上部具有出水口，爐體中部由水管爐排將爐腔分為上部的燃燒室和下部的灰室，燃燒室內壁具有耐火層，氣化室頂部具有進料口和噴淋管，側壁上部具有進風口，側壁下部具有燃氣上出口；灰室側壁上部具有燃氣下出口，灰室側壁下部具有出渣口。
重力式除塵器的燃氣入口通入殼體內部降塵室，口部向下，外膽內壁具有耐火層，外膽中部具有三層攔截網，攔截網上方具有煙管式循環(huán)水換熱器，燃氣出口在外膽上部。
噴霧凈化器具有一外膽，外膽內部被隔板隔離為兩部分，二者之間為煙管式循環(huán)水換熱器所連通，燃氣進口設置在隔板一側下部的第一回程除焦油室壁上，煙管式循環(huán)水換熱器上方第二回程霧化室設置霧化噴頭，隔板另一側第三回程脫水室具有多道導流板，燃氣出口設于第三回程脫水室上方，外膽底部具有溢流口。
生物質焦油凈化器具有5個腔室，第一級凈化室、第二級凈化室和第三級凈化室內填充玉米芯填料，第四級凈化室填充玻璃纖維填料，第五級凈化室填充氧化鐵填料，各凈化室底部具有排污口，第一級凈化室具有燃氣進口，第五級凈化室具有燃氣出口。
防回火器內膽設置在外膽內，外膽下部連通燃氣進口，外膽接近底部具有排污口，內膽具有網狀底部，內膽內裝填木炭阻燃填料，與內膽頂部加料蓋連通的燃氣管穿過外膽至燃氣管出口。
儲氣柜的氣罩扣置在水封槽中，氣罩的上下導輪置于導軌中，水封槽內外壁包覆玻璃鋼層，氣罩外壁包覆聚氨酯保溫層，聚氨酯保溫層外包覆玻璃鋼層。
由于采用上述設備方案后，在使用過程中，可控氣化爐改變?yōu)楝F有技術所沒有的橫流與下流混合抽氣方式，使物料和供氧量可控，燃氣溫度變化幅度小，燃氣成分穩(wěn)定，熱值高，氣化效率高。重力式除塵器燃氣由進口進入，經過彎管向下排出、燃氣緩慢向上，在底部形成渦流、較大固體顆粒以及與焦油粘附在一起的灰塵由于重力作用沉降，高溫燃氣上升繼續(xù)
裂解、被上部三層攔截網進一步降塵，經過煙管式循環(huán)水換熱器，燃氣溫度由70CTC-90(TC降至40(TC-60(TC送出。解決了現有技術沒有該設備，在運行中發(fā)生管道和凈化器堵塞問題，提高了凈化效果，減少檢修勞動強度，提高運行可靠性。燃氣在噴霧凈化器經降溫、噴霧凈化、除去焦油和水分。燃氣再經過生物質焦油凈化器的五級凈化脫去微小灰塵，以及焦油、氣味、水分，得到符合標準的燃氣。在經過防回火器的木炭填料時燃氣又被吸附殘存氣昧雜質，得到高質量的成品燃氣。最后儲存在焦油保溫防腐層的儲氣柜中，定壓向用戶供氣。作到氣化工藝方法簡潔，效率高；用較少的設備實現了高產氣量，低焦油含量，產生燃氣熱值高，使用中可靠性高，運行經濟效果好。


圖1為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的方法的工藝流程示意框圖；圖2為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的方法的系統布置示意框圖；圖3為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備實際安裝布置示意圖；圖4為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備可控氣化爐剖視圖；圖5為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備可控氣化爐A — A視圖；圖6為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備重力式除塵器剖視圖；圖7為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備重力式除塵器左視圖8為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備重力式除塵器B—B視圖9為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備噴霧凈化器剖視圖10為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備噴霧凈化器左視圖11為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備噴霧凈化器C一C視圖12為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備生物質焦油凈化器剖視圖13為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備圖12生物質焦油凈化器俯視圖14為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備防回火器剖視圖；圖15為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備儲氣罐剖視圖16為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備儲氣罐氣罩D局部剖視圖17為本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備儲氣罐水封槽E局部剖視圖。
附圖中標號
1. 可控氣化爐，101.進料口， 102.噴淋管，103.外膽,104.內膽，105.燃燒室,106.耐火層，107.燃氣上出口， K)8.水管爐排，109.燃氣下出口， 110.出渣口， Ul.進水口， 112.灰室，113.進風口， 114.出水口， 115.溫度計和真空表，116.溫度計和真空表，117溫度計和真空表。
2. 重力式除塵器，201.燃氣出口， 202.煙管式循環(huán)水換熱器，203.攔截網，204.外膽，205.出渣口， 206.降塵室，207.耐火層，208.燃氣入口， 209.進水口， 210.出水n, 211.溫度計和壓力表，212.溫度計和真空表。
3，噴霧凈化器，30L燃氣出口， 302.外膽，303.隔板，304.導流板，305.導流板，306.第一回程除焦油室，307，燃氣入口， 308.隔板，309.煙管式循環(huán)水換熱器，310.第二回程霧化室，311.霧化噴頭，312.第三回程脫水室，313.排污口， 314.溢流口， 315.出水口， 316.進水口， 317.排污口， 318.溢流口， 319.溫度表和真空表，320.溫度表和真空表。
4. 生物質焦油凈化器，401.燃氣入口， 402.第一級凈化室，403.第二級凈化室，404.第三級凈化室，405.玉米芯填料，406.填料入口， 407.玻璃纖維填料，408.填料出口， 409.填料入口， 410.氧化鐵填料，4U.填料出口， 412.燃氣出口， 413.第四凈化室，4H.第五凈化室，415.排污口。
5. 羅茨風機。
6. 防回火器，601.彎管，602.燃氣出口， 603.加料蓋，604.外膽，605.內膽，606.木炭填料，607.網狀底部，608.排污口， 609.燃氣進n。
7. 儲氣柜，701.水封槽，702.氣罩，703.導軌，704.下導輪，705.上導輪，706.氣罩立板，707.氣罩頂板，708.聚氨酯保溫層，709.玻璃鋼層，710.玻璃鋼層，711.聚氨酯保溫層，712.水封槽底板，713.水封槽立板，714.玻璃鋼層，715,玻璃鋼層。
8. 循環(huán)水泵。
9. 噴淋泵。
具體實施例方式
下面結合說明書附圖對本發(fā)明一種生物質物料氣化制取燃氣的方法的一種具體實施方式
作進一步的說明。如圖1所示，本發(fā)明的的方^S主要包含如下步驟
上料一氣化一除塵一噴霧凈化一脫焦油一氣體的抽取和輸送一防回火一儲氣罐儲存， 其中
一上料氣化物料可以使用木質樹枝、樹根、秸稈、皮殼等各種生物質物料以及木材加 工的下腳材料，物料的預處理簡單，只是需要將長的物料長度截短，以適合氣化爐內膽尺寸， 并且可以使氣化爐物料能夠裝填緊密，增加單爐產量和防止氣化時物料層燒出空洞，物料從 料倉由上部裝填入氣化爐內，應當將木質物料裝填在下部，將秸稈類氣化時間短的物料置于 上部；上料可以采用輸送機械，也可以采用人工上料。
一氣化本發(fā)明采用橫流下流式可控氣化爐氣化工藝，改變了現有技術氣化爐燃氣僅由 一個出口輸出，單一的上流式或下流式工藝，使得燃料及氧的供給量無法控制，造成燃氣溫 度變化大，焦油含量高，成分不穩(wěn)定，燃氣熱值低，或者只能使用焦油低的特定物料等缺陷。 本發(fā)明氣化爐上部為燃燒室、下部為灰室，中間為循環(huán)水水管爐排，通過循環(huán)水對水管爐排 和外膽、內膽冷卻控溫，空氣從氣化爐上部進料口、進風口進入氣化爐內，物料形成干燥層、
裂解層、氧化層、還原層，物料經過溫度10CTC-300'C的干燥層、溫度40(TC-60(TC的裂解層、 溫度800'C-10(XrC的氧化層、溫度600°C-80(TC的還原層進行氣化反應。在燃燒過程中，控 制空氣的進入量，空氣物料比為2-2,5m3/kg ,進行缺氧燃燒，將溫度控制在300—10(KrC 范圍。依據物料中焦油在溫度400'C-70(TC時大量析出；焦油的大部分在大于700。C時發(fā)生裂 解為可燃氣體；燃氣溫度大于700'C時，溫度越高，反應時間越短，產氣量越大的原理，采 取在氣化爐中部高溫區(qū)氧化層橫向抽取大部分燃氣，并且在下部低溫區(qū)抽取部分燃氣相混合， 將燃氣溫度控制在700'C-90(rC之間，使高溫燃氣中的焦油可以在管道和除塵器內繼續(xù)進行 裂解為可燃氣體，物料在干燥層析出的水蒸汽以及在氧化層生成的二氧化碳在經過還原層時 與高溫炭反應生成一氧化碳和氫，提高了燃氣的熱值，使最終生產的燃氣焦油含量低、熱值 高。
_除塵在本發(fā)明中增加了現有技術所沒有的重力式除塵器，來解決現有技術除塵工藝 中，大量灰塵進入凈化器，堵塞管道和凈化器，降低后續(xù)工序處理效果，增加檢修工作量和 勞動強度，降低系統的安全可靠性，燃氣焦油雜質多的技術缺陷。在重力式除塵器中，高溫 燃氣中的焦油進一步裂解為可燃氣體，降低燃氣中的焦油含量，燃氣由彎管向下排出、燃氣 緩慢向上，在底部形成渦流、較大顆粒由于重力作用自然沉降，燃氣經三層攔截網攔截，灰 塵和焦油灰塵混合物被阻擋在除塵器內，由降溫水套將燃氣從700°C-900°C降溫至 400°C-600°C，燃氣中的焦油還十分活躍，與部分灰塵粘附結合形成較大顆粒，由于重力作用 落下，使燃氣進一步凈化。
一噴霧凈化燃氣先向上經過煙管式循環(huán)水換熱器降溫 堿水噴霧逆流降溫脫硫和焦油，向下經煙管式循環(huán)水換熱器降^^至35。C以下，再向上與三塊導流板碰撞脫除水滴，得到低溫、
潔凈的燃氣。改變了現有技術中凈化器只有一個回程，大部分焦油和水蒸氣未被脫出，而被 帶到下一流程，使下一步的干式脫焦油無法進行。由于采用三回程工藝、使燃氣經過第一次 穿過煙管式循環(huán)水換熱器降溫后，燃氣中焦油凝出，經過噴霧，攜帶燃氣中的焦油霧滴向下 落入焦油池，未落下的部分細小焦油微粒隨燃氣向下第二次經過煙管式循環(huán)水換熱器降溫， 焦油繼續(xù)凝出，隨燃氣流與導流板碰撞，落入焦油池，燃氣繼續(xù)上升再與三塊導流板碰撞， 盡可能多的脫出燃氣中的焦油和水分。
一脫焦油燃氣經過生物質焦油凈化器五級凈化室凈化，燃氣順序經過生物質焦油凈化 器第一凈化室、第二凈化室、第三凈化室內玉米芯填料吸附焦油和大部分水蒸氣，經過第四
凈化室玻璃纖維填料過濾粒度小于400目雜質，經過第五凈化室氧化鐵填料過濾脫除硫化物。 該工藝改變了現有技術凈化器前段多根斜管、后段加0.5-l立方米的玉米棒填料的方式，克 服了處理后的燃氣中焦油和硫化物含量高，并且被帶入下一工序或者直接帶入用戶，粘附在 管道、爐灶和用具上，硫化物對人產生剌激的缺陷。此時處理后的燃氣純度已經高于國家標 準要求，而且使用過的玉米芯填料仍然可以作為產氣物料入爐去生產燃氣。 一由羅茨風機進行前流程氣體抽吸和后流程燃氣輸送及儲氣柜定壓； 一防回火由防回火器防止燃氣倒流回火，燃氣由外膽進氣，經內膽金屬網底部向上穿過
內膽裝填的木炭填料，從上部輸出。防回火器采用木炭作為填料，改變現有技術用水封式或者 干式碎石、卵石、金屬網等方式，不僅能夠防止系統回火，而且木炭還能吸附脫除燃氣中殘 余的微量硫化物和焦油，使燃氣中的有害物質含量降低到最少。
一燃氣輸入儲氣柜儲存，儲氣柜靠鐘罩自重定壓。工藝氣浮式儲氣柜、下部進氣、靠
自重定壓。在儲氣柜上附加聚氨酯保溫層和玻璃鋼防腐層，解決了儲氣柜冬季保溫正常送氣 問題，無需加蓋氣柜保溫房，使施工期短，減少投資。
如圖2所示本發(fā)明一種生物質物料氣化制取燃氣的方法控制系統控制點的示意框圖。在
可控氣化爐的干燥層、裂解層、氧化層、還原層分別設置熱電偶取溫度值，設置循環(huán)水溫度
控制測點，由測點給出信號，經PLC系統控制開閉送氣閥門，在燃氣出口裝氣體檢測儀，設 定數值，檢測02、 CO" C0、 N、 H、 CH4含量，由測點讀取數據傳輸給PLC進行數據處理后 發(fā)出指令，以控制給氧量，薪柴加入量，或者關閉主氣閥及打開放散閥安全排放，在進氣口 裝設空氣流量計和控制閥，控制氣化爐的工作過程在最佳狀態(tài)，在整個流程中對原料的供給 量、氧氣供給量、可燃氣體的抽出量、燃氣中的02、 CH4、 C0、 C02、 H2、 N2的含量進行控 制，生產出高質量、高熱值的燃氣。并且在噴霧凈化器前后管路、生物質焦油凈化器、儲氣 柜上設置燃氣溫度測點，來保障工藝流程參數。在可控氣化爐燃氣出口、防回火器前后、通往用戶的管路上設置氧測點來控制生產工藝流程和保證燃氣中氧含量低于燃氣產生爆燃 下限值，保證生產和使用安全。
圖3所示本發(fā)明的設備根據工藝流程在實際生產中的一種實際布置示意圖。實現工藝 流程的設備包括有上料機構、可控氣化爐1及循環(huán)水泵8、重力式除塵器2、噴霧凈化器3 及噴淋泵9、生物質焦油凈化器4、羅茨風機5、防回火器6、儲氣柜7，其中
上料機構位于料倉至可控氣化爐1進料口 101上方，也可以省略上料機構，由人工上 料；可控氣化爐1的燃氣上出口 107和燃氣下出口 109通過管路連通重力式除塵器2燃氣 入口 208，循環(huán)水泵8管路連通可控氣化爐1外膽103下部的進水口 111和外膽103上部的 出水口114;重力式除塵器2燃氣出口 201通過管路連通噴霧凈化器3燃氣入口 208;噴霧 凈化器3的噴淋泵9連通霧化室霧化噴頭311，燃氣出口通過管路連通生物質焦油凈化器燃 氣進口羅茨風機5進口連通生物質焦油凈化器4燃氣出口 412，羅茨風機5出口連通防回 火器6燃氣進口 609;防回火器6燃氣出口 602通過管路連通儲氣柜7，儲氣柜7通過管路 將燃氣輸送到用戶家中，實現將農林業(yè)的廢棄物生物質材料轉化為清潔、高熱值燃料，不 僅節(jié)約了不可再生的能源，而且充分利用了生物質物料，減少環(huán)境污染，規(guī)?；臑橐欢?范圍用戶提供了高產量，低焦油含量，熱值高，可靠性高，經濟效果好的新能源。
如圖4和圖5所示本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備可控氣化爐的構造?？煽貧饣?爐1爐體結構由內膽104和外膽103組成水冷套和水管爐排108，其外膽103下部具有進水 口lll，外膽103上部具有出水口 114，外置的水循環(huán)泵8將冷卻水打入水冷套內對爐體冷 卻，由于對冷卻水的控制，不僅是為了保護爐體壽命，而且是對爐溫的控制，保證工藝的 實施。爐體中部由水管爐排108將爐腔分為上部的燃燒室105和下部的灰室112，燃燒室 105內壁具有耐火層，燃燒室105頂部具有進料口 101供填充氣化物料，頂部還設置噴淋管 102來用于熄滅爐火或者噴水控制爐溫，以及適時噴入適量的水來使生產出來的燃氣在經過 還原層后提高熱值。爐體側壁上部具有進風口 113，為爐內燃燒提供空氣，側壁下部具有燃 氣上出口 107，其位置位于燃燒室的氧化層處，供橫向從氧化層抽出燃氣，灰室112側壁上 部具有燃氣下出口109，供下向抽出燃氣，灰室112側壁下部具有出渣口 110,供人工清理 殘存灰燼。爐體上設置溫度計和真空表115，溫度計和真空表116及溫度計和真空表117， 對燃燒室105內干燥層、氧化層以及灰室112內溫度和氣壓監(jiān)控。工作時，由于后流程的 羅茨風機5抽吸，空氣從進風口 113或者進料口 101進入爐內，從上向下流動，穿過物料 干燥層和裂解層，進入氧化層使物料燃燒產生高溫，高溫使物料裂解氣化生成可燃氣體和 析出焦油、木醋液等成分，并且高溫使焦油繼續(xù)分解成為可燃氣態(tài)組分，氣流從干燥層帶 來的水分和燃燒生成的二氧化碳繼續(xù)下行經過還原層與高溫的炭進行吸熱還原反應生成氫和一氧化碳可燃氣體，進一歩提高燃氣的熱值。分別從燃氣上出口 107和燃氣下出口 109 抽出的不同溫度的燃氣在管路中混合，使可控氣化爐1輸出相對穩(wěn)定溫度范圍的燃氣來進 行下一步工藝程序。
如圖6、圖7、圖8所示本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備重力式除塵器的構造。 重力式除塵器2的外膽204內壁具有耐火層207,燃氣入口 208通入外膽204內部降塵室 206， 口部向下，燃氣從管路進入較大空間的降塵室206,流速大幅下降，其中夾帶的較大 固體顆粒被重力作用落下到底部，高溫燃氣中的焦油繼續(xù)裂解成為可燃氣體，外膽204中 部具有三層攔截網203，攔截上升的燃氣中更小的固體顆粒，攔截網203上方具有煙管式循 環(huán)水換熱器202，外置的水循環(huán)泵連接進水口 209和出水口 210 ，燃氣穿過煙管式循環(huán)水 換熱器202使溫度從700°C-900'C降至40CTC-600'C，通過外膽204上部的燃氣出口 201輸 出。重力式除塵器2的沉降物可以由外膽204下部的出渣口 205清出。在燃氣輸出部位設置 溫度計和真空表211溫度計和真空表212，以控制內部燃氣的溫度和流動速度，保證燃氣中 焦油能夠充分裂解，以及固體顆粒能夠盡可能落下分離。
如圖9、圖10、圖11所示本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備噴霧凈化器的構造。 噴霧凈化器3具有一外膽302，外膽302內部被隔板303和隔板308隔離為兩部分，二者之 間為煙管式循環(huán)水換熱器309所連通，燃氣入口 307設置在隔板一側下部的第一回程除焦 油室306壁上，煙管式循環(huán)水換熱器309上方第二回程霧化室310設置霧化噴頭311，隔板 303另一側第三回程脫水室312具有多道導流板304 、導流板305，燃氣出口 301設于第三 回程脫水室312上方，外膽302底部具有溢流口 318。煙管式循環(huán)水換熱器309上具有出水 口 315和進水口 316,外膽302下部連通兩個隔腔分別設置排污口 313、溢流口 314、排污 口 317、溢流口 318。外膽302設置溫度計和真空表319和溫度計和真空表320，作為工藝 控制測點。工作時，燃氣從燃氣入口 307進入噴霧凈化器3第一回程除焦油室306，向上穿 過煙管式循環(huán)水換熱器309降低溫度，進入第二回程霧化室，在煙管式循環(huán)水換熱器309 上方被霧化噴頭311噴出的堿水噴淋，脫去燃氣中的焦油霧滴、中和燃氣中的酸性物并且 降溫，燃氣向下再次穿過煙管式循環(huán)水換熱器309進入第三回程脫水室312，燃氣在上升過 程中與導流板305和導流板304反復碰撞，其中的水滴、焦油霧滴和粘附灰塵凝聚為大液 滴落下到外膽302底部，可以從溢流口 314和溢流口 318、排污口 313和排污口 317排出。 處理后的燃氣從燃氣出口 301輸入后程序。噴霧凈化器3改變了現有技術單程噴淋的構造， 更加有效的排出燃氣中的焦油和其他雜質。
如圖12、圖13所示本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備生物質焦油凈化器的構造。 生物質焦油凈化器4具有5個腔室，第一級凈化室402、第二級凈化室403和第三級凈化室 404內填充玉米芯填料405,第四級凈化室填充玻璃纖維填料407，第五級凈化室填充氧化鐵填料410,各凈化室底部具有排污n 415，第一級凈化室具有燃氣入口 401，第五級凈化 室具有燃氣出口 412。第四級凈化室413具有填料入口 406和填料出口 408 '第五凈化室 414具有填料入口 409和填料出口 411，燃氣出口 412設在第五凈化室414。由上一級噴霧 凈化器3輸出的燃氣經由第一凈化室402上的燃氣入口 401進入生物質焦油凈化器4的第 一凈化室402，其中包含的焦油、水分、灰塵和氣味被玉米芯填料405吸附得以凈化，并且 順序經過第二凈化室403、第三凈化室404被其中的玉米芯填料405進一步凈化，然后經過 第四級凈化室413的玻璃纖維填料407濾出微小灰塵，經過第五級凈化室414的氧化鐵填 料410吸收硫化物，得到清潔純凈的燃氣從燃氣出口 412輸出。當凈化室中的玉米芯填料 405趨近飽和失去凈化能力時，從填料出口411將飽和的玉米芯掏出，從上部填料入口重新 裝填新的玉米芯填料405，廢棄的玉米芯填料405可以作為燃燒物料裝填在可控氣化爐1中 氣化生產燃氣，使用過的玉米芯和吸附的焦油在燃燒中被裂解為燃氣。第四級凈化室413 內的玻璃纖維填料407可以通過填料入口 406和填料出口 407更換，第五級凈化室414內 的氧化鐵填料410可以通過填料入口 409和填料出口 411更換。各級凈化器分離出來的污 水從下部的排污口415排出。
如圖14所示本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備防回火器的構造。防回火器6內膽 605設置在外膽604內，外膽604下部連通燃氣進口 609，外膽604接近底部具有排污口 608， 內膽605具有網狀底部607，內膽605內裝填木炭填料606，與內膽605頂部加料蓋603連 通的燃氣管彎管601穿過外膽604至燃氣出口 602。工作時，由羅茨風機5輸送過來的凈化 燃氣從外膽604上的燃氣進口 609迸入防回火器6內，穿過內膽605的網狀底部607，經過 木炭填料606，經由彎管601從燃氣出口 602輸出。防回火器6改變了現有技術使用金屬箔、 石頭等填料的方式，使用木炭作為填料，不僅可以有效的防止燃氣發(fā)生回火爆燃，而且木 炭填料606的吸附性能能夠進一步吸附燃氣中殘存的氣味和焦油，使成品燃氣更加清潔。
如圖15、圖16、圖i7所示本發(fā)明生物質物料氣化制取燃氣的設備儲氣柜的構造。儲氣 柜7的氣罩702扣置在水封槽701中，氣罩702的上導輪705和下導輪704置于導軌703中， 水封槽底板712包覆玻璃鋼層714，水封槽立板713兩面包覆玻璃鋼層715,氣罩702的氣罩 立板706外壁包覆聚氨酯保溫層711和玻璃鋼層710，氣罩頂板707外壁包覆聚氨酯保溫層 708和玻璃鋼層709。由于氣罩702外部包覆聚氨酯保溫層，可以保證冬季燃氣柜的保溫和 安全供氣的問題，水封槽701和氣罩702包覆玻璃鋼層解決了鋼質儲氣柜的防腐問題。
權利要求
1.一種生物質物料氣化制取燃氣的方法，其特征在于-上料使用木質樹枝、樹根、秸稈、皮殼類物料，物料預處理長度截短，從料倉輸送物料由上部裝填到氣化爐內，木質物料裝填在下部；-氣化在橫流、下流式可控氣化爐氣化，氣化爐上部為燃燒室、下部為灰室，中間為循環(huán)水水管爐排，通過循環(huán)水對水管爐排和外膽、內膽冷卻控溫，空氣從氣化爐上部、中部進入氣化爐內，物料形成于燥層、裂解層、氧化層、還原層，物料經過溫度100℃-300℃的干燥層、溫度400℃-600℃的裂解層、溫度800℃-1000℃的氧化層、溫度600℃-800℃的還原層進行氣化反應，在氧化層橫向和氣化爐灰室吸出燃氣，在燃燒過程中，控制空氣的進入量，空氣物料比為2-2.5m3/kg，進行缺氧燃燒，溫度控制范圍300-1000℃；-除塵燃氣進入重力式除塵器，焦油進一步裂解，較大固體顆粒沉降，燃氣經三層攔截網降塵，由煙管式循環(huán)水換熱器將燃氣從700℃-900℃降溫至400℃-600℃；-噴霧凈化燃氣先向上經過煙管式循環(huán)水換熱器降溫，堿水噴霧逆流降溫脫硫和焦油，向下經煙管式循環(huán)水換熱器降溫至35℃以下，向上與三塊導流板碰撞脫除水滴；-脫焦油燃氣順序經過生物質焦油凈化器第一凈化室、第二凈化室、第三凈化室內玉米芯填料吸附焦油和大部分水蒸氣，經過第四凈化室玻璃纖維填料過濾粒度小于400目雜質，經過第五凈化室氧化鐵填料過濾脫除硫化物；-由羅茨風機進行前流程氣體抽吸和后流程燃氣燃氣輸送及儲氣柜定壓；-由防回火器防止燃氣倒流回火，燃氣由外膽進氣，經內膽金屬網底部向上穿過內膽裝填木炭填料，從上部輸出；-燃氣輸入儲氣柜儲存，儲氣柜靠鐘罩自重定壓。
2、 根據權利要求1所述的一種生物質物料氣化制取燃氣的方法，其特征在于在干燥 層、裂解層、還原層、氧化層分別設置熱電偶取溫度值，設置循環(huán)水溫度控制測點，由測點給出信號，經PLC系統控制開閉送氣閥門，在燃氣出口裝氣體檢測儀，設定數值，檢測02、 C02、 CO、 N、 H、 CH4含量，由測點讀取數據傳輸給PLC進行數據處理后發(fā)出指令，以控制給 氧量，薪柴加入量，或者關閉主氣閥及打開放散閾安全排放，在進氣口裝設空氣流量計和控 制閥。
3、 一種生物質物料氣化制取燃氣的設備，包括有上料機構、可控氣化爐及循環(huán)水泵、 重力式除塵器、噴霧凈化器及噴淋泵、生物質焦油凈化器、羅茨風機、防回火器、儲氣柜，其特征在于上料機構位于料倉至可控氣化爐加料口上方；可控氣化爐的燃氣上出口和燃氣下出口通過管路連通重力式除塵器燃氣入口，循環(huán)水 泵管路連通可控氣化爐外膽下部的進水口和外膽上部的出水口； 重力式除塵器燃氣出口通過管路連通霧化凈化器燃氣入口 ；噴霧凈化器的噴淋泵連通霧化室霧化噴頭，燃氣出口通過管路連通生物質焦油凈化器 燃氣進口；羅茨風機進口連通生物質焦油凈化器燃氣出口，羅茨風機出口連通防回火器燃氣進口； 防回火器燃氣出口通過管路連通儲氣柜。
4、 根據權利要求3所述的一種生物質物料氣化制取燃氣的設備，其特征在于可控氣 化爐爐體為由內膽和外膽組成的水冷套，外膽下部具有進水口，外膽上部具有出水口，爐 體中部由水管爐排將爐腔分為上部的燃燒室和下部的灰室，燃燒室內壁具有耐火層，氣化 室頂部具有進料口和噴淋管，側壁上部具有進風口，側壁下部具有燃氣上出口；灰室側壁 上部具有燃氣下出口，灰室側壁下部具有出渣口。
5、 根據權利要求3所述的一種生物質物料氣化制取燃氣的設備，其特征在于重力式 除塵器的燃氣入口通入殼體內部降塵室，口部向下，外膽內壁具有耐火層，外膽中部具有 三層攔截網，攔截網上方具有煙管式循環(huán)水換熱器，燃氣出口在外膽上部。
6、 根據權利要求3所述的一種生物質物料氣化制取燃氣的設備，其特征在于噴霧凈 化器具有一外膽，外膽內部被隔板隔離為兩部分，二者之間為煙管式循環(huán)水換熱器所連通， 燃氣進口設置在隔板一側下部的第一回程除焦油室壁上，煙管式循環(huán)水換熱器上方第二回 程霧化室設置霧化噴頭，隔板另一側第三回程脫水室具有多道導流板，燃氣出口設于第三 回程脫水室上方，外膽底部具有溢流口。
7、 根據權利要求3所述的一種生物質物料氣化制取燃氣的設備，其特征在于生物質 焦油凈化器具有5個腔室，第一級凈化室、第二級凈化室和第三級凈化室內填充玉米芯填 料，第四級凈化室填充玻璃纖維填料，第五級凈化室填充氧化鐵填料，各凈化室底部具有 排污口，第一級凈化室具有燃氣進口，第五級凈化室具有燃氣出口。
8、 根據權利要求3所述的一種生物質物料氣化制取燃氣的設備，其特征在于防回火 器內膽設置在外膽內，外膽下部連通燃氣進口，外膽接近底部具有排污口，內膽具有網狀 底部，內膽內裝填木炭阻燃填料，與內膽頂部加料蓋連通的燃氣管穿過外膽至燃氣管出口。
9、 根據權利要求3所述的一種生物質物料氣化制取燃氣的設備，其特征在于儲氣柜 的氣罩扣置在水封槽中，氣罩的上下導輪置于導軌中，水封槽內外壁包覆玻璃鋼層，氣罩外 壁包覆聚氨酯保溫層，聚氨酯保溫層外包覆玻璃鋼層。
全文摘要
一種生物質物料氣化制取燃氣的方法及其設備，屬于生物質固態(tài)物料經過氣化工藝制取燃氣的方法及其設備技術領域。該方法包括上料、氣化、除塵、噴霧凈化、脫焦油、由羅茨風機進行前流程氣體抽吸和后流程燃氣燃氣輸送、經防回火器輸送至儲氣柜。實現該方法的設備，包括有上料機構、可控氣化爐及循環(huán)水泵、重力式除塵器、噴霧凈化器及噴淋泵、生物質焦油凈化器、羅茨風機、防回火器、儲氣柜。用于將秸稈等生物質物料轉化成雜質少、熱值高的燃氣，并且實現集中供氣給用戶。
文檔編號C10J3/60GK101649226SQ20091016994
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權日2009年9月11日
發(fā)明者北京震宇成套電氣設備集團 申請人:北京震宇成套電氣設備集團