本發(fā)明涉及一種用于生物質(zhì)顆粒燃料的氣化爐及使用該氣化爐的氣化系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

生物質(zhì)資源因來源充足、環(huán)境友好而得到廣泛應(yīng)用；通過對生物質(zhì)資源進(jìn)行氣化得到燃?xì)馐瞧渲休^為高效的利用方式；現(xiàn)有對生物質(zhì)顆粒燃料進(jìn)行氣化主要有固定床和流化床氣化爐兩種裝置，前者不能連續(xù)工作，傳熱、傳質(zhì)也不均勻、不易大型化，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、規(guī)?；膽?yīng)用；后者通過在爐內(nèi)下部設(shè)置布風(fēng)板以形成燃燒時的流化態(tài)，與空氣進(jìn)行氧化燃燒、還原和熱分解等反應(yīng)，部分原料與空氣中的氧進(jìn)行燃燒，提供還原和熱分解反應(yīng)所需要的能量，大部分原料在高溫缺氧狀態(tài)下進(jìn)行熱分解，以獲得氣化燃?xì)猓坏捎谏镔|(zhì)顆粒燃料的粒度不均勻，大顆粒燃料難以吹起，該方式不能完全氣化；加上如氣化溫度過低，則熱解效率偏低，所獲燃?xì)獾臒嶂岛图兌入y以滿足要求，造成資源浪費(fèi)；如氣化溫度過高，則超過灰熔點(diǎn)，在爐內(nèi)形成較多粘附物，易堵塞布風(fēng)板及排灰口，造成停爐，影響生產(chǎn)效率；且氣化燃?xì)庵泻休^多的焦油，該燃?xì)馊缬糜趦?nèi)燃機(jī)組發(fā)電，其中的焦油會嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，現(xiàn)多采用專用設(shè)備如靜電捕焦器出去焦油，導(dǎo)致成本增加；對于采用垃圾衍生物制作的生物質(zhì)顆粒燃料，在氣化時還會生成強(qiáng)致癌物二噁英，該方式無法對其進(jìn)行分解，嚴(yán)重污染環(huán)境，使得使用受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種脈沖式循環(huán)流化床氣化爐及使用該氣化爐的氣化系統(tǒng)和方法，它不僅氣化效率高，可大幅提高燃?xì)獾臒嶂岛图兌?，且不易停爐、保證設(shè)備長時間的正常運(yùn)行，還可有效裂解燃?xì)庵械慕褂图岸f英，確保后續(xù)設(shè)備的正常工作及保護(hù)環(huán)境。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的脈沖式循環(huán)流化床氣化爐，包括下端封閉的爐座，其特征在于：還包括交錯相聯(lián)的兩個以上的氣化加速管和兩個以上的氣化脈沖管，氣化加速管與爐座固聯(lián)，氣化加速管的內(nèi)徑小于氣化脈沖管的內(nèi)徑；在爐座上設(shè)有氣化劑進(jìn)管和排渣管，排渣管上設(shè)有排渣閥；爐座通過進(jìn)風(fēng)管與風(fēng)機(jī)相連，在最下方的氣化加速管上設(shè)有點(diǎn)火器，在氣化脈沖管上設(shè)有給料機(jī)，在最上方的氣化脈沖管上設(shè)有等離子槍和排氣管；

作為對本發(fā)明脈沖式循環(huán)流化床氣化爐的進(jìn)一步改進(jìn)，爐座內(nèi)通過轉(zhuǎn)軸設(shè)有排渣葉輪，轉(zhuǎn)軸與爐座外的減速電機(jī)相聯(lián)；便于排出爐座內(nèi)的干灰；

本發(fā)明使用上述脈沖式循環(huán)流化床氣化爐的氣化系統(tǒng)，所述排氣管通過一個以上的旋風(fēng)分離器與燃?xì)鈨艋b置相連，旋風(fēng)分離器的回料管與其中一氣化加速管相連，燃?xì)鈨艋b置與系統(tǒng)風(fēng)機(jī)相連；系統(tǒng)風(fēng)機(jī)工作，將爐內(nèi)燃?xì)饨?jīng)排氣管抽入旋風(fēng)分離器，分離出的未氣化完全的灰渣被返回氣化加速管內(nèi)繼續(xù)氣化，其余氣化燃?xì)鈩t經(jīng)過燃?xì)鈨艋b置、除去粉塵后由系統(tǒng)風(fēng)機(jī)送入后系統(tǒng)；

作為對本發(fā)明脈沖式循環(huán)流化床氣化系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，旋風(fēng)分離器通過高溫脫焦裝置與燃?xì)鈨艋b置相連，高溫脫焦裝置包括兩個蓄熱體、置于每個蓄熱體中的數(shù)根陶瓷管，兩個蓄熱體的一端通過各自的連接管與同一高溫?zé)煔膺M(jìn)管及旋風(fēng)分離器的出風(fēng)管相連，兩個蓄熱體的另一端通過各自的連接管與同一高溫?zé)煔獬龉芗叭細(xì)鈨艋b置的進(jìn)氣管相連，在旋風(fēng)分離器出風(fēng)管與兩個蓄熱體的連接管的連接處、高溫?zé)煔膺M(jìn)管與兩個蓄熱體的連接管的連接處、高溫?zé)煔獬龉芘c兩個蓄熱體的連接管的連接處、燃?xì)鈨艋b置進(jìn)氣管與兩個蓄熱體的連接管的連接處均設(shè)有氣體換向閥；使用時，燃?xì)馔ㄟ^兩個蓄熱體有效裂解其中的焦油等；

作為對本發(fā)明脈沖式循環(huán)流化床氣化系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述數(shù)根陶瓷管均為鎳基陶瓷管；鎳基陶瓷管對焦油的裂解可起到催化作用；

本發(fā)明使用上述脈沖式循環(huán)流化床氣化系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：1）啟動系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，將生物質(zhì)顆粒燃料由給料機(jī)送入氣化脈沖管內(nèi)、在其下方通入壓力風(fēng)及作為氣化劑的蒸汽并點(diǎn)火，控制爐內(nèi)過量空氣系數(shù)范圍為0.2～0.5；2）部分生物質(zhì)顆粒燃料燃燒，此時爐內(nèi)溫度低于800℃；其余生物質(zhì)顆粒燃料受風(fēng)壓作用、被向上吹起，而氣化加速管中的風(fēng)速快于氣化脈沖管中的風(fēng)速，部分顆粒燃料反復(fù)上升、下落，形成流化態(tài)，可被充分氣化，產(chǎn)生氣化燃?xì)猓?）有氣化燃?xì)猱a(chǎn)生時，啟動等離子槍、產(chǎn)生高溫電弧，在最上方的氣化脈沖管內(nèi)采用等離子體加熱，使得該氣化脈沖管內(nèi)的區(qū)域溫度達(dá)1150℃以上，使得燃料進(jìn)行高溫?zé)峤鈿饣矊饣細(xì)庵械慕褂土呀鉃槿細(xì)猓?4）氣化燃?xì)膺M(jìn)入旋風(fēng)分離器，分離出的未氣化完全的灰渣被返回氣化加速管內(nèi)繼續(xù)氣化，其余氣化燃?xì)鈩t經(jīng)過凈化后由系統(tǒng)風(fēng)機(jī)送入后系統(tǒng)。

本發(fā)明通過控制爐內(nèi)過量空氣系數(shù)范圍為0.2～0.5，處于微氧狀態(tài)，生物質(zhì)顆粒燃料不能完全燃燒，爐內(nèi)溫度控制在800℃以下，低于灰熔點(diǎn)，不會堵塞排渣管及排渣閥，防止停爐、保證設(shè)備長時間的正常運(yùn)行；不同粒徑的顆粒燃料進(jìn)入氣化脈沖管內(nèi)，小粒徑的顆粒燃料易被吹起，完全氣化，大粒徑的顆粒燃料和沒完全氣化的顆粒因重量較重，受氣化加速管和氣化脈沖管中不同氣流速度作用，會在爐內(nèi)反復(fù)上升、下落，形成流化態(tài)，被充分熱解氣化，可提高物料的氣化效率和產(chǎn)氣量，可大幅提高燃?xì)獾臒嶂岛图兌?；啟動等離子槍、產(chǎn)生高溫電弧，使得該氣化脈沖管內(nèi)的區(qū)域溫度達(dá)1150℃以上，使得燃料被完全熱解氣化，也將氣化燃?xì)庵械慕褂土呀鉃槿細(xì)?，可提高燃?xì)獾臒嶂岛徒档徒褂秃?，為后續(xù)設(shè)備的正常工作提供條件，也進(jìn)一步提高燃?xì)饧兌?；作為氣化劑的蒸汽，可提高顆粒燃料與煙氣的換熱效率，同時抑制爐內(nèi)溫度的上升過高；

作為對本發(fā)明脈沖式循環(huán)流化床氣化方法的進(jìn)一步改進(jìn)，通過控制氣體換向閥由高溫?zé)煔鈱蓚€蓄熱體內(nèi)的數(shù)根鎳基陶瓷管進(jìn)行交替加熱，使其溫度達(dá)到1250℃-1350℃，從旋風(fēng)分離器出來的氣化燃?xì)饨?jīng)過被加熱后的鎳基陶瓷管后再被凈化；氣化燃?xì)獠婚g斷地分批被兩個蓄熱體內(nèi)的鎳基陶瓷管加熱到更高溫度，其中的焦油被二次高溫裂解，如有二噁英在此溫度也被分解，可較徹底地裂解焦油，并保護(hù)環(huán)境。

綜上所述，本發(fā)明不僅氣化效率高，可大幅提高燃?xì)獾臒嶂岛图兌?，且不易停爐、保證設(shè)備長時間的正常運(yùn)行，還可有效裂解燃?xì)庵械慕褂图岸f英，確保后續(xù)設(shè)備的正常工作及保護(hù)環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明脈沖式循環(huán)流化床氣化系統(tǒng)實(shí)施例的主視圖。

圖2為圖1中高溫脫焦裝置的放大圖。

圖3為圖2中蓄熱體的剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的脈沖式循環(huán)流化床氣化爐，包括下端封閉的爐座1、交錯相聯(lián)的三個氣化加速管2和三個氣化脈沖管3，最下方的氣化加速管3與爐座1焊接固聯(lián)，氣化加速管3的內(nèi)徑小于氣化脈沖管3的內(nèi)徑，氣化脈沖管3的下部均設(shè)有錐段作為過渡，利于流化態(tài)的形成；在爐座1上設(shè)有氣化劑進(jìn)管4和排渣管5，排渣管5上設(shè)有排渣閥6，爐座1內(nèi)通過轉(zhuǎn)軸設(shè)有排渣葉輪7，轉(zhuǎn)軸與爐座1外的減速電機(jī)相聯(lián)（未示出）；爐座1通過進(jìn)風(fēng)管與風(fēng)機(jī)8相連，在最下方的氣化加速管2上設(shè)有電子點(diǎn)火器9，在最下方的氣化脈沖管3上設(shè)有螺旋給料機(jī)10，在最上方的氣化脈沖管3上設(shè)有等離子槍11和排氣管12；

如圖1至圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例的脈沖式循環(huán)流化床氣化系統(tǒng)，除包括上述氣化爐，所述排氣管12通過兩個串聯(lián)的旋風(fēng)分離器13、14與高溫脫焦裝置15、燃?xì)鈨艋b置16、系統(tǒng)風(fēng)機(jī)17依次相連，兩旋風(fēng)分離器13、14的回料管與中部的氣化加速管2相連；高溫脫焦裝置15包括兩個蓄熱體20、21、置于每個蓄熱體中的數(shù)根鎳基陶瓷管22，兩個蓄熱體20、21的一端通過各自的連接管23或24與同一高溫?zé)煔膺M(jìn)管25相連，兩個蓄熱體20、21的一端通過各自的連接管26或27與旋風(fēng)分離器14的出風(fēng)管相連，兩個蓄熱體20、21的另一端通過各自的連接管28或29與同一高溫?zé)煔獬龉?0相連，兩個蓄熱體20、21的另一端通過各自的連接管31或32與燃?xì)鈨艋b置16的進(jìn)氣管均相連，在旋風(fēng)分離器14出風(fēng)管與兩連接管26、27的連接處設(shè)有氣體換向閥33，在高溫?zé)煔膺M(jìn)管25與兩連接管23、24的連接處設(shè)有氣體換向閥34，在高溫?zé)煔獬龉?0與兩連接管28、29的連接處設(shè)有氣體換向閥35，在燃?xì)鈨艋b置16進(jìn)氣管與兩連接管31、32的連接處設(shè)有氣體換向閥36；

燃?xì)鈨艋b置16為迷宮式除塵裝置，可除去燃?xì)庵械姆蹓m；

本發(fā)明使用上述脈沖式循環(huán)流化床氣化系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：1）啟動系統(tǒng)風(fēng)機(jī)17，將生物質(zhì)顆粒燃料由螺旋給料機(jī)10送入氣化脈沖管3內(nèi)、在其下方通過風(fēng)機(jī)8通入壓力風(fēng)及由氣化劑進(jìn)管4通入作為氣化劑的蒸汽，并由電子點(diǎn)火器9進(jìn)行點(diǎn)火，控制爐內(nèi)過量空氣系數(shù)范圍為0.2～0.5；2）此時小部分生物質(zhì)顆粒燃料燃燒，爐內(nèi)溫度低于800℃；其余生物質(zhì)顆粒燃料受風(fēng)壓作用、被向上吹起，而氣化加速管2中的風(fēng)速快于氣化脈沖管3中的風(fēng)速，部分顆粒燃料反復(fù)上升、下落，形成流化態(tài)，可被充分氣化，產(chǎn)生氣化燃?xì)猓?）當(dāng)有氣化燃?xì)猱a(chǎn)生時，啟動等離子槍11、產(chǎn)生高溫電弧，采用等離子體加熱，使得該氣化脈沖管3內(nèi)的區(qū)域溫度達(dá)1150℃以上，使得氣化燃?xì)庵械慕褂土呀鉃槿細(xì)猓?）氣化燃?xì)膺M(jìn)入旋風(fēng)分離器13、14，分離出的未氣化完全的灰渣被返回氣化加速管2內(nèi)繼續(xù)氣化；通過控制氣體換向閥34由高溫?zé)煔鈱蓚€蓄熱體20、21的數(shù)根鎳基陶瓷管22進(jìn)行交替加熱，使其溫度達(dá)到1250℃-1350℃，從旋風(fēng)分離器14出來的氣化燃?xì)鈩t通過控制氣體換向閥33分批被兩個蓄熱體20、21內(nèi)的鎳基陶瓷管22加熱，再經(jīng)過燃?xì)鈨艋b置16凈化、除去粉塵后由系統(tǒng)風(fēng)機(jī)17送入后系統(tǒng)。

本發(fā)明通過控制爐內(nèi)過量空氣系數(shù)范圍為0.2～0.5，處于微氧狀態(tài)，生物質(zhì)顆粒燃料不能完全燃燒，爐內(nèi)溫度控制在800℃以下，低于灰熔點(diǎn)，不會形成粘附物，避免堵塞排渣管5及排渣閥6，防止停爐、保證設(shè)備長時間的正常運(yùn)行；不同粒徑及重量的顆粒燃料進(jìn)入氣化脈沖管3內(nèi)，小粒徑的顆粒燃料易被吹起，易于完全氣化，大粒徑的顆粒燃料和沒完全氣化的顆粒因重量較重，受氣化加速管2和氣化脈沖管3因內(nèi)徑不同而形成的不同氣流速度的作用，會在爐內(nèi)反復(fù)上升、下落，形成流化態(tài)，有效延長大顆粒在爐內(nèi)的停留時間從而達(dá)到充分氣化的目的，可提高物料的氣化效率和產(chǎn)氣量，大幅提高燃?xì)獾臒嶂岛图兌龋粏拥入x子槍11、產(chǎn)生高溫電弧，使得該氣化脈沖管內(nèi)的區(qū)域溫度達(dá)1150℃以上，使得燃料被充分熱解氣化，實(shí)現(xiàn)完全氣化，也將氣化燃?xì)庵械慕褂土呀鉃槿細(xì)?，可提高燃?xì)獾臒嶂岛徒档徒褂秃?，為后續(xù)設(shè)備的正常工作提供條件，也進(jìn)一步提高燃?xì)饧兌龋蛔鳛闅饣瘎┑恼羝?，因其熱容較大，可提高顆粒燃料與煙氣的換熱效率，加速氣化，同時抑制爐內(nèi)溫度上升過高，控制爐內(nèi)溫度低于800℃；通過控制氣體換向閥33、34、35、36，從旋風(fēng)分離器14出來的氣化燃?xì)獠婚g斷地分批被兩個蓄熱體20、21內(nèi)的鎳基陶瓷管22加熱到更高溫度，其中的焦油被二次高溫裂解，如有二噁英在此溫度也被分解，可較徹底地裂解焦油，加上鎳基陶瓷管對焦油的裂解可起到催化作用，焦油脫除率可高達(dá)98％～ 99%，并保護(hù)環(huán)境；通過葉輪7便于排出爐座1內(nèi)的干灰.

本系統(tǒng)適應(yīng)物料為生物質(zhì)顆粒料、秸稈調(diào)制成型料、垃圾衍生燃料RDF5和生物質(zhì)粉狀顆粒料等。