專利名稱：去阻啟動噴動床秸稈與煤共催化氣化制燃?xì)庋b置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及秸稈與煤、水蒸汽和碳酸鈣在免受高溫的去阻管去阻啟動噴動床中共
噴動催化氣化制燃?xì)獾难b置和方法領(lǐng)域。主要得到一種使用免受高溫的去阻管去阻啟動噴 動床進(jìn)行秸稈與煤、水蒸汽和碳酸鈣共噴動催化氣化制燃?xì)獾难b置和方法。在本發(fā)明的裝 置中，能夠沒有床層阻力啟動噴動床，并使秸稈與煤、碳酸鈣、水蒸汽在啟動后的噴動床中 共噴動催化氣化生產(chǎn)去焦油的中熱值燃?xì)狻?br> 背景技術(shù)：
隨著人類對能源需求的增加和化石燃料的減少，生物質(zhì)作為可再生能源，正在成 為礦物燃料的替代品。以農(nóng)作物秸稈為原料氣化生產(chǎn)燃?xì)饧夹g(shù)得到廣泛的研究。中國農(nóng)業(yè) 機(jī)械化研究院、中國科學(xué)院廣州能源所、山東能源所等單位研制的固定床秸稈氣化爐，包括 上吸氣、下吸氣式等，已經(jīng)投入應(yīng)用，但氣化氣熱值低，為1. 6-5MJ/m3，焦油和灰多，有些可 達(dá)50mg/m3。 農(nóng)作物秸稈與煤、水蒸汽在碳酸鈣的作用下共催化氣化，既可以促進(jìn)煤的氣化反 應(yīng)，同時(shí)煤燃燒的高溫下的氣化可消除焦油并產(chǎn)生高品位的清潔的中熱值燃?xì)猓瑹嶂颠_(dá)到 10-15MJ/m 可減量化使用煤炭，可以有效使用秸稈。秸稈氣化反應(yīng)器主要有固定床和流化 床氣化爐等。王立群等在《在流化床氣化爐中生物質(zhì)與煤共氣化的研究(1)_空氣*水蒸汽 為氣化劑生產(chǎn)低熱值燃?xì)狻?太陽能學(xué)報(bào)，2008，29(2) :246-251) —文中給出了在流化床中 進(jìn)行生物質(zhì)與煤共氣化并以空氣 水蒸汽為氣化劑的相關(guān)研究，得到了少焦油和低熱值的 燃?xì)狻Ｋ羝鳛闅饣瘎┛梢允垢邷厝紵蟮拿簹饣?，提高燃?xì)庵锌扇細(xì)怏w的含量。如將 空氣只用于煤的燃燒升溫，燃燒后的廢氣排除，再用水蒸汽氣化，燃?xì)獾臒嶂稻蜁岣摺Ａ?化床在整個(gè)截面上要使床層顆粒流化，氣體用量大，床層裝料高度受到噴動風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的限 制。流化床承擔(dān)物料的床底要承受90(TC以上的高溫，設(shè)備制造要求高。因此，除流化床以 外，仍有必要研究新型高效秸稈氣化方法。 噴動床是流化床的一個(gè)分支，具有結(jié)構(gòu)簡單，用氣量小于流化床，易操作等優(yōu)點(diǎn)。 噴動床自20世紀(jì)50年代初期由加拿大國家自然研究院的Mathur和Gisher提出后，已在 糧食干燥、粒狀廢棄物的熱解、煤燃燒和氣化等方面得到試驗(yàn)或應(yīng)用。 常規(guī)噴動床是一種上部為圓柱形外壁下部為圓錐形外壁而內(nèi)部是空間的設(shè)備。物 料置于噴動床內(nèi)，錐形底部的噴嘴噴入氣體，形成噴動區(qū)，使物料發(fā)生噴動。噴動的物料在 物料表面形成噴泉，物料落向四周的環(huán)隙區(qū)，在環(huán)隙區(qū)向下流動，由此形成物料的循環(huán)運(yùn) 動。噴動床適用于糧食干燥、煤的燃燒和氣化、廢橡膠粒子的熱解等。 常規(guī)噴動床的啟動阻力比正常噴動時(shí)的阻力大，啟動壓強(qiáng)就要高出正常噴動壓 強(qiáng)。在用33mm直徑的噴嘴噴動320mm高的粒徑小于5mm的煤粒時(shí)，啟動壓強(qiáng)高出正常噴動 壓強(qiáng)2kPa300X之多，達(dá)到8kPa。所配噴動風(fēng)機(jī)就需要滿足啟動壓強(qiáng)的要求，而實(shí)際噴動時(shí) 的壓強(qiáng)比啟動壓強(qiáng)低很多。所以，只要能消除啟動壓強(qiáng)，就可以降低對噴動風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的要 求，有利于經(jīng)濟(jì)有效地進(jìn)行生產(chǎn)。
在生產(chǎn)過程中也可能因?yàn)楦鞣N故障而暫時(shí)停機(jī)。噴動床在停機(jī)后再啟動仍需要克 服啟動壓強(qiáng)。如果將物料全部排出，再啟動噴動風(fēng)機(jī)，再加入物料，很不方便。如果在不排 出物料的情況下，就能無阻力啟動噴動床，將對處理生產(chǎn)突發(fā)事情極為有利。由于床內(nèi)的溫 度為90(TC以上，要求去阻的結(jié)構(gòu)部件最好不要放置在床內(nèi)，以防止部件受高溫，給制造和 安裝帶來困難。 農(nóng)作物秸稈制燃?xì)庵薪褂偷娜コ且魂P(guān)鍵技術(shù)。采用催化劑是一種選擇。 一些金 屬的氧化物對焦油的去除有催化作用。煤與秸稈共氣化，溫度達(dá)到95(TC以上時(shí)，高溫也能 去除焦油。催化劑的使用可以使溫度有所降低，如降到90(TC。在流化床中直接加入催化 劑有一定的效果，但在加料口附近產(chǎn)生的焦油多，而加料口的催化劑數(shù)量少，焦油去除不徹 底。噴動床使得整個(gè)物料在床內(nèi)循環(huán)，可以使物料混合均勻，給催化劑的均勻分布創(chuàng)造了條 件。 因此，為了研究得到新的農(nóng)作物秸稈氣化制燃?xì)獾难b置，可以綜合考慮上述因素， 創(chuàng)造新的去阻啟動噴動床，融合噴動技術(shù)、秸稈與煤及水蒸汽共氣化技術(shù)、碳酸鈣催化技 術(shù)，發(fā)明出新的秸稈與煤共氣化制低焦油的中熱值的燃?xì)獾难b置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能無床層阻力啟動，能使秸稈與煤、水蒸
汽、碳酸鈣發(fā)生共噴動催化氣化反應(yīng)從而生產(chǎn)低焦油含量的中熱值燃?xì)獾男碌膰妱哟泊呋?br> 氣化裝置和方法，使得燃?xì)獾臒嶂禐?0MJ/mM4MJ/m 達(dá)到中值燃?xì)獾臒嶂?，焦油和灰含?低于10mg/m 達(dá)到燃?xì)獾囊蟆?本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是，采用一種免受高溫的去阻管進(jìn)行去阻啟動噴動床的
結(jié)構(gòu)，即帶有免受長時(shí)高溫的去阻管零啟動阻力啟動噴動床的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行秸稈與煤、碳酸
鈣、水蒸汽共噴動催化氣化生產(chǎn)去焦油的中熱值燃?xì)?，有機(jī)集成噴動床技術(shù)、秸稈與煤和水
蒸汽共氣化技術(shù)和碳酸鈣催化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)新出一套新的在去阻啟動噴動床中秸稈與
煤、水蒸汽和碳酸鈣共噴動催化氣化制低焦油含量中熱值燃?xì)獾难b置和方法。 本發(fā)明的免受高溫的去阻管是上部有氣孔分布的去阻管，用此去阻管去除一般噴
動床存在的啟動阻力。此去阻管放置到去阻啟動噴動床噴口的下方，不受床內(nèi)燃煤的長時(shí)
間高溫作用，故為免受長時(shí)高溫的去阻管。此結(jié)構(gòu)解決了免受長時(shí)高溫的去阻管去除一般
噴動床存在的啟動阻力的技術(shù)問題。 以上述結(jié)構(gòu)的去阻啟動噴動床作為氣化反應(yīng)器集成到整個(gè)裝置去，解決融合噴動 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)問題，即解決采用相對于流化床較小的氣體流量、相對較低的噴動風(fēng)機(jī)啟 動壓強(qiáng)、床內(nèi)無構(gòu)件無需考慮高溫對內(nèi)部構(gòu)件要求高的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明融合噴動技 術(shù)的方法。 在去阻啟動噴動床中添加3% _5%煤加碳酸鈣總質(zhì)量的碳酸鈣，在90(TC以上，進(jìn) 行催化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明融合催化技術(shù)的方法。 在去阻啟動噴動床中集成秸稈與煤、水蒸汽共氣化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明共氣化技術(shù) 的方法。 上述3種方法有機(jī)集成融合，總體體現(xiàn)出具有綜合創(chuàng)新有益意義的新的燃?xì)馍a(chǎn) 方法。
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本發(fā)明的結(jié)構(gòu)部件、連接關(guān)系、具體結(jié)構(gòu)解決的技術(shù)問題以及新方法的步驟和解 決的技術(shù)問題詳細(xì)說明如下。 本發(fā)明整個(gè)裝置由噴動風(fēng)機(jī)、空氣流量計(jì)、蒸汽流量計(jì)、廢熱蒸汽包、煤料倉加螺
旋進(jìn)料裝置、秸稈料倉加螺旋進(jìn)料裝置、去阻啟動噴動床、旋風(fēng)分離器、灰斗、濕法洗滌槽、
氣柜、三通閥等組成，如圖1所示。
圖1中各部件的連接關(guān)系如下所述。 空氣噴動風(fēng)機(jī)與空氣流量計(jì)相連，空氣流量計(jì)用于控制空氣的流量?？諝饬髁坑?jì) 后接三通閥的空氣進(jìn)口，三通閥用于控制空氣的開與關(guān)。三通閥的出口連接到去阻啟動噴 動床的進(jìn)氣管上。廢熱蒸汽包蒸汽的出口與蒸汽流量計(jì)的進(jìn)口相連，蒸汽流量計(jì)的出口與 三通閥的另一入口相連。煤料倉加螺旋進(jìn)料裝置與去阻啟動噴動床在上部連接，將煤送入 去阻啟動噴動床。秸稈料倉加螺旋進(jìn)料裝置通過管道在去阻啟動噴動床近錐部上方處伸入 噴動區(qū)，送入秸稈，噴動床近噴口上方的噴動區(qū)有吸秸稈的作用。去阻啟動噴動床側(cè)下方接 灰斗。去阻啟動噴動床頂端封蓋上有管道與旋風(fēng)分離器的進(jìn)口連接。旋風(fēng)分離器的出口接 廢熱蒸汽包的廢熱氣的進(jìn)口。廢熱蒸汽包廢熱氣的出口與濕法洗滌槽相連。濕法洗滌槽向 后與氣柜相連。 去阻啟動噴動床的結(jié)構(gòu)部件有去阻管支撐桿、去阻管、密封螺母、密封填料、放料 閥、進(jìn)氣管、出灰管、封蓋、排氣管。如圖2所示。圖2中各部件的連接關(guān)系如下所述。
去阻啟動噴動床的下方連接有一段長度合適的管子，在此管的內(nèi)部套有去阻管， 去阻管的上部分四周開有通氣孔，用于通噴動氣。去阻管下端接放料閥。去阻管由去阻管 支撐桿支撐。去阻管支撐桿固定在去阻啟動噴動床底部。去阻管與去阻啟動噴動床下方的 管道的密封用密封螺母壓緊密封填料加以解決。去阻啟動噴動床側(cè)下方接有出灰管。去阻 啟動噴動床進(jìn)氣管與去阻啟動噴動床下方的管道連接。封蓋用螺釘和螺母固定在去阻啟動 噴動床的壁體上，封蓋上方有排氣管。 去阻啟動噴動床的啟動阻力消除技術(shù)問題采用如下的結(jié)構(gòu)部件和操作方法加以 解決。將去阻管向上推，升出床層料面之上，打開放料閥排除管內(nèi)的物料，關(guān)閉放料閥，打開 噴動風(fēng)機(jī)，降下去阻管，用去阻管支撐桿固定好，上緊密封螺母。如此操作去阻啟動噴動床， 實(shí)現(xiàn)了去阻啟動噴動床的無阻啟動。降下去阻管，就使得去阻管免受長時(shí)高溫作用。
為了實(shí)現(xiàn)噴動床內(nèi)的90(TC以上的高溫，融合了噴動床煤燃燒技術(shù)。用空氣燃燒 煤，升溫到規(guī)定的溫度。煤粉在去阻啟動噴動床內(nèi)得到有效燃燒，燃燒的廢氣排出系統(tǒng)外， 去掉了大量的廢氣氮?dú)夂投趸?。如果這些廢氣氮?dú)夂投趸歼z留在燃?xì)庵?，不能獲 得中熱值的燃?xì)狻４朔椒榻鉀Q實(shí)現(xiàn)中熱值燃?xì)饧夹g(shù)問題本發(fā)明融合的一個(gè)基本方法。
為了解決提供充分的中熱值燃?xì)饨M分的技術(shù)問題，再融合水蒸汽、煤、秸稈共氣制 氣技術(shù)。加入鍘切的秸稈，使秸稈和炙熱的煤炭經(jīng)噴動混合，同時(shí)通入水蒸汽進(jìn)行氣反應(yīng)， 氣化得到燃?xì)饨M分。在去阻啟動噴動床內(nèi)的溫度降到90(TC以下時(shí)，切換水蒸汽為空氣，再 進(jìn)行燃燒反應(yīng)升溫。交替進(jìn)行燃煤和氣化，直至完成生產(chǎn)任務(wù)為止。此方法是為了解決提 供中熱值燃?xì)庖宰銐虻娜細(xì)饨M分的技術(shù)問題，本發(fā)明融合的又一個(gè)方法。
為了解決要求有效降低焦油的技術(shù)問題，本發(fā)明進(jìn)一步融合催化反應(yīng)技術(shù)，將煤 和碳酸鈣總質(zhì)量5 %左右的碳酸鈣加入煤粉中，混合加熱到900°C以上進(jìn)行催化反應(yīng)，催化 消除焦油。90(TC以上的高溫本身有消除焦油的作用。催化消除焦油和高溫消除焦油結(jié)合，更有效消除焦油。 以上裝置和方法的集成和有機(jī)融合，解決了本發(fā)明所需解決的技術(shù)問題，得到了 一種使用免受長時(shí)高溫的去阻管去阻啟動噴動床進(jìn)行秸稈與煤、水蒸汽和碳酸鈣共噴動催 化氣化制燃?xì)獾难b置和方法。在本發(fā)明的裝置中，能夠沒有床層阻力啟動噴動床，并使秸稈 與煤、碳酸鈣、水蒸汽在啟動后的去阻啟動噴動床中共噴動催化氣化生產(chǎn)去焦油的中熱值 燃?xì)狻?本發(fā)明的工作過程為 首先將煤炭和催化劑碳酸鈣按照質(zhì)量比97 : 3-95 : 5比例通過煤料倉加螺旋進(jìn) 料裝置加入去阻啟動噴動床內(nèi)，打開噴動風(fēng)機(jī)，通過去阻啟動噴動床進(jìn)氣管供應(yīng)空氣，引燃 去阻啟動噴動床內(nèi)的煤炭。此過程和涉及的部件實(shí)現(xiàn)床內(nèi)高溫。同時(shí)將廢熱蒸汽包投入工 作，首先輔助加熱生成表壓強(qiáng)200kPa-400kPa的蒸汽備用。此過程和涉及的部件為生產(chǎn)準(zhǔn) 備水蒸汽。先前將秸稈鍘切成8mm-15mm長度備用。完成準(zhǔn)備工作后，進(jìn)入正式制氣過程。 將去阻管推向去阻啟動噴動床內(nèi)，打開放料閥，放掉去阻管內(nèi)的煤粒，關(guān)閉放料閥。通過空 氣流量計(jì)按照煤粒沉降速度的1. 5-2倍要求控制空氣流量達(dá)到噴動要求的流量。放下去阻 管，通過去阻管支撐桿固定和密封螺母及密封填料密封。此過程和涉及的部件解決無阻啟 動噴動床的技術(shù)問題。去阻啟動噴動床內(nèi)開始噴動燃燒，燃燒的廢氣經(jīng)過與廢熱蒸汽包換 熱后，在濕法洗滌槽前排出系統(tǒng)。此過程和涉及的部件解決達(dá)到床內(nèi)高溫和排廢氣的技術(shù) 問題。待達(dá)到規(guī)定的98(TC溫度后，通過三通閥斷開空氣，接通水蒸汽，并通過水蒸汽流量計(jì) 按照空氣的流量控制水蒸汽流量。同時(shí)通過秸稈料倉加螺旋進(jìn)料裝置加入鍘切過的秸稈進(jìn) 行秸稈、煤炭和水蒸汽的氣化反應(yīng)，并在此過程中進(jìn)行焦油的催化分解反應(yīng)。此過程和涉及 的部件解決氣化制造燃?xì)夂痛呋褂偷募夹g(shù)問題。在溫度降到90(TC以下時(shí)，通過三通 閥斷開水蒸汽，接通空氣，重復(fù)進(jìn)行煤的燃燒反應(yīng)。煤燃燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過與廢熱蒸汽包換 熱后排出系統(tǒng)。交替進(jìn)行氣化和燃煤升溫過程，直到完成生產(chǎn)任務(wù)。產(chǎn)生的煤灰由出灰管 排入到灰斗中。需要加煤時(shí)，由煤料倉加螺旋進(jìn)料裝置加入。秸稈的總質(zhì)量添加量為煤添 加量的2. 5-3倍。氣化得到的燃?xì)饨?jīng)過旋風(fēng)分離器分離灰分，再與蒸汽包交換熱量，進(jìn)入濕 法洗滌槽進(jìn)一步除塵與收集微量的焦油，最后送入貯氣柜。此過程和涉及的部件解決交替 升溫、氣化制造燃?xì)夂痛呋褂偷募夹g(shù)問題。
本發(fā)明的詳細(xì)方法如下所述。 第一步將煤炭和催化劑碳酸鈣按照質(zhì)量比97 : 3-95 : 5比例配料后通過煤料
倉加螺旋進(jìn)料裝置加入去阻啟動噴動床內(nèi)，打開噴動風(fēng)機(jī)，通過去阻啟動噴動床進(jìn)氣管供
應(yīng)空氣，引燃去阻啟動噴動床內(nèi)的煤炭。第一部的方法實(shí)現(xiàn)床內(nèi)高溫。 第二步將廢熱蒸汽包投入工作，輔助加熱生成表壓強(qiáng)200kPa-400kPa的蒸汽備
用。先前將秸稈鍘切成8mm-15mm長度備用。第二步的過程和涉及的部件為生產(chǎn)準(zhǔn)備水蒸
汽和秸稈。 第三步將去阻管推向去阻啟動噴動床內(nèi)，打開放料閥，放掉去阻管內(nèi)的煤粒，關(guān) 閉放料閥。通過空氣流量計(jì)按照煤粒沉降速度的1. 5-2倍控制空氣流量達(dá)到噴動要求的流 量。放下去阻管，通過去阻管支撐桿固定和密封螺母及密封填料密封。第三步的過程和涉 及的部件解決無阻啟動噴動床的技術(shù)問題。 第四步去阻啟動噴動床內(nèi)開始噴動燃燒，燃燒的廢氣經(jīng)過與廢熱蒸汽包換熱后，在濕法洗滌槽前排出系統(tǒng)。第四步的過程和涉及的部件解決達(dá)到床內(nèi)高溫和排廢氣的技術(shù) 問題。 第五步待達(dá)到規(guī)定的98(TC溫度后，通過三通閥斷開空氣，接通水蒸汽，并通過 水蒸汽流量計(jì)按照第三步所用的空氣流量控制水蒸汽流量。同時(shí)通過秸稈料倉加螺旋進(jìn)料 裝置加入鍘切過的秸稈進(jìn)行秸稈、煤炭和水蒸汽的氣化反應(yīng)，并在此過程中進(jìn)行焦油的催 化分解反應(yīng)。第五步的過程和涉及的部件解決氣化制造燃?xì)夂痛呋褂偷募夹g(shù)問題。
第六步在溫度降到90(TC以下時(shí)，通過三通閥斷開水蒸汽，接通空氣，重復(fù)進(jìn)行 煤的燃燒反應(yīng)。煤燃燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過與廢熱蒸汽包換熱后排出系統(tǒng)。交替進(jìn)行第五步和 本步，直到完成生產(chǎn)任務(wù)。產(chǎn)生的煤灰由出灰口排入到灰斗中。需要加煤時(shí)，由煤料倉加螺 旋進(jìn)料裝置加入。秸稈的總質(zhì)量添加量為煤添加量的2.5-3倍。氣化得到的燃?xì)饨?jīng)過旋風(fēng) 分離器分離灰分，再與廢熱蒸汽包交換熱量，進(jìn)入濕法洗滌槽進(jìn)一步除塵與收集微量的焦 油，最后送入貯氣柜。第六步的過程和涉及的部件解決交替升溫、氣化制造燃?xì)夂痛呋?焦油的技術(shù)問題。 上述方法有機(jī)集成了噴動床技術(shù)方法、秸稈與煤、水蒸汽和共氣化技術(shù)方法和碳 酸鈣催化技術(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)新出了一套新的在去阻啟動噴動床中秸稈與煤共噴動催化氣 化制低焦油含量中熱值燃?xì)獾姆椒ā?本發(fā)明的有益效果是，采用去啟動阻力的噴動床裝置作為氣化設(shè)備，克服了一般 噴動床存在的啟動阻力大的缺點(diǎn)。使噴動床的啟動壓強(qiáng)降為零，降低了對噴動風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的 要求，可以經(jīng)濟(jì)有效組織生產(chǎn)。在現(xiàn)有的一般噴動床中用33mm直徑的噴嘴噴動320mm高的 粒徑小于5mm的煤粒時(shí)，啟動壓強(qiáng)高出正常噴動壓強(qiáng)2kPa 300%之多，達(dá)到8kPa。本發(fā)明 的去阻啟動噴動床完全消除了這一阻力。而且這一發(fā)明使用了避免去阻管長時(shí)間受高溫技 術(shù)，制造簡單。特別是在床內(nèi)發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象時(shí)，可以方便處理和恢復(fù)噴動。
煤、碳酸鈣和秸稈在噴動床內(nèi)有規(guī)則運(yùn)動與循環(huán)，使得物料混合均勻，提高了燃 燒、氣化和焦油分解的效率。相對于流化床操作，氣體的用量顯著減少。因?yàn)榱骰惨拐?個(gè)截面上的煤炭流化，氣體的操作速度要達(dá)到顆粒的起始流化速度以上，必然要使用較大
的氣體流量。而噴動床只需要將中心區(qū)的煤炭噴動，用氣量比流化床小。而且噴動床結(jié)構(gòu) 簡單，本發(fā)明使用的噴動床內(nèi)部沒有附加結(jié)構(gòu)，只要將壁體用耐火材料保護(hù)住，就可以承受
系統(tǒng)所需要的900°C以上的高溫，簡化了設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造方法。此為集成噴動技術(shù)帶來的 有益效果。 融合的催化制氣的技術(shù)，使用較為便宜的碳酸鈣作為催化劑，在煤燃燒達(dá)到90(TC 以上時(shí)，正好達(dá)到碳酸鈣催化劑的高效作用溫度，且碳酸鈣在噴動過程中混合均勻，無需額 外的輔助處理過程。其它制氣過程中所產(chǎn)生的焦油得到較好的分解，且氣化反應(yīng)溫度有所 降低。此為集成催化技術(shù)帶來的有益效果。 融合的秸稈、煤、水蒸汽氣化反應(yīng)技術(shù)使制得的氣體含可燃?xì)怏w成分更多，基本去 除了空氣作為氣化氣時(shí)帶入的大量氮?dú)?，提高了氣化氣的熱值，使其達(dá)到中熱值燃?xì)?。秸?和煤的共氣化，減量化使用煤炭，對節(jié)約資源有重要意義。借助煤炭氣化利用秸稈成為中熱 值低焦油的燃?xì)?，提高了氣化氣的品質(zhì)，對農(nóng)作物廢棄秸稈高效利用和保護(hù)環(huán)境都有有益 的意義。此為集成氣化技術(shù)帶來的有益效果。 本發(fā)明通過設(shè)計(jì)新的去阻啟動噴動床，集成和有機(jī)融合了噴動技術(shù)、秸稈與煤水蒸汽共氣化技術(shù)、碳酸鈣催化技術(shù)，創(chuàng)新出了一套新的在去阻啟動噴動床中煤與秸稈共噴 動催化氣化制低焦油含量中熱值燃?xì)獾难b置和方法。


圖1為本發(fā)明的流程示意圖。 l-噴動風(fēng)機(jī)，2-空氣流量計(jì)，3-蒸汽流量計(jì)，4-廢熱蒸汽包，5-煤料倉加螺旋進(jìn)料 裝置，6-秸稈料倉和加料裝置，7-去阻啟動噴動床，8-旋風(fēng)分離器，9-灰斗，10-濕法洗滌 槽，ll-氣柜。 圖2為無啟動阻力的噴動床結(jié)構(gòu)示意圖。 12-三通閥，13-去阻管支撐桿，14-去阻管，15-密封螺母，16-密封填料，17-放料 閥，18-噴動床進(jìn)氣管，19-出灰管。
具體實(shí)施例方式
下面是實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)具體的方式。 圖1流程中的噴動風(fēng)機(jī)1的表風(fēng)壓為50kPa，標(biāo)態(tài)流量可達(dá)100m3?？諝饬髁坑?jì)2 的流量范圍為0-150m^蒸汽流量計(jì)3流量范圍為0-150m3。廢熱蒸汽包4由功率為10kW的 蒸汽發(fā)生器取代。煤料倉加螺旋進(jìn)料裝置5的容積為50kg裝料容積、秸稈料倉加螺旋進(jìn)料 裝置6的容積為10kg秸稈裝料容積。無阻啟動噴動床7的柱體部分直徑為180mm，高度為 700mm、旋風(fēng)分離器8的柱體部分直徑為70mm、灰斗9的容積為0. 5m^濕法洗滌槽10的直 徑為300mm。另有三通閥12等。燃?xì)馊臃治龊蠓趴栈蛩腿霘夤?1。
具體生產(chǎn)方法如下。 第一步首先將20kg煤炭和lkg碳酸鈣混合均勻放入煤料倉加螺旋進(jìn)料裝置5 中，加入約3kg和碳酸鈣混合物到去阻啟動噴動床7內(nèi)，打開噴動風(fēng)機(jī)1 ，通過去阻啟動噴動 床7進(jìn)氣管18供應(yīng)空氣，點(diǎn)火引燃去阻啟動噴動床7內(nèi)的煤炭。此為去阻啟動噴動床7內(nèi) 煤炭升溫點(diǎn)火過程。 第二步將電熱鍋爐放水投入工作，發(fā)生蒸汽備用。先前將10kg稻草鍘切成10mm 長度的草粒后裝入秸稈料倉加螺旋進(jìn)料裝置6備用。此為準(zhǔn)備水蒸汽和秸稈過程。
第三步將去阻管13推向去阻啟動噴動床7內(nèi)，打開放料閥17，放掉去阻管13內(nèi) 的煤粒，關(guān)閉放料閥17。通過空氣流量計(jì)2控制空氣流量為30mVh。放下去阻管13，通過 去阻管支撐桿13固定和密封螺母15及密封填料16密封。此為無阻力啟動去阻啟動噴動 床7過程。 第四步去阻啟動噴動床7內(nèi)開始噴動燃燒，燃燒的廢氣直接排放(大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)
需要使用廢熱回收鍋爐)。此為升溫過程和排廢氣氮?dú)夂投趸歼^程。 第五步待去阻啟動噴動床7內(nèi)達(dá)到規(guī)定的98(TC溫度后，通過三通閥12斷開空
氣，接通水蒸汽，并通過水蒸汽流量計(jì)3控制流量為30mVh。同時(shí)通過秸稈料倉加螺旋進(jìn)料
裝置6加入鍘切過的稻草進(jìn)行稻草的氣化和煤炭的水煤氣反應(yīng)，并在此過程中進(jìn)行焦油的
催化分解反應(yīng)。此為氣化制氣和催化去焦油過程。 第六步在溫度降到90(TC以下時(shí)，通過三通閥12斷開水蒸汽，接通空氣，斷開稻 草進(jìn)料。重復(fù)進(jìn)行煤的燃燒反應(yīng)。交替進(jìn)行第五步和本步，直到完成生產(chǎn)任務(wù)。產(chǎn)生的煤灰由出灰管19排入到灰斗9中。需要加煤時(shí)，由煤料倉加螺旋進(jìn)料裝置5加入。稻草的總 質(zhì)量添加量為煤添加量的3倍。氣化得到的燃?xì)饨?jīng)過旋風(fēng)分離器8分離灰分，進(jìn)入濕法洗 滌槽10進(jìn)一步除塵與洗滌焦油，經(jīng)取樣后排空或送入氣柜11。制氣后觀察濕法洗滌槽10 中很少有焦油，燃?xì)庵薪褂秃啃∮?0mg/m3。燃?xì)庵幸驗(yàn)闆]有使用空氣作為氣化氣時(shí)帶入 的大量氮?dú)猓瑹嶂颠_(dá)到中熱值燃?xì)庖?，熱值約達(dá)12MJ/m3。此為反復(fù)操作制造得到燃?xì)獾?過程。
權(quán)利要求
去阻啟動噴動床秸稈與煤共催化氣化制燃?xì)庋b置，其特征在于，由噴動風(fēng)機(jī)(1)、空氣流量計(jì)(2)、蒸汽流量計(jì)(3)、廢熱蒸汽包(4)、煤料倉加螺旋進(jìn)料裝置(5)、秸稈料倉加螺旋進(jìn)料裝置(6)、無阻啟動噴動床(7)、旋風(fēng)分離器(8)、灰斗(9)、濕法洗滌槽(10)、氣柜(11)、三通閥(12)組成；所述噴動風(fēng)機(jī)(1)與空氣流量計(jì)(2)相連，空氣流量計(jì)(2)后接三通閥(12)的空氣進(jìn)口，三通閥(12)的出口連接到噴動床的進(jìn)氣管(18)上，廢熱蒸汽包(4)蒸汽的出口與蒸汽流量計(jì)(3)的進(jìn)口相連，蒸汽流量計(jì)(3)的出口與三通閥(12)的另一入口相連；煤料倉加螺旋進(jìn)料裝置(5)與無阻啟動噴動床(7)的上部連接，將煤送入無阻啟動噴動床(7)內(nèi)，秸稈料倉加螺旋進(jìn)料裝置(6)通過管道在無阻啟動噴動床(7)的近錐部上方處伸入噴動區(qū)，無阻啟動噴動床(7)側(cè)下方接灰斗(9)，無阻啟動噴動床(7)頂端封蓋(20)上有排氣管(21)與旋風(fēng)分離器(8)的進(jìn)口連接，旋風(fēng)分離器(8)的出口接廢熱蒸汽包(4)的廢熱氣的進(jìn)口，廢熱蒸汽包(4)廢熱氣的出口與濕法洗滌槽(10)相連，濕法洗滌槽(10)與氣柜(11)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的去阻啟動噴動床秸稈與煤共催化氣化制燃?xì)庋b置，其特征 在于，所述噴動床為去阻啟動噴動床(7)，包括去阻管支撐桿(13)、去阻管(13)、密封螺母 (15)、密封填料(16)、放料閥(17)、進(jìn)氣管(18)、出灰管(19)、封蓋(20)、排氣管(21)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的去阻啟動噴動床秸稈與煤共催化氣化制燃?xì)庋b置，其特征在 于，所述去阻啟動噴動床(7)的下方連接有一段管子，在此管子的內(nèi)部套有去阻管(13)，去 阻管(13)的上部分四周開有通氣孔；所述去阻管(13)下端接放料閥(17)，去阻管(13)由 去阻管支撐桿(13)支撐；所述去阻管支撐桿(13)焊接在去阻啟動噴動床(7)底部；去阻管 (13)與去阻啟動噴動床(7)下方的管道的密封為密封螺母(15)壓緊密封填料(16);去阻 啟動噴動床(7)側(cè)下方接有出灰管(19);進(jìn)氣管(18)與去阻啟動噴動床(7)下方的管道 連接；所述封蓋(20)用螺釘和螺母固定在去阻啟動噴動床(7)的壁體上，封蓋上方有排氣 管(21)。
4. 利用權(quán)利要求1所述的去阻啟動噴動床秸稈與煤共催化氣化制燃?xì)庋b置的方法，其 特征在于，步驟如下第一步，將煤炭和催化劑碳酸鈣按照質(zhì)量比97 : 3-95 : 5配料后通過煤料倉加螺旋 進(jìn)料裝置(5)加入去阻啟動噴動床(7)內(nèi)，打開噴動風(fēng)機(jī)(l)，通過去阻啟動噴動床(7)進(jìn) 氣管(18)供應(yīng)空氣，引燃去阻啟動噴動床(7)內(nèi)的煤炭；第二步，將廢熱蒸汽包(4)投入工作，輔助加熱生成表壓強(qiáng)200kPa-400kPa的蒸汽備 用，將秸稈鍘切成8mm-15mm長度備用；第三步，將去阻管(13)推向去阻啟動噴動床(7)內(nèi)，打開放料閥(17)，放掉去阻管 (13)內(nèi)的煤粒，關(guān)閉放料閥(17)，通過空氣流量計(jì)(2)按照煤粒沉降速度的1.5-2倍控制 空氣流量達(dá)到噴動要求的流量，放下去阻管(13)，通過去阻管支撐桿(13)固定和密封螺母 (15)及密封填料(16)密封;第四步，去阻啟動噴動床(7)內(nèi)開始噴動燃燒，燃燒的廢氣經(jīng)過與廢熱蒸汽包(4)換熱 后，排出系統(tǒng)；第五步待達(dá)到980。C溫度時(shí)，通過三通閥(12)斷開空氣，接通水蒸汽，并通過水蒸汽 流量計(jì)(3)按照第三步所用的空氣流量控制水蒸汽流量，同時(shí)通過秸稈料倉加螺旋進(jìn)料裝 置(6)加入鍘切過的秸稈進(jìn)行秸稈、煤炭和水蒸汽的氣化反應(yīng)，并在此過程中進(jìn)行焦油的催化分解反應(yīng)；氣化得到的燃?xì)饨?jīng)過旋風(fēng)分離器(8)分離灰分，再與蒸汽包(4)交換熱量， 進(jìn)入濕法洗滌槽(10)進(jìn)一步除塵與收集微量的焦油，最后送入貯氣柜(11)。第六步在溫度降到90(TC以下時(shí)，通過三通閥(12)斷開水蒸汽，接通空氣，重復(fù)進(jìn)行 煤的燃燒反應(yīng)，煤燃燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過與廢熱蒸汽包(4)換熱后排出系統(tǒng)，交替進(jìn)行第五 步和本步，直到完成生產(chǎn)任務(wù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的去阻啟動噴動床秸稈與煤共催化氣化制燃?xì)夥椒ǎ涮卣髟?于，第六步產(chǎn)生的煤灰由出灰管(19)排入到灰斗(9)中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的去阻啟動噴動床秸稈與煤共催化氣化制燃?xì)夥椒?，其特征?于，所述煤由煤料倉加螺旋進(jìn)料裝置(5)加入。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的去阻啟動噴動床秸稈與煤共催化氣化制燃?xì)夥椒ǎ涮卣髟?于，所述秸稈的總質(zhì)量添加量為煤添加量的2. 5-3倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種去阻啟動噴動床秸稈與煤共噴動催化氣化制燃?xì)獾难b置和方法。在本發(fā)明的裝置中，能夠沒有床層阻力啟動噴動床，并使秸稈與煤、碳酸鈣、水蒸汽在啟動后的去阻啟動噴動床中共噴動催化氣化生產(chǎn)去焦油的中熱值燃?xì)?，有機(jī)集成了噴動床技術(shù)、水蒸汽與煤和秸稈共氣化技術(shù)和催化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)新出了一套新的在去阻啟動噴動床中煤與秸稈、碳酸鈣、水蒸汽共噴動催化氣化制低焦油含量中熱值燃?xì)獾难b置和方法。本發(fā)明所集成的3種技術(shù)方法制得的燃?xì)庵薪褂秃啃∮趪胰細(xì)鈽?biāo)準(zhǔn)10mg/m3，熱值約達(dá)10MJ/m3-14MJ/m3，消耗1個(gè)質(zhì)量份的煤可以使2.5-3個(gè)質(zhì)量份的秸稈轉(zhuǎn)化成中熱值燃?xì)狻?br> 文檔編號C10J3/48GK101724468SQ20091026404
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者劉偉民, 姜松, 王立群, 趙如金, 趙杰文, 馬海樂 申請人:江蘇大學(xué)