專利名稱：規(guī)模化生物質(zhì)固定床氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及規(guī)?；潭ù采镔|(zhì)氣化爐，其是根據(jù)生物質(zhì)秸稈氣化原料特點設(shè)計 的生物質(zhì)秸稈氣化爐設(shè)備。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源資源，在世界能源消費總量中占 14%，中國每年消耗的生物質(zhì)能源占全球生物質(zhì)消耗總量的30%。大部分生物質(zhì)能源在我 國農(nóng)村以非常原始的方式使用，不僅造成了巨大的資源浪費，還對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的 破壞。另一方面，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的改善，富裕起來的農(nóng)民往往把使用商品能源作為改 善生活質(zhì)量的首選項目。在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，農(nóng)村生活用能商品化率已達90%，原來用作 燃料的秸稈成了 “廢物”，大量寶貴的生物質(zhì)資源被白白地在田間焚燒，據(jù)估計，每年約有 5000-7000萬噸秸稈被焚燒。生物質(zhì)氣化爐是利用氣化裝置將生物質(zhì)在缺氧狀態(tài)下進行燃燒，使大部分可燃燒 物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃氣體，經(jīng)冷卻凈化后供發(fā)電或炊事用。根據(jù)燃燒方式的不同，氣化裝置有多 種形式，現(xiàn)有技術(shù)中最為常見的是固定床下吸式氣化爐，其具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、容易 操作等特點，尤其適合我國農(nóng)村用以處理農(nóng)作物廢棄物，例如秸桿、稻殼、樹枝、雜草等。但 由于這種氣化爐本身結(jié)構(gòu)上的制約，其氣化效率及燃氣熱值均偏低，而且燃氣中的焦油含 量偏高。這種燃氣不利于儲存和輸送，從而影響了該技術(shù)的進一步利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述缺陷，成功開發(fā)了一種規(guī)?；潭ù采镔|(zhì)氣化爐。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，其通過如下方式實現(xiàn)—種規(guī)?；潭ù采镔|(zhì)氣化爐，其特征在于，包括氣化爐加料機和爐體，其特征 在于所述氣化爐爐體帶有防腐蝕襯里。根據(jù)本發(fā)明的氣化爐，所述氣化爐爐體上部為倒錐形結(jié)構(gòu)。將氣化爐爐體上部設(shè) 置成倒錐形結(jié)構(gòu)，可以降低燃氣出口流速，并防止原料隨秸稈氣帶出爐外。根據(jù)本發(fā)明，所述氣化爐進一步包括爐篦。所述爐篦為耐熱鑄鐵材質(zhì)。爐篦設(shè)在 進風管上，下部與可旋轉(zhuǎn)托盤相連。本發(fā)明的爐篦既用于排灰，也作為氣體分布板，使爐內(nèi) 氣流均勻，利于氣化反應(yīng)順利進行。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，氣化爐由上、中、下三部分組成，上部包括加料機、爐蓋和 探火孔等；中部為爐體、蒸汽水套和爐篦；下部包括灰盤及傳動裝置、通風箱、排渣刀等。根據(jù)本發(fā)明，所述氣化爐加料機位于氣化爐的上部，由加料箱和上、下翻板閥門組 成。上、下翻板閥門由電動液壓桿微機自動驅(qū)動控制。在生產(chǎn)過程中，加料機上下翻轉(zhuǎn)閥門全部關(guān)閉，加料機體內(nèi)經(jīng)惰性氣體置換后， 打開加料機上部翻轉(zhuǎn)閥門，成型秸稈進入加料箱后關(guān)閉加料機上部翻轉(zhuǎn)閥門，再打開加料機下部翻轉(zhuǎn)閥門使成型秸稈進入氣化爐體內(nèi)后，關(guān)閉加料機下部翻轉(zhuǎn)閥門完成一個加料循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，其中所述的氣化爐體結(jié)構(gòu)通過下述方式實現(xiàn)根據(jù)生物 質(zhì)秸稈成型原料特性及氣化工藝要求，可以將氣化爐內(nèi)徑設(shè)置為I-IOm范圍，優(yōu)選2-8m;更 優(yōu)選3-6m，最優(yōu)選3-3. 5m，氣化爐高度在Im以上，優(yōu)選2m以上，更優(yōu)選3m以上。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，氣化爐爐體的高徑比(即氣化爐的高度與氣化爐的 直徑比)設(shè)置為0.5-4，優(yōu)選為1-3，更優(yōu)選1.5-2。由于生物質(zhì)材料與一般的燃料的密實度 不同，采用本發(fā)明的高徑比可以使得秸桿能夠充分氣化。本發(fā)明的氣化爐爐體內(nèi)表面防腐襯里為氣化爐爐體內(nèi)表面襯10-50，優(yōu)選20-40， 更優(yōu)選25-30毫米厚的防腐材料，優(yōu)選含硅防腐材料，以防止氣化過程中的爐體材料腐蝕 及減少氣化爐熱損失提高熱效率。采用本發(fā)明的防腐結(jié)構(gòu)，可以大大延長氣化爐的壽命，本 發(fā)明的氣化爐的壽命相對于未采用防腐結(jié)構(gòu)的常規(guī)氣化爐可延長15年使用壽命，大大降 低了生產(chǎn)成本，從而使得本發(fā)明的氣化爐在工業(yè)上得以廣泛使用。本發(fā)明的氣化爐生產(chǎn)工藝采用連續(xù)固定床式氣化秸稈燃料。經(jīng)壓制成型的各種生 物質(zhì)材料，如秸稈作為原料由氣化爐頂部加料器連續(xù)加料，使用空氣與水蒸氣的混合氣為 氣化劑在氣化爐底入爐向上流動(與原料自上而下運動逆流接觸)，爐內(nèi)原料床層由下向 上分為灰層、氧化層、還原層、干餾層和干燥層。其中灰層有預(yù)熱氣化劑的作用；正常運行 時維持高溫氣化的熱能主要由在氧化層燃燒掉的部分秸稈放熱提供，氧化層最高溫度通常 在1000-1500°C，優(yōu)選在1050-1400°C，更優(yōu)選在1100-1200°C ；還原層中主要發(fā)生高溫氣化 還原反應(yīng)，生成可燃性氣體；干餾層中秸稈則在一定的溫度下析出揮發(fā)分及其他干餾產(chǎn)物； 最上層的干燥層可使秸稈原料中的水分受熱蒸發(fā)。氣化爐產(chǎn)生的氣化氣、干餾氣及焦油等 混合氣由爐體頂部排出進入燃氣凈化系統(tǒng)，氣化后產(chǎn)生的灰渣由氣化爐底部自動落入濕式 灰盤，機械化出灰裝置將灰渣從灰盤扒出，隨后由機械傳動將灰渣運出。本發(fā)明的秸稈氣化爐優(yōu)選以成型秸稈為原料，以空氣、水蒸氣的混合氣體作為氣 化劑，混合氣化劑中空氣和水蒸氣的體積比為1 1-12 1，優(yōu)選3 1-10 1，優(yōu)選 4:1-8: 1;更優(yōu)選5 1-6 1。在高溫條件下通過熱化學反應(yīng)將秸稈中可燃部分轉(zhuǎn)化 為可燃氣的過程。秸稈氣化時產(chǎn)生的氣體，主要有效成分為CO、H2和CH4、CmHn等，稱為秸 稈燃氣。根據(jù)本發(fā)明，防腐襯里可設(shè)置在氣化爐爐體內(nèi)表面的任何地方，優(yōu)選設(shè)置在氧化 層、還原層和干餾層上，更優(yōu)選設(shè)置在氧化層上，最優(yōu)選在氧化層附近高溫區(qū)域設(shè)置防腐襯 里。本發(fā)明的氣化爐充分研究了生物質(zhì)秸稈燃料的特點，克服了秸稈碳含量底、氧與 水分含量高、熱值底等缺陷，充分利用了秸稈的高活性特點，針對把秸稈的缺陷進行了最優(yōu) 化設(shè)計。所以該氣化爐在結(jié)構(gòu)上做了細致的研究，秸稈氣化爐加料器、氣化爐爐體結(jié)構(gòu)及爐 體內(nèi)表面防腐具有與眾不同的特性和結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的氣化爐的秸稈處理量可以達到2000kg/h.臺以上，優(yōu)選可以達到 2500kg/h.臺以上更優(yōu)選可以達到3000kg/h.臺以上。本發(fā)明的氣化爐的總體熱效率和 氣化效率可以為50-95%，優(yōu)選為60-90%，更優(yōu)選70-85%，最優(yōu)選75% -80%。氣化強度 至少為IOOm3/(m2h)，優(yōu)選300kg/(m2h)以上，屬大規(guī)模氣化爐。本發(fā)明氣化爐碳轉(zhuǎn)化率可達95%以上，燃氣氧含量可低至0. 6 %以下，燃氣熱值較高，生產(chǎn)能力大，操作周期長，燃氣品 質(zhì)好，便于深度凈化和利用。本發(fā)明氣化爐的產(chǎn)氣量可以達到4000m3/h.臺，優(yōu)選達到4500m3/h.臺；更優(yōu)選可 以達到5000m3/h.臺；最優(yōu)選達到5250m3/h.臺。本發(fā)明氣化爐處理的原料范圍非常廣泛， 可以處理秸稈、稻殼、林業(yè)廢棄物等多種生物質(zhì)原料。


圖1是本發(fā)明的規(guī)?；潭ù采镔|(zhì)氣化爐示意圖。其中各附圖標記的含義如下1 加料裝置；2 爐體上部的倒錐形結(jié)構(gòu)；3 爐體內(nèi)部的防腐襯里；a 氣化劑入 口 ；b 排灰口 ；c和d 氣化劑出口；e和f 原料口
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步解釋，但本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，下述具體實施方 式不得作為對本發(fā)明的限制，任何對本發(fā)明的改進和變化都沒有背離本發(fā)明的精神。如圖1所示，本發(fā)明的氣化爐爐體內(nèi)徑為3m，高徑比為2。氣化爐上部設(shè)加料機， 包括加料箱和上、下翻板閥門。上下翻板閥門由電動液壓桿微機自動驅(qū)動控制。在生產(chǎn)過程中，加料機上下翻轉(zhuǎn)閥門全部關(guān)閉，加料機體內(nèi)經(jīng)惰性氣體置換后， 打開加料機上部翻轉(zhuǎn)閥門，成型秸稈進入加料箱后關(guān)閉加料機上部翻轉(zhuǎn)閥門，再打開加料 機下部翻轉(zhuǎn)閥門使成型秸稈進入氣化爐體內(nèi)后，關(guān)閉加料機下部翻轉(zhuǎn)閥門完成一個加料循 環(huán)，從而實現(xiàn)連續(xù)進料。氣化爐上部設(shè)氣化劑出口(c，d)，后可接各種氣體凈化及深加工裝 置。氣化爐爐篦(圖中在氣化爐中下部爐體內(nèi)的三角形結(jié)構(gòu))為耐熱鑄鐵鑄成，爐篦設(shè)在 進風管上，下部與可旋轉(zhuǎn)托盤相連，既用于排灰，也作為氣體分布板，使爐內(nèi)氣流均勻。排灰 口(b)可有效將灰排出爐外。氣化爐底部設(shè)有氣化劑入口(a)，使用空氣與水蒸氣的混合 氣，在加料機的上部和下部均設(shè)有原料口(e，f)。經(jīng)壓制成型的秸稈(密度為1. 1-1. 2kg/m3)作為原料由氣化爐上部加料機，利用 料斗間門，計量加料器和計量鎖氣器連續(xù)加料，使用空氣與水蒸氣的混合氣(空氣與水蒸 氣的體積比為6 1)作為氣化劑在氣化爐底入爐向上流動，該氣化劑與自上而下的原料逆 流接觸)，爐內(nèi)原料床層由下向上分為灰層、氧化層、還原層、干餾層和干燥層。其中氧化 層溫度為1150°C，干餾層的溫度為1000°C，秸稈在此溫度下析出揮發(fā)分及其他干餾產(chǎn)物； 最上層的干燥層使秸稈原料中的水分受熱蒸發(fā)。氣化爐產(chǎn)生的氣化氣、干餾氣及焦油等混 合氣由爐體頂部氣化劑出口排出進入燃氣凈化系統(tǒng)，氣化后產(chǎn)生的灰渣由氣化爐底部由排 灰口 b自動落入濕式灰盤，機械化出灰裝置將灰渣從灰盤扒出，隨后由機械傳動將灰渣運 出ο本發(fā)明氣化爐的氣化效率達到85%，總體熱效率達80%。氣化強度達290m3/ (m2h)。本發(fā)明氣化爐碳轉(zhuǎn)化率可達96%，燃氣氧含量可低至0.5%以下。
權(quán)利要求
一種規(guī)?；潭ù采镔|(zhì)氣化爐，其特征在于，包括氣化爐加料機和爐體，其特征在于所述氣化爐爐體帶有防腐蝕襯里。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的氣化爐，其特征在于，所述氣化爐爐體上部為倒錐形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的氣化爐，其特征在于，所述氣化爐加料機位于氣化爐的上部， 包括加料箱和上、下翻板閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的氣化爐，其特征在于，上、下翻板閥門由電動液壓桿微機自動驅(qū)動 控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的氣化爐，其特征在于，所述的氣化爐爐體的高徑比 (即氣化爐的高度與氣化爐的直徑比)設(shè)置為0. 5-4，優(yōu)選1-3，更優(yōu)選1. 5-2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的氣化爐，其特征在于，所述的氣化爐爐體內(nèi)表面防 腐結(jié)構(gòu)為氣化爐爐體內(nèi)表面襯10-50，優(yōu)選20-40，更優(yōu)選25-30毫米厚的防腐材料，優(yōu)選含 硅防腐材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項的氣化爐，其特征在于，所述氣化爐進一步包括爐篦。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的氣化爐，其特征在于，所述爐篦設(shè)在進風管上，下部與可旋轉(zhuǎn)托盤 相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及規(guī)?；潭ù采镔|(zhì)氣化爐，其是根據(jù)生物質(zhì)秸稈氣化原料特點設(shè)計的生物質(zhì)秸稈氣化爐設(shè)備，該氣化爐包括氣化爐加料機，氣化爐爐體上部倒錐形結(jié)構(gòu)和氣化爐爐體內(nèi)部防腐結(jié)構(gòu)。
文檔編號C10J3/84GK101987974SQ20101025135
公開日2011年3月23日 申請日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者吳幼青, 尉建中, 徐祥華, 楊寶柱, 盛衛(wèi)東, 秦世平 申請人:建設(shè)部沈陽煤氣熱力研究設(shè)計院;高郵市林源科技開發(fā)有限公司;華東理工大學