專利名稱：兩段式高溫預(yù)熱蒸汽生物質(zhì)氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)氣化領(lǐng)域，具體為一種可對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行兩段式超高溫氣化操作的兩段式高溫預(yù)熱蒸汽生物質(zhì)氣化爐。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)高溫空氣氣化技術(shù)是燃料利用和能源供應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)高新技術(shù)，對(duì)緩解能源危機(jī)和改善環(huán)境質(zhì)量具有重要意義，在日本、美國(guó)、西歐等一些發(fā)達(dá)國(guó)家已受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，我國(guó)在這方面的研究工作剛剛起步，對(duì)高溫空氣氣化過程本身缺乏足夠的研究，目前還沒有一個(gè)較完善的可用于高溫空氣氣化研究的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種兩段式高溫預(yù)熱蒸汽生物質(zhì)氣化爐，以解決上述背景技術(shù)中的缺點(diǎn)。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)兩段式高溫預(yù)熱蒸汽生物質(zhì)氣化爐，分成兩級(jí)反應(yīng)器，在第一級(jí)反應(yīng)器中脫去給料中的揮發(fā)分。在此過程中只利用高溫空氣發(fā)生器提供的高溫預(yù)熱純蒸汽 (7000C-1000°C)o在第二級(jí)反應(yīng)器中利用高溫預(yù)熱的空氣與蒸汽的混合物(溫度在 7000C -1400°C )進(jìn)行充分裂化和破壞焦油的反應(yīng)。在本發(fā)明中，氣化爐中高溫蒸汽與空氣混合物主要由高溫空氣發(fā)生器提供。在本發(fā)明中，氣化爐爐體為孔型圓柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)部分為兩級(jí)反應(yīng)器，兩層反應(yīng)器為葫蘆式結(jié)構(gòu)，其收縮處的側(cè)旁爐墻的傾角在45-60°之間，中間較窄處通過爐排隔開，另外，在下部的第二級(jí)反應(yīng)器下也設(shè)置有一爐排，此爐排結(jié)構(gòu)下為集渣室，在所述的兩個(gè)爐排結(jié)構(gòu)下都設(shè)有噴口，分別為上部碰口和下部噴口，兩個(gè)噴口均為柱形過道結(jié)構(gòu)，側(cè)旁均開有氣體入口，其中上部的氣體入口為高溫蒸汽入口，下部的氣體入口為高溫蒸汽與空氣入口。此外，在氣化爐上還應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的進(jìn)料和出料端口，優(yōu)選方案為在第一級(jí)反應(yīng)器上端應(yīng)該設(shè)置一個(gè)垂直方向通入的固體給料進(jìn)口，且側(cè)旁還應(yīng)該設(shè)置一個(gè)合成燃?xì)獬隹?； 第二級(jí)反應(yīng)器側(cè)旁設(shè)置一個(gè)液體與微粒給料注入端口 ；同時(shí)，集渣室上設(shè)置有一排渣口。在本發(fā)明中，固體給料可選的物料可以是生物質(zhì)、煤、市政固體垃圾及其混合物。在第一級(jí)反應(yīng)器中，所給物料由蒸汽溫度高于700°C的高溫蒸汽顯熱，且在第二級(jí)反應(yīng)器中由炭灰氧化、氣化產(chǎn)生的煙氣顯熱加熱。用于第一級(jí)反應(yīng)器中給料氣化的高溫蒸汽由高溫蒸汽入口送入，并進(jìn)入上部噴口 ；此時(shí)，須保持高溫蒸汽在高溫蒸汽入口處連續(xù)供給，以便第一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在 6000C _900°C，優(yōu)選為 700°C 以上。在本過程中，由于剩余的氧氣與物料高溫分解釋放的氣體燃燒，在上部爐排附近可能會(huì)出現(xiàn)火焰。氣化過程中通過控制從高溫蒸汽入口處送入的蒸汽溫度、流速，以及第二級(jí)反應(yīng)器內(nèi)多余氧氣的溫度和含量來控制第一級(jí)反應(yīng)器中的溫度。第一級(jí)反應(yīng)器中給料的停留時(shí)間主要由上部爐排間隙的大小來控制。為了使氣化劑與物料能很好地混合，下部爐排下設(shè)置有下部噴口，噴口的直徑一般比第一級(jí)反應(yīng)器的爐膛直徑要小，且高溫蒸汽入口的進(jìn)入噴口的端口部分的直徑應(yīng)為上部噴口的1/2-1/3。燃料在第一級(jí)反應(yīng)器中由高溫蒸汽脫去揮發(fā)分后，剩余不易揮發(fā)的碳形成活性炭和灰渣?；以^續(xù)下落，依次通過上部爐排、上部噴口和第二級(jí)反應(yīng)器，在此過程中灰渣與高溫空氣、蒸汽混合物發(fā)生氧化、氣化反應(yīng)。在下部爐排處反應(yīng)器的溫度會(huì)進(jìn)一步升高到低于灰軟化溫度的程度。高溫空氣和蒸汽的混合物由高溫蒸汽與空氣入口進(jìn)入下部噴口。運(yùn)行時(shí)第二級(jí)反應(yīng)器中溫度的最高值應(yīng)保持在低于灰軟化溫度50°C左右，并把低于軟化溫度 100°C時(shí)的溫度作為正常工作的最高溫度。第二級(jí)反應(yīng)器的溫度由預(yù)熱溫度、流速、混合物中蒸汽與氧氣的比值以及蒸汽與碳的比值來控制?；以ㄟ^下部噴口掉入底部集渣室后分批次排出。合成燃?xì)馔ㄟ^合成燃?xì)獬隹诹鞒?。由于第一?jí)反應(yīng)器的溫度足夠高且有蒸汽存在，大部分焦油被破壞，轉(zhuǎn)化成合成氣，因而合成氣的主要化學(xué)成分是H2、CO、CH4和C02。通過優(yōu)化輸入蒸汽量與氧氣量的比值，該氣化器能夠很好地控制氫氣與一氧化碳在合成氣中的比例。此外，通過控制第二級(jí)反應(yīng)器內(nèi)的溫度(如控制在700°C)與第一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)的溫度相同，可以消耗掉所有的焦油和油。本發(fā)明也能用于生產(chǎn)活性炭，并且只要精心設(shè)計(jì)過程參數(shù)(溫度、反應(yīng)時(shí)間、氧量與蒸汽量的比值等)，就可以使預(yù)期的產(chǎn)品(活性炭與合成氣)的產(chǎn)量達(dá)到最大值。第一級(jí)氣化器內(nèi)主要化學(xué)反應(yīng)在第一級(jí)反應(yīng)器中，用于脫去揮發(fā)分的能量由高溫純蒸汽顯熱和來自于第二級(jí)反應(yīng)器的熱蒸汽提供。第一級(jí)反應(yīng)器中的溫度由高溫純蒸汽的流量和溫度控制在600°C以上，在這級(jí)反應(yīng)器中，高溫蒸汽與給料(生物質(zhì)和固體廢棄物)混合，生物質(zhì)被高溫蒸汽加熱，發(fā)生的氣化過程主要有
權(quán)利要求
1.兩段式高溫預(yù)熱蒸汽生物質(zhì)氣化爐，其特征在于，氣化爐爐體為孔型圓柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)部分為兩級(jí)反應(yīng)器，兩層反應(yīng)器為葫蘆式結(jié)構(gòu)，其收縮處的側(cè)旁爐墻的傾角在45-60°之間， 中間較窄處通過爐排隔開，另外，在下部的第二級(jí)反應(yīng)器下也設(shè)置有一爐排，此爐排結(jié)構(gòu)下為集渣室，在所述的兩個(gè)爐排結(jié)構(gòu)下，都設(shè)有噴口，噴口為柱形過道結(jié)構(gòu)，噴口側(cè)旁開有氣體入口，其中上部的氣體入口為高溫蒸汽入口，下部的氣體入口為高溫蒸汽與空氣入口 ；同時(shí)，在氣化爐上還應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的進(jìn)料和出料端口，具體為在第一級(jí)反應(yīng)器上端應(yīng)該設(shè)置一個(gè)垂直方向通入的固體給料進(jìn)口，且側(cè)旁還應(yīng)該設(shè)置一個(gè)合成燃?xì)獬隹?；第二級(jí)反應(yīng)器側(cè)旁設(shè)置一個(gè)液體與微粒給料注入端口 ；另外，集渣室上還設(shè)置有排渣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩段式高溫預(yù)熱蒸汽生物質(zhì)氣化爐，其特征在于，所述第二級(jí)反應(yīng)器的下部噴口，噴口的直徑一般比第一級(jí)反應(yīng)器的爐膛直徑要小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩段式高溫預(yù)熱蒸汽生物質(zhì)氣化爐，其特征在于，所述高溫蒸汽入口的進(jìn)入噴口的端口部分的直徑應(yīng)為上部噴口的直徑的1/2-1/3。
全文摘要
兩段式高溫預(yù)熱蒸汽生物質(zhì)氣化爐，采用高溫蒸汽作為氣化劑，對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行氣化來獲得高品質(zhì)和高熱值的燃?xì)?，同時(shí)產(chǎn)生副產(chǎn)品活性炭。該氣化爐由兩級(jí)反應(yīng)器組成，第一反應(yīng)器是一個(gè)固定床氣化部分，在那里中脫去給料中的揮發(fā)分，此過程只利用高溫空氣發(fā)生器提供的高溫預(yù)熱純蒸汽；第二級(jí)反應(yīng)器是噴動(dòng)床氣化部分，在那里利用高溫預(yù)熱的空氣與蒸汽混合物進(jìn)行充分裂化和破壞焦油的反應(yīng)。本發(fā)明氣化效率高，燃?xì)馄焚|(zhì)高、熱值大、氣化速度快，反應(yīng)完全，且節(jié)能環(huán)保，原料利用率高。
文檔編號(hào)C10J3/62GK102191089SQ201110076759
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者萬俊松, 萬平喜, 萬賢法, 曹小玲 申請(qǐng)人:萬賢法