[发明专利]小型生物质气化炉除焦油方法与装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及气化炉，具体涉及一种小型生物质气化炉粗燃气中焦油净化的方法及其装置结构。 

背景技术

现有小型生物质气化炉在农村的应用，主要作为分散用户炊事用气的气源。由于焦油是气化过程不可避免的副产品，以上吸式气化炉为例，焦油常占粗燃气总能量的5-15％，如不能对焦油进行有效的净化处理，当燃气温度低于200℃时焦油易凝结为液态堵塞输气管道、阀门、灶具等，不但严重影响气化装置的长期稳定运行，而且降低了生物质气化炉的气化效率，对环境造成污染。目前小型生物质气化炉由于净化装置结构简单，对粗燃气中焦油净化尚缺乏有效的处理方法，该问题已成为生物质气化技术在农村推广的主要技术障碍。 

中国专利授权公共号CN 1098910，受权公共日为2003年1月15日，名称为“热裂解除焦生物质气化炉”，该发明“特征在于炉排下方设有设置有一个燃气气流迂回流道。也能够在炉底上增设裂解催化床，本发明强迫燃气在流道中缓行，延长了燃气在高温环境中的停留时间，使燃气中的部分焦油被裂解。在设置催化床的情形下，其裂解反应更为充分，进一步提高了焦油裂解率、气化效率和燃气热值”。 

上述专利的不足之处是“在燃气气流迂回流道”中进行焦油的热裂解， 要求温度达1100℃以上才能得到较高转化率，显然该处温度不够；“炉底增设催化裂解床”，燃气流过裂解床的催化裂解反应，此处在气化炉炉体的最下部，因温度较低也不利于提高焦油的裂解率。 

现有生物质气化炉的焦油处理方法，大都存在焦油分离和裂解的效果不佳的问题，若采用水洗湿法净化方法，则易引起二次污染和能量的损失。 

发明内容

本发明的目的是克服现有小型生物质气化炉普遍存在焦油含量高、燃气热值低、运行不稳定的问题，提供一种可实现焦油的二次裂解与分离回收、气化剂(空气)预热、燃气热值提高的气化炉及其除焦油方法与装置。 

本发明所采用的技术方案是： 

气化炉炉体(6)为圆柱形，炉箅(4)的下方是灰渣室(2)，灰渣室设有排灰口(3)，顶部有用于密封的炉盖(8)，生物质原料从炉顶部原料进口(9)加入，气化剂(空气)从炉体右侧的空气进口管(17)鼓入，在空气预热室(16)中与燃气进行换热升温后，流经炉箅(4)进入炉膛(7)，产出的燃气从气化炉顶部排出。 

气化炉产气从炉顶部汇集后先流入炉外设置的催化室(10)，催化室内放有粒径约1～5mm的白云石等作为催化剂(12)，燃气流经催化室时部分焦油发生裂解反应转化为可燃气体后，再进入设置有多片折流板(13)的净化分离室(19)，各片折流板在净化分离室内的分布和尺寸选择应使燃气流过时的流通面积保持相同。夹带部分焦油的燃气在布置了多片折流板的净化分离室的流动过程中，与净化分离室外空气预热器中的空气进行热量交换。为强化换热，在净化分离室外壁上布置了多片散热翅片(15)，散热 翅片在壁面上为均布、纵向排列，以减少对空气流动的阻力。燃气在净化分离室流动中边换热边降温，燃气中夹带的气态焦油和水不断冷凝；同时燃气在净化分离室中流动方向也不断改变，冷凝的焦油和凝结水在惯性力和离心力作用下被甩到净化分离室壁，顺着净化分离室内壁面贴着折流板根部处开设的液流小孔(21)向下流动，最后汇集流入到与净化分离室底部相连的焦油回收管(20)，由焦油回收管收集。 

焦油回收管中部设一U型液封段，其出口与炉内裂解管(5)的进口相连。收集的焦油滴和凝结水经回收管向下流入到位于气化炉高温氧化区的裂解管，裂解管呈半圆弧型，其半径尺寸的选择应使裂解管保持与气化炉的炉胆内壁紧贴，管内可放有粒径约1～5mm的白云石等作为催化剂(12)。炉内裂解管的圆管截面的上部和内侧部位分别开有一组排气小孔(22)，焦油滴在炉内高温及催化剂的作用下裂解为小分子可燃气体后，可经排气小孔流入炉膛。半圆弧型裂解管的两端部有加剂盖(23)，便于管内催化剂的装入与更换。 

气化炉所产燃气通过净化分离室(19)的多次折流，实现焦油液滴从燃气中的分离，并经回收管循环流入炉内高温段设置的裂解管裂解气化；净化后的燃气经出气口(14)流向灶具。