[发明专利]一种加压流化床气化炉及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用农业废弃物秸秆、林业废弃物锯末等生物质气化产生可燃气体的气化炉及其操作方法，尤其涉及一种加压流化床气化炉及其操作方法。

背景技术

我国是能源消费大国，一次能源消费量仅次于美国，为世界第二大能源消费国，面对化石能源不可再生、CO₂排放量的日益增加的严峻形势，开发可再生能源、调整能源结构、是维持我国实现可持续发展战略的重要保障。生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。在我国，生物质能资源非常丰富，每年农村秸秆量约6亿吨，大约3亿吨可作为燃料使用，折合约1.5亿吨标准煤。林业废弃物可作为能源使用的折合约2亿吨标准煤，还有其它一些能源作物、城市生活垃圾等。

生物质气化是利用热化学方法使生物质，例如农作物秸秆、锯末等与气化剂(空气、氧气、水蒸气等)在高温下发生化学反应将生物质中的有机物转变为可燃气体的过程。生物质气化技术是生物质利用过程中热效率最高的过程，在1992年世界第15次能源大会上，确定生物质气化技术作为优先开发的新能源技术之一。

由于生物质来源相对广泛，不同类型的生物质，如林业废弃物、农业废弃物和城市垃圾等气化原料组成并不相同。如何有针对性地利用这种可再生的绿色资源，最大限度地得到生物质气化气将是生物质利用经济性的基础。气化炉是生物质气化的关键设备，现有生物质气化装置有固定床气化炉和流化床气化炉，而加压流化床气化炉是生物质气化技术的发展趋势，它不仅具有流化床气化炉的温度均匀，传热传质快，易于放大的特点，而且提高气化炉的操作压力可以降低压缩动力消耗，减少设备尺寸，降低氧耗，提高碳转化率。

但是，现有加压流化床气化炉大部分都是针对煤粉颗粒气化来设计的，因而其进料装置适合于密度较大、流动性好的煤粉颗粒，而对于质量轻、密度小、休止角大、流动性差的生物质物料难以实现在加压条件下稳定进料。因而现有生物质加压气化装置及其方法存在送料不均匀，气化过程不稳定的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种加压流化床气化炉及其操作方法，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种加压流化床气化炉，包括：反应器、生物质进料器、惰性气体输送气源、空气平衡气源及水蒸气发生器；所述反应器分别通过管道与所述生物质进料器和所述水蒸气发生器连接、用于将通过所述生物质进料器输入的所述生物质粉料和所述水蒸气发生器输入的水蒸气混合加热生成可燃气体；

所述生物质进料器包括：带有不导磁的顶盖的密封料斗、搅拌装置以及螺旋进料装置；一根通过所述顶盖的中心孔垂直伸入所述密封料斗内部的空气管道连接所述空气平衡气源；所述密封料斗下部的出料口连接所述螺旋进料装置的进料口；生物质粉料通过所述螺旋进料装置的出料口连接的出料管道经由惰性气体输送管道中的惰性气体输送至所述反应器；

所述搅拌装置包括：电机、外磁转子、内磁转子以及两根对称形状的搅拌棒；所述外磁转子将伸入所述顶盖的中心孔的空气管道作为转轴并设置于所述顶盖的外侧；所述内磁转子对应于所述外磁转子、同样将所述空气管道作为转轴并设置于所述顶盖的内侧；所述不导磁的顶盖将所述外磁转子和所述内磁转子相互隔绝；所述电机通过皮带驱动所述外磁转子，从而带动所述内磁转子转动，进而驱动与所述内磁转子连接的所述两根搅拌棒转动；

所述螺旋进料装置包括：螺杆、壳体、螺杆侧内磁转子、三相异步电动机侧外磁转子以及三相异步电动机；所述螺杆侧内磁转子设置于所述壳体不导磁的盖体的内侧，并与所述螺杆固定连接；所述三相异步电动机侧外磁转子设置于所述盖体的外侧，并与所述三相异步电动机的转轴固定连接；所述不导磁的盖体将所述螺杆侧内磁转子和所述三相异步电动机侧外磁转子相互隔绝；所述三相异步电动机侧外磁转子在所述三相异步电动机的驱动下转动，从而带动所述螺杆侧内磁转子转动，进而驱动所述螺杆在所述壳体中转动；所述螺杆末端设置于所述螺旋进料装置的出料口处、并设置有多个锥形分布的搅拌针。

优选地，所述两根对称形状的搅拌棒均具有多个弯折以及刮壁直立段。

另外，本发明还提供了一种如上所述的加压流化床气化炉的操作方法，包括如下步骤：

打开所述密封料斗的所述顶盖，将经过粉碎、筛分、干燥的所述生物质粉料并放入密封料斗中；

盖上所述顶盖，将所述密封料斗密封；

打开所述惰性气体输送气源，向所述密封料斗输送惰性气体，并确保所述加压流化床气化炉各部分不漏气；

使所述水蒸气发生器开始工作；