[发明专利]两段式生物质旋风高温热解气化炉

说明书

技术领域

本发明涉及到生物质气化炉，具体为两段式生物质旋风高温热解气化炉。

背景技术

在生物质能源的利用技术中，生物质热解气化技术是一种通过热化学反应将固态生物质转换为气体燃料的过程，其气体产物既可以用于发电、供气，也可以用于集中供热。但是传统的气化技术存在着燃气中焦油含量高、废水难于处理等问题，特别是焦油含量高更是目前生物质气化技术面临的主要问题。由于现有的生物质气化技术采用使部分生物质物料低氧燃烧，然后利用其烟气具有的热量和剩余氧气对其余生物质物料进行热解和气化的方法，将产生大量的焦油，无论是用于发电或供气，都存在焦油问题。焦油会堵塞管路、火花塞或燃气孔、污染气缸，使发电与供气无法正常运行，造成设备清理和维修工作大大增加运行成本，严重地阻碍了生物质热解气化技术的推广应用。

为了去除焦油，目前大多数生物质气化工艺不得不采用水洗来去除生物质气中的焦油，因此，在生物质气化过程中所生成的焦油、NO_x、SO₂、NH₃等成分几乎全部转移到其净化工业所产生的污水中，污水成分复杂(包含100种以上的有机成分)，其中各种污染物的浓度非常高，很难有效处理，会造成严重的二次污染，这是目前生物质气化发电技术和供气技术应用的又一关键问题。另外，生物质气中大量的焦油被水洗过滤掉，一方面要浪费生物质气所携带的热量，另一方面焦油本身的能量也被浪费，极大的减少了生物质气的热值和生物质能的利用率。

解决以上问题的方法就是要大幅减少生物质热解气化过程中的焦油含量。在生物质气化工程中，解决焦油最彻底的方法是在生物质气化过程中利用高温(1600℃以上)提高焦油热解气化的转化率，将焦油热解成沸点低于常温的气体，同时也提高了生物质气的热值。这将对生物质能源的有效利用、改善我国的能源结构和生态环境产生积极的推动作用。

发明内容

本发明的目的是提供可实现生物质高温热解气化工艺的两段式生物质旋风高温热解气化炉，用来大幅度降低所生产的生物质气中焦油的含量，彻底解决原有生物质气化工艺存在的生物质气焦油含量过高的问题。

本发明的技术方案是：两段式生物质旋风高温热解气化炉包括上段圆筒和锥筒上下结合形式的旋风高温热解气化室，下段水蒸气喷淋热解气化室。在其上部设置有生物质物料仓和螺旋给料机，在其下部设置灰渣箱。旋风热解气化室的周向设置了两个气体燃料高速燃烧器，在旋风热解气化室上部设置有垂直的并与其同轴的生物质气排出管，其出口位于旋风热解气化室的外部，水平设置。运行时，设置在旋风热解气化室周向的气体燃料高速燃烧器将燃烧后产生的高温厌氧烟气以高速射流的形式切向喷入旋风高温热解气化室，形成强烈的旋风涡旋。同时，在生物质物料仓内存放的生物质物料经螺旋给料机，落入旋风热解气化室，与高温烟气混合、加热、发生热解，其中的固定碳被气化，产生生物质气，并经生物质气排出管排出。生物质气经换热器将给水加热为水蒸气。水蒸气经文丘里管进入水蒸气喷淋热解气化室，将旋风热解气化室热解气化后形成的残炭进一步气化热解，最后形成的灰渣排入灰渣箱。

其进一步特征在于：在旋风热解气化室顶部设置有垂直的并与其同轴的生物质气排出管，这样设置不仅会使生物质物料能够有足够的时间完成热解气化过程，而且还可以使排出的生物质气的飞灰含量降至最低。另外，如果生物质气排出管不深入到旋风热解气化室内部，则气体燃料高速燃烧器出口轴线要与旋风热解气化室水平方向成20～30度夹角，使烟气进入旋风热解气化室后向斜下方做切向运动，既保证烟气与生物质物料的充分混合，又保证生物质物料在旋风热解气化室内停留足够长的时间；如果生物质气排出管深入到旋风热解气化室内部，则气体燃料高速燃烧器出口轴线与旋风热解气化室水平方向夹角可以减小，甚至为0度。以上这些设置使得落入旋风热解气化室内的生物质物料能够被强烈旋风涡旋的高温烟气迅速混合并充分的热解气化。

两段式生物质旋风高温热解气化炉上下两段以缩口的形式连接，相当于文丘里管的作用，保证了生物质经上段旋风热解气化室后进入下段水蒸气喷淋热解气化室时仍有较高的气速，有利于生物质与水蒸气的混合和气化热解。

附图说明

图1为本发明两段式生物质旋风高温热解气化炉的示意图。

附图标记：1、生物质物料仓；2、电机；3、螺旋给料机；4、气体燃料高速燃烧器；5、气体燃料高速燃烧器；6、旋风热解气化室；7、水蒸气喷淋热解气化室；8、灰渣箱；9、生物质气排出管；10、换热器；11、给水泵；12、文丘里管。

具体实施方式