[发明专利]一种生物质致密成型颗粒高效炭气化综合热解设备

说明书

技术领域：

本发明属于生物质能利用技术领域，特别涉及生物质成型颗粒炭气化的装置。

背景技术：

针对目前的能源及环境现状，固体能源的气化以其运输方便、安全性好、利用率高等诸多优点被广泛推广，尤以煤炭的气化为典型。但对目前成熟的煤炭气化方法，无论是常压固定床还是加压固定床，由于干馏成分的存在，煤气中含有焦油、笨、酚等成分，净化难度大，且在煤种的选用上需要使用块煤，煤种选择范围窄、经济性差；流化床技术目前还存在较多的不确定因素，加之不能完全消除污染，目前还不能确认是否适合未来发展的方向；而气流化床技术虽说具有效率高、污染小、可以使用末煤气化的特点，但是气流化技术一般都是高温高压气化，有系统投资大，运行费用高，有较高热量损失的缺点。加之煤炭资源的不可再生性，生物质能源应运而生。生物质直接气化是开发生物质能的一个重要方向，但热解气中焦油含量高是生物质气化过程中遇到的主要问题。此外，秸秆在气化过程中，只将部分原料进行气化利用，而未气化的含有可燃性成分的固体物当作废物进行处理，秸秆不能得到完全利用；其次，大型的秸秆气化站管理、运行成本高，难以广泛推广；而且现有的秸秆气化集中供气站存在产气质量差、热值较低等缺点。

发明内容：

为了克服目前上述问题，本发明利用煤炭气化的思想及其先进技术，改变现有的生物质能的利用方式，设计一种生物质致密成型颗粒高效炭气化综合热解设备，主要有炭化室和炭气化室两部分组成。炉体外面设有钢板密封，生物质炭化反应室和生物质炭的气化反应室上部均设有密封装置，以防止气化产物的泄漏。矩形炭化室和炭气化室四周设置两组蓄热回收系统，两者之间用耐火材料隔开，换向周期为1分钟，一组蓄热室热回收系统用于生物质成型颗粒炭化产气和炭气化气体的显热回收，并将水加热形成的高温水蒸气作为炭化和气化的唯一气化剂，另一组用于燃烧室的烟气余热回收。

使用时，先将成型颗粒从生物质致密成型颗粒入口加入到生物质炭化反应室中。炭化室中间设有转动套管，在转动套管的上部设有转动齿轮，在转动套管的下部设有布料辊，转动套管内部设有转动轴，由下部的支撑轴套支撑，转动轴下部连接有刮炭刀，刮炭刀下部设有托料板，炉下设有锥形卸炭斗，卸炭斗下部由卸料阀与外部输料绞龙装置连接。炭化产物经外部输料绞龙装置输送到生物质炭进料口以完成生物质炭的二级气化。气化产物经气化产物出口、炉外产气排出管道、换向阀，并经引风机引出，产气的显热被回收，其热量用于将进水管道中的水加热成高温的水蒸气作为气化剂，并提供炭气化时部分热量。气化后的灰渣由底部的排灰口排出。

矩形生物质炭化反应室上设有炭化产气出口，与燃烧室相通，使挥发份和焦油在高温燃烧室中进行裂解，裂解产物连同炭化产气可作为部分燃料实现对资源的有效利用。

矩形生物质炭的气化反应室两侧各设有燃烧室，每侧燃烧室下面设有一对余热回收蓄热体，并与炉外管道、换向阀连接。通过换向阀的周期动作将蓄热室交替置为燃烧或余热回收状态，用于烟气余热回收及预热空气、炭化气。蓄热室上部为燃烧室，空气及炭化气经余热回收蓄热体后被预热到400℃左右，然后进入燃烧室中燃烧，废弃经同侧相邻并处于排烟状态的余热回收蓄热体排出炉外，烟气余热被余热回收蓄热体回收。燃烧室中产生的热量通过耐火材料加热生物质炭的气化反应室完成高转化率的气化反应。

矩形生物质炭化反应室和生物质炭的气化反应室两侧设置三个蓄热式显热回收室，显热回收室与矩形炭化室和气化室用耐火材料隔开。显热回收室中填充陶瓷球蓄热体，蓄热体下部各有一个进水管道和气化产物出口，并分别与炉外的换向阀连接。当一侧的显热回收室处于蒸汽加热状态时，此侧的气化产物出口处于关闭状态，进水管道处于打开状态。水经过进水管道进入显热回收室中被气化为水蒸气向上流动，经炭化产气出口和生物质气出口分别进入生物质炭化反应室和生物质炭的气化反应室中作为炭化剂和气化剂。通过换向阀使两个显热回收室轮番做产气排出和蒸汽加热状态，每1分钟转换一次。三个显热回收室除回收显热、将水加热成高温水蒸气外，还具有除尘以及清除炭化焦油的功能，其下部采用水封方式，以防止气体泄漏。陶瓷球蓄热体可从下部排出，经清洗后重复使用。