[发明专利]脉冲下吸式固定床高温气化炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲下吸式固定床高温气化炉，属于热能工程领域。

背景技术

目前，生物质、城市生活垃圾和医疗垃圾等固体废物的有效利用可以缓解环境问题和能源问题。热解气化技术在对固体废物资源化处理方面有着较大的优势，尤其在高热值固体废物（包括城市生活垃圾、医疗垃圾）方面同时具备资源化、减量化和无害化等优势。下吸式气化炉的喉口延长了气相停留时间，使焦油在高温区裂解，生成的气体中焦油含量比较少，同时物料中的水分参加反应，使产品气中H₂含量增加，但气化过程中物料流动性较差，很容易发生物料架桥，使气化过程不稳定。一般的下吸式固定床气化炉蒸汽气化过程中，由于没有氧化反应提供热量，需要提供外加热源或者以蒸汽作为热载体，若以蒸汽作为热载体，往往带入的热量满足不了气化过程所需热量，有时需要配入一些氧气，以提供反应热量。另外，采用固定床气化炉时，固体料层常出现搭桥现象，需定时对内部的料层进行拨火操作，导致额外的人员利用。本发明针对传统下吸式固定床气化炉的这些缺点，提出本发明专利脉冲下吸式固定床高温气化炉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够增强气化过程中物料的流动性，提高气化过程的稳定性，降低焦油含量，增强气化强度，使的产品气中H₂含量达50%的脉冲下吸式固定床高温气化炉。

技术解决方案：

本发明包括气化炉炉体，气化炉炉体上设有脉冲气进气通道、高温蒸汽进气通道和产品气出气通道，气化炉炉体的喉口处对称设有高温蒸汽进气通道，所述高温蒸汽进气通道上方设有脉冲气进气通道，气化炉炉体下部设有产品气出气通道。

进一步：脉冲气进气通道位于气化炉喉口上半部分，采用两侧对称布置，脉冲气进气通道的进气口位于喉口上部倾斜面上，该倾斜面与气化炉炉体轴线呈45度夹角，脉冲气进气通道的进气口与该倾斜面呈90度直角，根据物料的不同，脉冲气以固定的间隔时间喷入气化炉内，所输送的脉冲气可以是空气、氧气、400℃-1000℃的高温烟气及600℃-1000℃的高温蒸汽。

进一步：高温蒸汽进气通道位于气化炉喉口处，采用两侧对称布置，对称设置的高温蒸汽进气通道的蒸汽进口与气化炉炉体法向呈15度的角度喷入气化炉内。

进一步：气化炉炉体外部与喉口相对应位置处设有高温蒸汽制备装置，高温蒸汽制备装置包括：加热腔体和螺旋管，加热腔体内壁上下侧设有硅碳棒，螺旋管位于加热腔体中间，螺旋管一端与低温蒸汽管连接，另一端与高温蒸汽进气通道连接。

进一步：气化炉炉体内径分为四个部分：一是连接给料装置的部分，其内径最大；二是喉口部分，其内径最小；三是接近喉口位置的反应区，内径介于前面两者之间；四是接近产品气出气通道的炉体，其内径与连接给料装置部分的炉体内径一致。

进一步：炉体内壁采用高热钢，外壁为耐火砖，并在耐火砖中靠近炉体内壁的地方嵌入硅碳棒。

进一步：炉体底部设有可升降炉排，升降炉排包括升降架和炉排，升降架上放置炉排。

本发明通过向气化炉内喷入脉冲气（氧气，或400℃-1000℃的高温烟气，或空气），不仅可以满足炉内反应所需热量，而且能够满足料层拨火要求，解决了固定床气化炉气化过程中存在的问题。此外，本气化炉对原料的适应性广，可对生物质、城市垃圾和医疗垃圾等固体废物进行气化，通过在炉体喉部通入高温蒸汽，实现了固体废弃物无害化、减量化和资源化处理，产生出富含氢气的燃气，达到最大化回收废弃物潜在能量的目的。本发明所解决的技术问题主要包括：（1）采用脉冲气进行拨火，避免了机械拨火方式造成的系统复杂、维修困难等问题（如专利CN101198676A采用的搅拌方式）；（2）脉冲气（氧气，或400℃-1000℃的高温烟气，或空气）与碳发生反应放出热量，可实现部分热量的补充；（3）焚烧法所带来二噁英、氮氧化物等危险气体的排放问题；（4）固体废物填埋、堆肥等处理方法中存在的减容问题；（5）热解气化过程中产生的焦油问题。

本技术的优点主要有以下几个方面：

（1）脉冲下吸式固定床高温气化炉采用高温蒸汽与氧气（或400℃-1000℃的高温烟气，或空气）联合气化的方法，具有反应过程温度高，焦油含量少，燃气品质高，富含氢气等特点。避免了低温蒸汽气化过程中焦油含量大的缺点，以及采用空气作为气化剂时产生的产品气品质差的缺点。同时，反应中部分氧化反应可提供气化反应所需的热量，比低温蒸汽气化反应耗能低。

（2）本发明所采用的方法解决了传统高温蒸汽制备过程能耗大、换热效率低、蒸汽温度较低等缺点，极大地降低了能源消耗。