[发明专利]内燃加热旋叶式生物质气化炉

说明书

技术领域

本发明涉及气化装置，更具体地说是以生物质为原料的气化炉。

背景技术

生物质包括林业物质、农业废弃物、城市垃圾和畜禽粪便等。生物质是一种可再生能源，储量丰富，作为替代能源利用，可实现CO₂零排放，且其中S、N含量低，大大减轻温室效应和环境污染。生物质气化是在一定热化学条件下，将生物质转化为主要由一氧化碳、氢气和低分子组成的可燃气。影响生物质气化效果的因素有生物质种类及其预处理、生物质进料速度与气化剂供给速率，反应器内的温度和压力等。

目前，生物质气化技术和燃气利用过程主要存在的问题一是燃气热值较低，由于生物质气化过程中直接引入较多的空气，导致燃气中含氮量超过55％，燃气的热值一般低于7000KJ/m3；二是气化过程产生的焦油较多，由于气化过程引入较多的冷空气，气化炉内温度不够高，导致焦油产率较高，不仅影响气化炉的正常工作和燃气的输送、储存和利用，而且浪费大量的能源和资源。

针对燃气中含有较多焦油的问题，目前的解决方法有两种：一是水洗处理，将燃气中的焦油转移到水溶液中去，这种方法虽然简单，燃气净化效率也较高，但是会产生大量含焦油废水，该类废水处理难度大、成本高，造成二次污染，而且会影响气化系统的高效运转，最终导致燃气成本较高，不利于生物质能源的利用和推广；二是催化裂解，在催化剂的作用下，将焦油裂解为低分子燃气，不仅解决了焦油的危害问题，而且可以提高燃气热值，不产生二次污染。

焦油的催化裂解，无二次污染、可提高生物质气化率和燃气热值，但目前的焦油催化裂解技术仍存在焦油裂解率低、催化剂容易积碳失活、裂解装置复杂、裂解系统本身易粘附焦油等不足，实际使用效果较差。焦油的催化裂解效率与温度有关，温度越高，焦油裂解效率越高，而目前的催化裂解方式要么是燃气通过冷的催化剂床层，催化裂解效率低，要么是通过外加热来提高催化剂床层的温度，能耗增加。

近年来，生物质气化技术得到很快的发展，多种形式的气化炉被开发出来，这些气化炉大体上可分为固定床气化炉和流化床气化炉两类。固定床气化炉进一步又可分为下吸式、上吸式、横吸式和开心式几种。下吸式气化炉在微负压下运行，对密封要求不高，产出可燃气热值高、焦油含量少，但是可燃气中灰分多，且可燃气出炉温度高。上吸式气化炉在微正压下运行，对密封要求高，可燃气中焦油含量高。流化床气化炉，炉内温度高而且恒定，焦油在高温下裂解生成气体，燃气中焦油比较少，但出炉的燃气中含有较多的灰分，并且流化床气化炉结构比较复杂，设备投资大，大型气化设备较多。

 

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种内燃加热旋叶式生物质气化炉，提高生物质气化效率和燃气热值，降低焦油的产率，避免二次污染，降低了生物质气化成本，适用于各种生物质原料生产可燃气。

本发明内燃加热旋叶式生物质气化炉的结构特点是：

炉体的侧壁设置为夹套结构，夹套由内到外依次为气化层、气化层壁、热废气层、热废气层壁、燃气层、燃气层壁和保温层；在气化层壁上设置轨道；在炉体的中心面下方同一高度处设置两水平内燃旋转管道，在两内燃旋转管道内部沿其壁的圆周交替设置多个叶缝板，叶缝板的缝隙与内燃旋转管道内部不相通，在叶缝板的缝隙内设置叶片，叶片外伸端与轨道连接；内燃旋转管道两端同心连接两旋转支撑管道，在两旋转支撑管道内分别设置内燃进气管道和内燃出气管道；在炉体的上方设置进料斗，进料斗与气化层相通，在炉体的底部承接有锥状炉底，锥状炉底与气化层相通，排渣口位于锥底口；燃气自炉内引出的气流通道为：以位于气化层的底部引向燃气层，燃气输出口位于燃气层壁的上部，炉外连接在燃气输出口上输气管道通过引风机接至储气柜。

本发明内燃加热旋叶式生物质气化炉的结构特点也在于：

在热废气层壁上分别设置热废气回流管道和废气排出管道，热废气回流管道接至内燃出气管道，废气排出管道的出口引伸至炉体外部。

两内燃旋转管道是由传动机构驱动的可转动件。

在内燃进气管道内部设置燃气管道，燃气管道自内燃进气管道入口接至燃气源。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明以内燃旋转管道为燃烧加热室，通过燃气在内燃旋转管道内燃烧为管外生物质气化加热，并利用热废气的回流为气化加热，采用管壁和侧壁传热物料加热速率高，充分利用燃烧热能和废气热能，保持较高的炉膛温度，有效避免了燃烧后的空气中的氮气混入炉内，提高生物质气化效率和燃气热值，大大降低焦油产率、燃气净化难度和净化成本，节约能源；