[实用新型]流化床制备高热值生物质燃气供热于工业窑炉的工艺系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种生物质气化及工业窑炉供热领域，尤其涉及流化床制备高热值生物质燃气供热于工业窑炉的工艺系统。

背景技术

随着化石能源的大量使用带来的环境问题的日益严重，可再生能源的开发利用广泛开展。生物质能作为一种可再生的清洁能源，灰、氮、硫含量低，作为燃料燃烧时硫化物、氮氧化物、烟尘少，并可实现二氧化碳零排放，越来越受到重视。生物质气化技术是将固态生物质转换为生物质燃气的一种技术，生物质燃气相比于生物质，主要优点是生物质燃气的利用效率更高、用途广泛。在工业应用中可用于供热、发电以及合成化学制品等。

目前，生物质气化时，主要采用自供热模式，通过气化剂空气与生物质原料在氧化区的放热反应提供整个生物质气化反应所需的热量。空气与生物质原料放热反应的热化学方程式包括：

C(s)+O₂(g)→CO₂(g) △H＝-408.177kJ/mol；

2C(s)+O₂(g)→2CO(g) △H＝-246.034kJ/mol。

以空气作为气化剂时不可避免地带入了N₂，导致生物质燃气N₂含量高达50％，燃气热值偏低，约为1200kCal/Nm³，达不到一些需要高温的应用的要求。例如，工业窑炉对燃料的燃烧温度一般要求1300℃以上，而目前生产的生物质燃气燃烧温度为1050℃～1150℃，无法达到工业窑炉部分区段和时段的温度要求，在应用过程中会延长工业窑炉的工作时间，降低生产总量。

减少生物质燃气中N₂的含量，提升生物质燃气的热值，可以有效的扩宽生物质燃气的应用范围。现有技术中，为了满足高温应用例如工业窑炉、有色金属冶炼反射炉应用的要求，可以采用以富氧空气作为气化剂的工艺，但燃气的制备系统需要增加富氧控制制备装置，例如变压吸附技术工艺装置或膜吸附技术工艺装置，使生物质燃气制备系统复杂化，生产成本提高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了流化床制备高热值生物质燃气供热于工业窑炉的工艺系统，其能够以空气作为气化剂制备高热值生物质燃气，无需使用富氧空气；以其他方式为生物质气化系统提供部分热量，一定程度上减少空气与生物质原料反应放热，显著地减少空气的用量，提高生物质燃气的热值；满足工业窑炉的供热要求。

本实用新型采用的技术方案是：

提供流化床制备高热值生物质燃气供热于工业窑炉的工艺系统，包括燃气制备系统和工业窑炉供热系统；

其中燃气制备系统包括流化床气化装置、旋风分离器和绝热燃烧装置；

所述流化床气化装置由下至上依次设有燃气风室、燃气布风板、进料口和返料口、气化剂风室、烟气换热管、第一燃气出口；

所述旋风分离器上端一侧设有切向的进气口，所述进气口与所述第一燃气出口连接；

所述旋风分离器上端中间设有第二燃气出口，所述第二燃气出口连接有第一燃气支管、第二燃气支管和第三燃气支管；所述第一燃气支管与所述燃气风室连接；

所述旋风分离器下端设有出料口，所述出料口与所述返料口之间通过返料管连接；

所述绝热燃烧装置设有第一燃烧器和燃烧室，所述第一燃烧器与所述第二燃气支管连接，所述第一燃烧器还连接有助燃风机；所述燃烧室上设有烟气出口，所述烟气出口与所述烟气换热管连接；

所述工业窑炉供热系统包括工业窑炉，所述工业窑炉上设有第二燃烧器，所述第二燃烧器与所述第三燃气支管连接。

所述流化床气化装置以经过所述旋风分离器、由所述第一燃气支管通入的燃气作为流化气体，以空气为气化剂，以空气与生物质反应的放热以及烟气换热管传热为热源。所述烟气换热管的高温烟气来源于所述的绝热燃烧装置，所述绝热燃烧装置以由第二燃气支管通入的燃气作为燃料。所述工业窑炉以由第三燃气支管通入的燃气作为燃料。

进一步地，所述气化剂风室为环形，位于进料口上方400mm处；所述烟气换热管水平布置，位于气化剂风室上方600mm处。

进一步地，所述燃烧室设有耐火层，耐火层耐温不低于1000℃；所述的烟气换热管耐温不低于1000℃。