[发明专利]烟草废弃物气化炉

说明书

本发明涉及烟草废弃物气化炉。烟草废弃物气化炉包括外炉体和内炉体，外炉体与内炉体之间形成燃烧室，燃烧室供通入其内的燃料燃烧以产生热量；外炉体的顶部设有烟气出口，烟气出口供燃料燃烧产生的烟气排出燃烧室；内炉体内的空间形成气化室，气化室顶部设有烟草废弃物加料口和可燃气体排出口；内炉体的底部设有水蒸气进口和气化室排渣口，水蒸气进口供作为气化剂的水蒸气进入气化室，气化室排渣口用于烟草废弃物气化后排渣；所述内炉体由导热材料制成，用于将燃烧室产生的热量传递到气化室中，为烟草废弃物的吸热气化提供热量。上述烟草废弃物气化炉能够适应烟草废弃物复杂的原料组分。

技术领域

本发明涉及烟草废弃物气化炉。

背景技术

烟草废弃物是指未能用于制烟的烟草组成部分，包括烟茎、无法进行卷烟加工的低等级或者等外级烟叶、烟草植株的上部烟叶、烟花、烟种、叶脉、腋芽、卷烟企业积存的烟末、烟根、根出条等。据统计2012年我国烟草种植面积约为2118万亩，每年约有156.73万吨烟草废物产生，烟草废弃物既不适宜直接作燃料，也不适宜直接还田作肥料，大量烟杆被丢弃或焚烧掉，严重污染大气环境。如何及时合理的处理这些废弃物已经成为迫切需要研究解决的问题。

烟草废弃物各组成部分化学组成随烟草种类不同有很大变动，典型的化学组成为综纤维素、木素、聚戊糖、果胶、苯-醇溶出物和灰分，综纤维素、木素、聚戊糖为主要组分，综纤维素含量最高。烟草废弃物己经检测出的化学物超过1000多类，主要包括各种烃、芳香烃、醛、醌、酯、生物碱、色素、类异戊二烯衍生物、氨基酸和蛋白类等十几大类物质。进一步细分，鉴定出包括植物碱、有机酸、蛋白质、淀粉、甘油三脂、果胶、纤维素等3000多种化合物。目前，烟草废弃物主要用于提取果胶、烟碱和烟酸等。复杂的化学组分使得目前的处理方式工艺繁琐、设备复杂，且对烟草废弃物很难做到全面综合利用，从而限制了技术的大规模应用。

烟草废弃物本质上属于生物质资源的一种，主要有C、H、O、N元素及无机灰分等组成，因此现有的生物质热化学利用技术可以用于处理烟草废弃物。生物质气化是在一定的热力学条件下，将组成生物质的碳氢化合物转化为含一氧化碳和氢气等可燃气体的过程。将生物质气化技术用于烟草废弃物处理，在高温的条件下将烟草废弃物的主要元素转变为较方便使用的气态可燃物，可实现烟对草废弃物的综合利用。

气化技术有多种分类，目前大体的分类有两种，一种是按气化剂分类，另一种是按设备运行方式分类。按气化剂不同可分为空气气化、氧气气化、水蒸气气化、氢气气化等。空气气化是以空气为气化剂的气化过程。空气中的氧与生物质的可燃组分发生不完全氧化反应，放出热量，为气化提供反应所需要的热量。由于空气的易获得性，所以空气气化是最简单、经济的一种气化形式。但是空气中含有大量的氮气不参与反应，稀释了生成气中可燃气体组分的含量，因而可燃气体的热值较低，属于低热值气体。氧气气化是以氧气为气化剂的气化过程。氧气气化的气化原理与空气气化相同，由于没有氮气存在，所以反应温度比较高，反应速率比较快，反应器所需要的容积也比较小，生成气属于中热值气体。但是，采用氧气气化需要制氧机，因此设备和运行成本较高。水蒸气气化是指水蒸气在高温下与生物质发生反应，它不仅包括水蒸气和碳的还原反应，也包含CO与水蒸气的变换反应和甲烷化反应等。采用水蒸气气化生成气中氢气和甲烷的含量比较高，属于中热值气体。但是，采用水蒸气气化的反应过程为吸热反应，因此需要热量的输入。氢气气化是使氢气同炽热的炭及水蒸气发生反应生成大量甲烷的过程，生成气属于高热值气体。但是，采用氢气气化反应条件苛刻，因此此项技术不常用。

按设备运行方式可分为固定床气化、流化床气化两种。固定床气化炉最大的优点是制造简单、成本低、运动部件少操作简单，主要缺点是气化过程难于控制，物料在炉内容易搭桥并形成空腔。固定床可分为下吸式、上吸式、横吸式和开心式几种。流化床气化炉具有气、固接触混合均匀的优点，是唯一可在恒温床上反应的气化炉。流化介质一般选用惰性材料（如砂子）或非惰性材料（石灰或催化剂），可增加传热效率及促进气化反应。流化床气化炉可适合水分含量大、成分复杂、热值低、着火困难的生物质原料，原料适应性广，可大规模、高效利用。按气化炉结构和气化过程，可将流化床气化炉分为单流化床、循环流化床和双流化床几种。