[发明专利]一种利用生物质制备合成气的装置

权利要求书

1.一种利用生物质制备合成气的装置，其特征在于，该装置包括设置在中心的热解室（1）以及套设在所述热解室（1）外部的换热室（4）和分级气化室（2），所述热解室（1）的顶端设置有生物质进料口（11）和挥发分出口（12），其底端设置有固体产物出口（14），并且该固体产物出口（14）位于所述分级气化室（2）的内部，用于向所述分级气化室（2）提供生物炭；

所述换热室（4）的上方设置有合成气出口（41），同时该换热室（4）的下方通过气固分离器（3）与分级气化室（2）连接，以将生物质气化产生的合成气送入所述换热室（4）并为所述热解室（1）提供热量；

所述分级气化室（2）的两侧与气体混合器（6）连接，同时该分级气化室（2）的下方设置有切向布风器（5），所述气体混合器（6）与分级气化室（2）连接的位置位于所述固体产物出口（14）的上方，以将所述分级气化室（2）由上至下分为重整区和初步气化区，所述切向布风器（5）在所述初步气化区形成旋转气流，以流化所述生物炭并进行初步气化，该切向布风器（5）包括圆环形的布风板（51）以及布置在所述布风板（51）上的空气喷嘴（52），所述空气喷嘴（52）与布风板（51）的夹角为35°～45°，并利用下式确定空气喷嘴（52）与布风板（51）的夹角，

式中，为空气喷嘴与布风板的夹角，为生物质的水分，单位为%；所述气体混合器（6）的入口分别与挥发分和水蒸气连接，以对所述生物炭进行二次气化并催化挥发分重整。

2.如权利要求1所述的利用生物质制备合成气的装置，其特征在于，所述空气喷嘴（52）的数量为4个～6个。

3.如权利要求1所述的利用生物质制备合成气的装置，其特征在于，所述气体混合器（6）的数量为2个～4个，所述气体混合器（6）的出气口与水平面夹角为-20°～20°，并利用下式确定气体混合器的出气口与水平面夹角，

式中，为气体混合器的出气口与水平面夹角，为生物质的灰分，单位为%。

4.如权利要求1所述的利用生物质制备合成气的装置，其特征在于，所述气体混合器（6）沿气体流动方向由前至后依次为水蒸气喷嘴（61）、混合区（62）和扩压区（63），同时该混合区（62）的上方还设置有挥发分入口（64），用于将挥发分送入分级气化室（2），所述水蒸气喷嘴（61）与混合区（62）的直径比为1:2～1:4，所述混合区（62）与扩压区（63）的直径比为3:5～4:5。

5.如权利要求1所述的利用生物质制备合成气的装置，其特征在于，所述热解室（1）的高径比为6:1～12:1；所述热解室（1）与分级气化室（2）的横截面积比为1:10～1:4。

6.如权利要求1所述的利用生物质制备合成气的装置，其特征在于，所述热解室（1）的固体产物出口（14）正下方设有锥形挡板（15），用于保证所述生物炭匀速进入分级气化室（2），同时避免合成气回灌热解室（1）。

7.如权利要求6所述的利用生物质制备合成气的装置，其特征在于，所述锥形挡板（15）的锥角为90°～150°；所述锥形挡板（15）与固体产物出口（14）的距离为20mm～50mm。

8.如权利要求1所述的利用生物质制备合成气的装置，其特征在于，所述利用生物质制备合成气的装置还包括余热利用单元，该余热利用单元包括第一换热器（7）和第二换热器（8），所述第一换热器（7）的第一灰渣进口（71）与气固分离器（3）的固体出口连接，同时该第一换热器（7）还设置有进水口（73）和水蒸气出口（74），以利用灰渣的余热加热水进而产生水蒸气；所述第二换热器（8）的第二灰渣进口（81）与第一换热器的第一灰渣出口（72）连接，并且该第二换热器（8）设置有冷空气进口（83）和热空气出口（84），以利用灰渣的余热加热空气。

9.如权利要求1～8任一项所述的利用生物质制备合成气的装置，其特征在于，所述热解室（1）的温度控制在200℃～600℃，所述初步气化区的温度控制在850℃～950℃，所述重整区的温度控制在750℃～850℃。