專利名稱：一種混合氣化介質的生物質固定床氣化爐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種混合氣化介質的生物質固定床氣化爐。
背景技術：
生物質是十分重要的可再生能源，具有可再生性、低污染性和廣泛分布性等特點。利用生物質作為替代能源，對低碳減排，減少“溫室效應”和改善大氣酸雨環境具有十分重要的意義。生物質氣化系統就是利用生物質在氣化爐中密閉缺氧燃燒，通過干餾熱解及熱化學氧化后產生可燃氣體。目前，生物質氣化爐的所采用的氣化介質比較單一，通常為空氣，導致所產生的可燃氣體的熱值較低。因此，如何提供一種可輸入混合氣化介質的生物質氣化爐，成為了業界需要解決的問題。
發明內容針對現有技術的缺點，本實用新型的目的是提供一種混合氣化介質的生物質固定床氣化爐，其可輸入多種氣化介質形成的混合氣化介質。為了實現上述目的，本實用新型提供了一種混合氣化介質的生物質固定床氣化爐，其包括蒸汽發生器以及縱向設置的爐體，爐體包括錐斗狀尾灰段(含風室)、筒狀反應段；蒸汽發生器為環繞爐體的反應段的夾套，其包括至少一個入口以及至少一個出Π ；反應段的上部側面設有進料口 ；尾灰段和反應段之間設有爐排；尾灰段的底部設有出渣口，尾灰段的側部設有氣化介質入口 ；該氣化介質入口通過管道連接至蒸汽發生器的至少一個出口。本實用新型中，反應段的上部側面設有進料口，生物質燃料通過該進料口從爐外輸送至爐內進行反應，該進料口設置于隔板的下方。本實用新型中氣化介質入口可輸入至少兩種氣化介質形成的混合氣化介質，例如空氣和蒸汽發生器所產生的水蒸氣形成的混合氣化介質；又如，富氧氣體、空氣、水蒸氣三者形成的混合氣化介質，以提高所產生的可燃氣體的熱值。根據本實用新型另一具體實施方式
，爐體進一步包括除焦油段；爐體自下至上依次為錐斗狀尾灰段、筒狀反應段、除焦油段；除焦油段的頂部設有燃氣出口 ；反應段和除焦油段之間設有隔板，隔板上設有用于與反應段相通的燃氣入口 ；除焦油段內設有除焦油裝置，除焦油裝置包括冷凝筒，冷凝筒包括兩端開口的筒狀殼體，筒狀殼體的下端開口連接于隔板上的燃氣入口 ；除焦油段的爐壁、隔板、除焦油裝置的外殼三者形成燃氣無法進入的空間；
筒狀殼體內設有多條冷卻管形成的管束，該多條冷卻管豎直懸掛且間隔設置，筒狀殼體的上端開口連接燃氣管道，燃氣管道連接至燃氣出口。本方案中，由于進料有可能被焦油黏住，因而其優選為連續進料裝置例如螺旋輸送機。本方案中，反應段內所產生的燃氣通過隔板上的燃氣入口進入冷凝筒的筒狀殼體內，穿過該筒狀殼體到達燃氣管道，然后穿過燃氣管道到達位于爐頂的燃氣出口并輸出。在燃氣穿過筒狀殼體的過程中，由于冷卻管的冷卻作用，燃氣的溫度降低，燃氣內所包含的焦油成分遇冷凝結在冷卻管的外管壁上以及筒狀殼體的內壁上，同時捕捉燃氣中攜帶的灰塵，積累到一定程度后，在自重的作用下，向下流動，最后滴落到爐內料堆。本方案主要通過在爐內設置冷卻空間、并使燃氣通過該冷卻空間來使燃氣與焦油分離。可采用多種制冷方案來實現在爐內設置冷卻空間，例如，可通過制冷壓縮機進行制冷，又如，可通過冷媒(例如水)進行制冷。關于通過冷媒(例如水)進行制冷的方案，將在下文進行詳細描述。本方案中，冷卻管的作用有兩個，一個是制造一定的冷卻空間，另一個是使焦油在冷卻管上附著且凝結。隨氣化爐的燃氣產量及焦油含量而定，冷卻管管束的數目可為幾十根甚至幾百根，例如，該數目可為50-100根。本方案中，冷媒可為各種合適的流體材料，考慮到成本及便于實施的因素，其優選為水。根據本實用新型另一具體實施方式
，冷卻管包括細管和粗管，粗管套在細管之外，細管兩端開口，粗管底端封閉、頂端開口，粗管與細管在底端連通；除焦油裝置進一步包括位于爐體頂部的冷媒容器，冷媒容器的頂部設有冷媒入口，其底部設有多個與冷卻管的細管對應的小孔；筒狀殼體的頂部為上窄下寬的喇叭口，喇叭口的頂部開口連接燃氣管道；冷卻管位于燃氣管道的外圍，其細管的頂端連接與其對應的小孔，冷卻管的下部穿過喇叭口進入冷凝筒的筒狀殼體內，粗管的頂端開口連接于喇叭口上；爐體的除焦油段的爐壁上設有冷媒出口 ； 本方案中，，冷媒通過輸送冷媒的管道從冷媒入口進入冷媒容器，從冷媒容器底部的小孔進入冷卻管的細管向下流動，隨后在細管的底部進入粗管并向上流動，當冷媒到達粗管的頂端開口，其從粗管的頂端開口進入除焦油段的爐壁、隔板、除焦油裝置的外殼三者形成的密閉空間，最終從除焦油段爐壁上的冷媒出口流出爐體。冷媒(例如水)在冷卻管的細管中向下流動，后經粗管向上流動的時候，對燃氣進行冷卻以使焦油析出，同時自身也被加熱，如下文所述，加熱后的冷媒可以進入冷卻裝置進行冷卻，然后重新進入爐內，以實現循環利用，進而減少成本。進入蒸汽發生器的水的來源可為，例如，爐體上冷媒出口的出水、水冷爐排的出水、冷媒冷卻裝置所提供的水等等。該蒸汽發生器利用爐溫，將進入的水加熱為蒸汽，該蒸汽可從位于爐底的氣化介質入口進入爐內參與反應，以提高所產生燃氣的熱值；更重要的是，可利用該蒸汽對冷卻管進行加熱，即當某一除焦油裝置的冷凝筒內被焦油堵塞，可將其關閉，且將其冷媒容器的冷媒入口連接蒸汽管道，從而使蒸汽通過冷卻管，進而使凝結于冷卻管上的焦油受熱而變為流體流下，并從隔板上的燃氣入口返回反應段繼續參加反應，同時完成冷凝筒的自清理。值得注意的是，當采用蒸汽對冷卻管進行加熱，蒸汽在爐內的路徑與冷卻時冷卻水在爐內的路徑相同。[0022]根據本實用新型另一具體實施方式
，除焦油裝置的數目為兩個或兩個以上，相應地，反應段和除焦油段之間的隔板上設有相同數目的燃氣入口，除焦油段的頂部設有相同數目的燃氣出口。通過這樣的設置，爐內的多個除焦油裝置可以輪流使用，當某一除焦油裝置的冷凝筒內被焦油堵塞，可關閉該除焦油裝置，而開啟另一除焦油裝置，被關閉的冷凝筒的冷媒不在循環，通過排空閥排除絕大部分冷媒，該冷凝筒在沒有冷媒冷卻的情況下，會被較高溫度的燃氣加熱，其壁上凝結的焦油在高溫下會融化，并在自重的作用下流下到料堆，這樣就完成了故障冷凝筒的自清理工作。優選地，爐外可設置冷媒冷卻裝置(例如冷卻塔)，冷媒冷卻裝置具有出口和入口，爐體的除焦油段的爐壁上的冷媒出口通過管道連接至所述冷媒冷卻裝置的入口，冷媒容器通過管道連接至冷媒冷卻裝置的出口。加熱后的冷媒通過管道進入該冷媒冷卻裝置進行冷卻，然后重新進入爐內，以實現循環利用，進而減少成本。根據本實用新型另一具體實施方式
，爐排為水冷爐排，該水冷爐排包括多條并行排列的爐排桿，每條爐排桿均為帶有空腔的金屬管，水冷爐排包括用于驅動爐排桿進行旋轉的驅動電機及控速裝置；水冷爐排的出口通過管道連接至蒸汽發生器的入口。該水冷爐排的入口，例如，通過管道連接至冷媒冷卻裝置的出口。另外，每條爐排桿均安裝有可以該爐排桿為旋轉軸進行旋轉的葉片，該葉片均位于氣化爐的爐體內。通過驅動電機帶動爐排桿旋轉，進而帶動爐排桿上的葉片旋轉，可以實現更好的排渣效果，有效地對爐排進行連續主動清渣，防止灰渣在爐排上堆積。具體而言，葉片可為螺旋形、多棱柱形、或者刀片形。根據本實用新型另一具體實施方式
，蒸汽發生器的出口通過管道連接至一個或多個氣化介質入口，即，使水蒸汽參與氣化反應以提高所產生燃氣的熱值。根據本實用新型另一具體實施方式
，蒸汽發生器具有用于通過管道連接至冷媒容器的頂部入口的出口，即采用蒸汽對冷卻管進行加熱。根據本實用新 型另一具體實施方式
，其進一步包括回流燃氣加熱段，該回流燃氣加熱段為環繞爐體的反應段的夾套，且位于蒸汽發生器的上方，其包括燃氣入口以及燃氣出口 ；回流燃氣加熱段的燃氣入口通過管道直接或間接連接至爐體頂部的燃氣出口。其目的是通過爐溫對燃氣進行加熱，以減少熱損失，提高氣化爐的效率。根據本實用新型另一具體實施方式
，其進一步包括啟爐放散管道，該啟爐放散管道連接至位于反應段上部側面的放散口，其作用是在啟爐時打開，以將爐內的煙氣排出。與現有技術相比，本實用新型具備如下有益效果:1、不會對燃氣的生產效率產生影響，也不會對外部環境和循環水造成污染；2、燃氣溫度的降低一部分用于對爐內干燥層燃料的干燥，因此循環水冷卻帶走的熱量較小，在燃氣降溫過程中，大量焦油被回收并再次參與氣化，大大提高了能量利用率，兩者相比，節約的大于冷卻損失的；3、由于燃氣溫度較低，對輔機、儀表及管道等設備的要求也大大降低，節省投資成本；4、蒸汽發生器利用爐溫，將進入的水加熱為蒸汽，該蒸汽可從位于爐底的氣化介質入口進入爐內參與反應，以提高所產生燃氣的熱值。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
圖1是包含實施例1的自除焦油式生物質固定床氣化爐系統的結構示意圖；圖2是實施例1的混合氣化介質的生物質固定床氣化爐的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1如圖1所示，包含本實施例的自除焦油式生物質固定床氣化爐系統，包括混合氣化介質的生物質固定床氣化爐1，以及冷媒冷卻裝置(冷卻塔，圖中未示)、進料裝置2、尾灰輸送裝置3、氣化介質供應裝置4、啟爐放散裝置5、水封閥6、第二級除焦油裝置7、燃氣管道801,802,803ο其中，如圖2所示，本實施例的混合氣化介質的生物質固定床氣化爐I包括縱向設置的爐體以及蒸汽發生器121、回流燃氣加熱段122。爐體自下至上依次為錐斗狀尾灰段
11、筒狀反應段12、除焦油段13。尾灰段11和反應段12之間設有水冷爐排15。除焦油段13的頂部設有兩個燃氣出口 ；尾灰段11的底部設有出渣口，尾灰段11的側部設有氣化介質入口 ；反應段12的上部側面設有進料口。進料裝置2的末端通入進料口，出渣口通向尾灰輸送裝置3 ;水蒸氣和空氣混合之后，由氣化介質供應裝置4通過管道連接至氣化介質入口。啟爐放散裝置5連接至位于反應段12上部側面的放散口。反應段12和除焦油段13之間設有隔板16，隔板16上設有兩個用于與反應段13相通的燃氣入口 ；除焦油段13內設有兩個除焦油裝置14。除焦油裝置14利用水做冷媒，其包括冷媒容器(水盆1401)、多條(例如80條)冷卻管1402形成的管束、冷凝筒1403、燃氣管道1404。其中，水盆1401位于爐體頂部，水盆的頂部設有進水口，其底部設有80個與冷卻管1402的細管對應的小孔。冷卻管1402包括細管和粗管，粗管套在細管之外，細管兩端開口，粗管底端封閉、頂端開口，粗管與細管在底端連通。冷凝筒1403包括兩端開口的筒狀殼體，筒狀殼體的下端開口連接于隔板16上的燃氣入口 ；筒狀殼體的頂部為上窄下寬的喇叭口 1405，喇叭口 1405的頂部開口連接燃氣管道1404 ;燃氣管道1404連接至燃氣出口。除焦油段13的爐壁131、隔板16、除焦油裝置14的外殼三者形成燃氣無法進入的空間。80條冷卻管1402位于燃氣管道1404的外圍，其細管的頂端連接水盆上與其對應的小孔，冷卻管1402的下部穿過喇叭口 1405進入冷凝筒1403的筒狀殼體內，粗管的頂端開口連接于喇叭口 1405上；除焦油段的爐壁131上設有出水口。冷卻塔具有出口和入口，除焦油段的爐壁131上的出水口通過管道連接至冷卻塔的入口，水盆1401通過管道連接至冷卻塔的出口。蒸汽發生器121為環繞爐體的反應段12的夾套，其包括兩個入口以及兩個出口。其入口分別連接水冷爐排、冷卻塔。一個蒸汽發生器出口可連接至水盆1401的進水口，另一個蒸汽發生器 出口連接至一個氣化介質入口。這里需要指出的是，當需要冷卻時，水盆1401的進水口通過水管連接冷卻塔；當需要加熱時，水盆1401的進水口通過蒸汽管道連接蒸汽發生器121的出口。[0047]水冷爐排15包括多條并行排列的爐排桿以及用于驅動爐排桿進行旋轉的驅動電機，每條爐排桿均為帶有空腔的金屬管，每條爐排桿的兩端均位于氣化爐的爐體之外，每條爐排桿的兩端均設有水冷旋轉接頭。每條爐排桿均安裝有螺旋形葉片，螺旋形葉片可以該爐排桿為旋轉軸進行旋轉，螺旋形葉片均位于氣化爐的爐體內。水冷爐排15的出口通過管道連接至蒸汽發生器的入口。第二級除焦油裝置7位于氣化爐的爐體之外，其和爐內除焦油裝置14大致相同，在此不再贅述。氣化爐所產生的燃氣經燃氣管道801、802進入水封閥6，然后從水封閥6經燃氣管道803進入第二級除焦油裝置7中進行除焦。回流燃氣加熱段122為環繞爐體的反應段12的夾套，且位于蒸汽發生器121的上方，其包括燃氣入口以及燃氣出口。燃氣經過第二級除焦油裝置7的除焦之后，進入回流燃氣加熱段，然后輸送至下游用戶。實施例2本實施例與實施例1的不同之處在于:爐內除焦油裝置的數目為三個。雖然本實用新型以較佳實施例揭露如上，但并非用以限定本實用新型實施的范圍。任何本領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型的發明范圍內，當可作些許的改進，即凡是依照本實用新型所·做的同等改進，應為本實用新型的范圍所涵蓋。
權利要求1.一種混合氣化介質的生物質固定床氣化爐，其特征在于，所述生物質固定床氣化爐包括蒸汽發生器以及縱向設置的爐體，所述爐體包括錐斗狀尾灰段、筒狀反應段； 所述蒸汽發生器為環繞所述爐體的反應段的夾套，其包括至少一個入口以及至少一個出口 ； 所述反應段的上部側面設有進料口 ；所述尾灰段和所述反應段之間設有爐排；所述尾灰段的底部設有出渣口，所述尾灰段的側部設有氣化介質入口 ；所述氣化介質入口通過管道連接至所述蒸汽發生器的至少一個出口。
2.如權利要求1所述的混合氣化介質的生物質固定床氣化爐,其特征在于,所述爐體進一步包括除焦油段；所述爐體自下至上依次為錐斗狀尾灰段、筒狀反應段、除焦油段；所述除焦油段的頂部設有燃氣出口 ；所述反應段和所述除焦油段之間設有隔板，所述隔板上設有用于與所述反應段相通的燃氣入口 ；所述除焦油段內設有除焦油裝置，所述除焦油裝置包括冷凝筒，所述冷凝筒包括兩端開口的筒狀殼體，所述筒狀殼體的下端開口連接于所述隔板上的燃氣入口 ；所述除焦油段的爐壁、所述隔板、所述除焦油裝置的外殼三者形成燃氣無法進入的空間； 所述筒狀殼體內設有多條冷卻管形成的管束，所述多條冷卻管豎直懸掛且間隔設置，所述筒狀殼體的上端開口連接燃氣管道，所述燃氣管道連接至所述燃氣出口。
3.如權利要求1所述的混合氣化介質的生物質固定床氣化爐，其特征在于，所述冷卻管包括細管和粗管，所述粗管套在所述細管之外，所述細管兩端開口，所述粗管底端封閉、頂端開口，所述粗管與所述細管在底端連通；所述除焦油裝置進一步包括位于所述爐體頂部的冷媒容器，所述冷媒容器的頂部設有冷媒入口，其底部設有多個與所述冷卻管的細管對應的小孔；所述筒狀殼體的頂部為上窄下寬的喇叭口，所述喇叭口的頂部開口連接所述燃氣管道；所述冷卻管位于所述燃氣管道的外圍，其細管的頂端連接與其對應的小孔，所述冷卻管的下部穿過所述喇叭口進入所述冷凝筒的筒狀殼體內，所述粗管的頂端開口連接于所述喇叭口上；所述爐體的除焦油段的爐壁上設有冷媒出口 ；
4.如權利要 求1所述的混合氣化介質的生物質固定床氣化爐，其特征在于，所述除焦油裝置的數目為兩個或兩個以上，相應地，所述反應段和所述除焦油段之間的隔板上設有相同數目的燃氣入口，所述除焦油段的頂部設有相同數目的燃氣出口。
5.如權利要求1所述的混合氣化介質的生物質固定床氣化爐，其特征在于，所述爐排為水冷爐排，所述水冷爐排包括多條并行排列的爐排桿，每條所述爐排桿均為帶有空腔的金屬管，所述水冷爐排包括用于驅動所述爐排桿進行旋轉的驅動電機及控速裝置；所述水冷爐排的出口通過管道連接至所述蒸汽發生器的入口。
6.如權利要求3所述的混合氣化介質的生物質固定床氣化爐，其特征在于，所述蒸汽發生器具有用于通過管道連接至所述冷媒容器的頂部入口的出口。
7.如權利要求1所述的混合氣化介質的生物質固定床氣化爐，其特征在于，其進一步包括回流燃氣加熱段，所述回流燃氣加熱段為環繞所述爐體的反應段的夾套，且位于所述蒸汽發生器的上方，其包括燃氣入口以及燃氣出口 ；所述回流燃氣加熱段的燃氣入口通過管道直接或間接連接至所述爐體頂部的燃氣出口。
8.如權利要求1所述的混合氣化介質的生物質固定床氣化爐，其特征在于，其進一步包括啟爐放散管道，該啟爐放散管道連接至位于反應段上部側面的放散口。
專利摘要本實用新型提供了一種混合氣化介質的生物質固定床氣化爐，其包括蒸汽發生器以及縱向設置的爐體，爐體包括錐斗狀尾灰段(含風室)、筒狀反應段；蒸汽發生器為環繞爐體的反應段的夾套，其包括至少一個入口以及至少一個出口；反應段的上部側面設有進料口；尾灰段和反應段之間設有爐排；尾灰段的底部設有出渣口，尾灰段的側部設有氣化介質入口；氣化介質入口通過管道連接至蒸汽發生器的至少一個出口。蒸汽發生器利用爐溫，將進入的水加熱為蒸汽，該蒸汽可從位于爐底的氣化介質入口進入爐內參與反應，以提高所產生燃氣的熱值。
文檔編號C10J3/20GK203128509SQ20132013976
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月25日 優先權日2013年3月25日
發明者趙廣健, 馬培碧, 楊昌良, 梁鴻超 申請人:廣州薪光合環保技術有限公司