專利名稱：生物質(zhì)流化床氣化爐焦油凈化的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣化爐，具體涉及一種生物質(zhì)流化床氣化爐焦油凈化的方法與裝置，
屬于可再生能源利用的生物質(zhì)氣化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)作為可再生能源擁有巨大儲量，生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)能源利用的主要技術(shù) 途徑。焦油是生物質(zhì)氣化過程中不可避免的副產(chǎn)品，氣化爐產(chǎn)出的粗燃?xì)庵谐薪褂屯猓?還常夾帶灰分、微小炭顆粒、水分等固體和液體雜質(zhì)。由于雜質(zhì)的多樣性和復(fù)雜性，增加了 生物質(zhì)燃?xì)鈨艋募夹g(shù)難度，也是當(dāng)前生物質(zhì)氣化技術(shù)的推廣應(yīng)用受到限制的重要原因。
目前生物質(zhì)氣化爐焦油凈化方法與爐型有關(guān)。中國專利授權(quán)公告號 CN200410013943，授權(quán)公告日為2005年12月7日，名稱為"一種生物質(zhì)與煤混合流化床氣 化方法及其裝置"，公開了 "一種無焦油產(chǎn)生，且工藝簡單，能生產(chǎn)高熱值煤氣的生物質(zhì)和煤 混合的氣化方法及其裝置"，其特征在于"生物質(zhì)產(chǎn)生的熱解煤氣和焦炭層生成的水煤氣混 合成高熱值煤氣，經(jīng)帶蒸發(fā)器的慣性分離器，蒸汽過熱器，旋風(fēng)分離器降溫除塵后經(jīng)煤氣換 向閥進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)，經(jīng)洗滌塔洗滌后進(jìn)入氣柜供用戶使用。" 上述專利利用水洗燃?xì)馐怪焖俳禍貜亩鴮?shí)現(xiàn)使焦油冷凝、并與灰分一起從燃?xì)?中分離的目的，但不足之處是洗滌法易造成二次污染，且排出的焦油不能得到有效利用。
中國專利授權(quán)公共號CN 1098910，受權(quán)公共日為2003年1月15日，名稱為"熱裂 解除焦生物質(zhì)氣化爐"，該發(fā)明"特征在于爐排下方設(shè)有設(shè)置有一個(gè)燃?xì)鈿饬饔鼗亓鞯?。?能夠在爐底上增設(shè)裂解催化床，本發(fā)明強(qiáng)迫燃?xì)庠诹鞯乐芯徯?，延長了燃?xì)庠诟邷丨h(huán)境中 的停留時(shí)間，使燃?xì)庵械牟糠纸褂捅涣呀狻Ｔ谠O(shè)置催化床的情形下，其裂解反應(yīng)更為充分， 進(jìn)一步提高了焦油裂解率、氣化效率和燃?xì)鉄嶂?。 上述專利的不足之處是"在燃?xì)鈿饬饔鼗亓鞯?中進(jìn)行焦油的熱裂解，要求溫度達(dá) 110(TC以上才能得到較高轉(zhuǎn)化率，顯然該處溫度不夠；"爐底增設(shè)催化裂解床"，燃?xì)饬鬟^裂 解床的催化裂解反應(yīng)，此處在氣化爐爐體的最下部，因溫度較低也不利于提高焦油的裂解率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種適合流化床氣化爐燃?xì)庵?焦油的凈化，能將氣化爐的爐內(nèi)催化裂解與爐外凈化方法有機(jī)結(jié)合的除焦油方法及其裝置。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 生物質(zhì)原料從料斗5加入，經(jīng)螺旋輸送機(jī)4從流化床氣化爐體7的錐形段6的下 方加入爐內(nèi)；氣化劑采用空氣和水蒸氣，從氣化劑進(jìn)口管30鼓入，經(jīng)風(fēng)室31和氣體布風(fēng)板 32進(jìn)入爐內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)生物質(zhì)處于沸騰流化狀態(tài)。生物質(zhì)在爐膛8內(nèi)與氣化劑發(fā)生氧化和還 原反應(yīng)，反應(yīng)后生成的生物質(zhì)燃料氣隨后進(jìn)入爐內(nèi)裂解室12，爐內(nèi)裂解室位于氣化爐懸浮段的上方，氣化爐的頂部；爐內(nèi)裂解室有網(wǎng)狀支撐墊9，其上方有保護(hù)網(wǎng)13，網(wǎng)狀支撐墊和 保護(hù)網(wǎng)之間放有粒徑約4 8mm的催化劑11，催化劑可采用白云石。 由于爐內(nèi)高達(dá)850 95(TC的高溫和催化劑的作用，為燃?xì)馔ㄟ^爐內(nèi)裂解室時(shí)夾 帶焦油的裂解創(chuàng)造了良好條件；在爐內(nèi)裂解室充分反應(yīng)后的燃?xì)鈴臍饣癄t頂部匯集后經(jīng)氣 化爐出口管14進(jìn)入旋風(fēng)分離器15，將燃?xì)庵袏A帶的生物質(zhì)殘余物分離出來由旋風(fēng)分離器 下部排出再次送入氣化爐內(nèi)反應(yīng)，部分灰分從旋風(fēng)排塵管27排出。除塵后的燃料氣從旋風(fēng) 分離器出口管16流入一個(gè)圓柱形的焦油凈化器18。焦油凈化器外壁是一個(gè)圓環(huán)形的水夾 套22，內(nèi)部中心安裝有垂直輸氣管21，垂直輸氣管上方出口連接有水平輸氣管20，水平輸 氣管出口穿過凈化器圓形外壁。在凈化器中部，圓環(huán)形水夾套22與其內(nèi)部的垂直輸氣管21 之間組成的環(huán)形空間19，構(gòu)成燃?xì)獾牧鲃?dòng)空間，含有少量未裂解氣態(tài)焦油的燃?xì)庀扔缮舷?下流過該環(huán)形空間，流動(dòng)過程中通過壁面與水夾套中的水進(jìn)行熱量交換。水夾套的高度應(yīng) 與水在夾套內(nèi)氣化需要的換熱面積相對應(yīng)。伴隨燃?xì)鉁囟鹊南陆担渲袏A帶的氣態(tài)焦油逐 漸冷凝為液態(tài)；給水17進(jìn)入水夾套后吸收熱量升溫并氣化，從水夾套上部出口引出的水蒸 氣經(jīng)管道至水蒸氣進(jìn)口 28，與空氣進(jìn)口 29鼓入的空氣混合作為氣化爐用的氣化劑。
流過凈化器環(huán)形空間并降溫的燃?xì)?，隨后流入焦油凈化器下部的分離室23，由于 流通面積增大和氣流速度降低，同時(shí)流動(dòng)方向的急劇變化(轉(zhuǎn)過180°后向上流動(dòng))，燃?xì)?中夾帶的焦油滴和冷凝水因比重大而與氣體分離。凈化器底部為一大角度的圓錐形底壁 24，燃?xì)庵蟹蛛x出的焦油和凝結(jié)水順著凈化器圓錐形底壁24向凈化器底部中心流動(dòng)，聚集 到與凈化器底部中心相連的焦油回收管25，由回收管收集?；厥展茉O(shè)有U型液封段26，其 出口與流化床氣化爐錐形段上方的懸浮段內(nèi)相連，使收集的焦油滴可經(jīng)回收管流入爐內(nèi)高 溫區(qū)進(jìn)行裂解。 流化床氣化爐氣化生成的燃?xì)庀韧ㄟ^爐內(nèi)設(shè)置的裂解室，在其中催化劑的作用下 發(fā)生高溫裂解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)焦油的分離，再通過氣化爐外設(shè)置的焦油凈化器分離出焦油液滴， 凈化后的燃?xì)庀蛏狭鹘?jīng)垂直輸氣管21和水平輸氣管20，經(jīng)出氣口流向儲氣柜。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點(diǎn) 1.充分利用流化床氣化爐懸浮段床內(nèi)燃?xì)鉁囟雀哌_(dá)850 95(TC，具備焦油催化 裂解的有利條件，設(shè)置爐內(nèi)裂解室使燃?xì)庵袏A帶的焦油裂解；設(shè)計(jì)的網(wǎng)狀支撐墊結(jié)構(gòu)可增 加燃?xì)馔ㄟ^爐內(nèi)裂解室的停留時(shí)間，提高焦油的分解率。 2.通過氣化爐外設(shè)置的焦油凈化器使給水與燃?xì)膺M(jìn)行熱量交換，既為氣化爐提供 自產(chǎn)水蒸氣作為氣化劑，又使燃?xì)饨?jīng)冷凝降溫并分離出焦油液滴，然后導(dǎo)入氣化爐內(nèi)高溫 區(qū)進(jìn)行裂解，提高了氣化系統(tǒng)的熱效率。 3.所述焦油凈化方法不會造成如洗滌法除焦油所帶來的二次污染問題，特別適合 中小型生物質(zhì)流化床氣化爐對燃?xì)饨褂瓦M(jìn)行凈化的要求，具有裝置結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)流動(dòng)阻 力小、易于實(shí)施的特點(diǎn)。 4.生物質(zhì)可燃?xì)饨褂土呀饴蔬_(dá)到95%以上，燃?xì)鉄嶂悼商岣?0%左右。


圖1為本發(fā)明生物質(zhì)流化床氣化爐及焦油凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明網(wǎng)狀支撐墊9的結(jié)構(gòu)圖。
圖中各標(biāo)號表示 l支腳2灰渣管閥門3灰渣管4螺旋輸送機(jī)5料斗6錐形段7流化床氣化 爐體8爐膛9網(wǎng)狀支撐墊IO密封蓋11催化劑12爐內(nèi)裂解室13保護(hù)網(wǎng)14氣化 爐出口管15旋風(fēng)分離器16分離器出口管17給水18焦油凈化器19環(huán)形空間20 水平輸氣管21垂直輸氣管22水夾套23分離室24圓錐形底壁25焦油回收管26U 型液封段27旋風(fēng)排塵管28水蒸氣進(jìn)口 29空氣進(jìn)口 30氣化劑進(jìn)口管31風(fēng)室32布 風(fēng)板33左梯形邊34右梯形邊
具體實(shí)施例方式
在圖1和圖2中，生物質(zhì)原料從料斗5加入，經(jīng)螺旋輸送機(jī)4從流化床氣化爐體7 的錐形段6的下方加入爐內(nèi)；空氣和水蒸氣從氣化劑進(jìn)口管30鼓入，經(jīng)風(fēng)室31和氣體布 風(fēng)板32入爐，使?fàn)t內(nèi)生物質(zhì)處于沸騰流化狀態(tài)。生物質(zhì)在爐膛8內(nèi)與氣化劑反應(yīng)生成的燃 料氣隨后進(jìn)入爐內(nèi)裂解室12，爐內(nèi)裂解室位于氣化爐懸浮段的上方、氣化爐頂部；爐內(nèi)裂 解室有網(wǎng)狀支撐墊9，其上方有保護(hù)網(wǎng)13，網(wǎng)狀支撐墊和保護(hù)網(wǎng)之間放有粒徑約4 8mm的 催化劑11。催化劑可采用白云石，其在裂解室的自然堆積高度控制在裂解室高度的50%左 右，以保證氣化爐工作時(shí)催化劑處于流化狀態(tài)；網(wǎng)狀支撐墊上布置有多個(gè)梯形凸起，各梯形 凸起的左梯形邊33和右梯形邊34對稱于梯形中心線，且坡度均為3 : l左右，以增加燃?xì)?通過爐內(nèi)裂解室的停留時(shí)間。 爐內(nèi)850 95(TC的溫度和催化劑的作用為燃?xì)馔ㄟ^爐內(nèi)裂解室時(shí)焦油裂解創(chuàng)造 了條件，充分反應(yīng)后的燃?xì)鈴臍饣癄t頂部匯集后經(jīng)氣化爐出口管14進(jìn)入旋風(fēng)分離器15，燃 氣中夾帶的生物質(zhì)殘余物被分離出來由旋風(fēng)分離器下部排出再送入氣化爐內(nèi)反應(yīng)，部分灰 分從旋風(fēng)排塵管27排出。除塵后的燃料氣從旋風(fēng)分離器出口管16流入一個(gè)圓柱形焦油 凈化器18。焦油凈化器外壁是一個(gè)圓環(huán)形的水夾套22，內(nèi)部中心安裝有垂直輸氣管21，垂 直輸氣管上方出口連接有水平輸氣管20，水平輸氣管出口穿過凈化器圓形外壁。在凈化器 中部，圓環(huán)形水夾套與其內(nèi)部的垂直輸氣管21之間組成的環(huán)形空間19，構(gòu)成燃?xì)獾牧鲃?dòng)空 間。含有少量未裂解氣態(tài)焦油的燃?xì)庥缮舷蛳铝鬟^該環(huán)形空間，流動(dòng)過程中與水夾套中水 進(jìn)行熱量交換，燃?xì)鉁囟认陆凳箠A帶的氣態(tài)焦油冷凝為液態(tài)；水夾套高度與水在夾套內(nèi)氣 化需要的換熱面積相對應(yīng)；給水17進(jìn)入水夾套后吸收熱量升溫氣化，從水夾套上部出口引 出經(jīng)管道至水蒸氣進(jìn)口 28，與空氣進(jìn)口 29鼓入的空氣混合作為氣化爐用的氣化劑。
流過凈化器環(huán)形空間的燃?xì)?，隨后流入下部的分離室23，由于流通面積增大和氣 流速度降低，同時(shí)流動(dòng)方向的急劇變化(轉(zhuǎn)過18(T后向上流動(dòng))，燃?xì)庵袏A帶的焦油滴和 冷凝水因比重大而與氣體分離。凈化器底部為一大角度的圓錐形底壁24，燃?xì)庵蟹蛛x出的 焦油和凝結(jié)水順著凈化器圓錐形底壁24向凈化器底部中心流動(dòng)，由與凈化器底部中心相 連的焦油回收管25收集?；厥展茉O(shè)有U型液封段26，其出口與流化床氣化爐錐形段上方的 懸浮段內(nèi)相連。 為便于爐內(nèi)裂解室12內(nèi)部的催化劑的裝入與更換，在氣化爐的外壁、位于爐內(nèi)裂 解室的高度方向上設(shè)有密封蓋10，密封蓋的只數(shù)不少于2個(gè)，并相對配置；氣化爐底部設(shè)有 灰渣管3，灰渣管上有控制灰渣排出的閥門2，氣化爐有支腳1。
權(quán)利要求
一種生物質(zhì)流化床氣化爐焦油凈化的方法與裝置，由流化床氣化爐體、爐內(nèi)裂解室、旋風(fēng)分離器、焦油凈化器、水夾套、焦油收集管、垂直輸氣管和水平輸氣管組成，其特征是流化床氣化爐內(nèi)氣化反應(yīng)生成的燃料氣隨即進(jìn)入爐內(nèi)裂解室，爐內(nèi)裂解室位于氣化爐懸浮段的上方，氣化爐的頂部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)流化床氣化爐焦油凈化的方法與裝置，其特征是爐內(nèi) 裂解室有網(wǎng)狀支撐墊，其上方有保持網(wǎng)，網(wǎng)狀支撐墊和保護(hù)網(wǎng)之間放有催化劑，其在裂解室 的自然堆積高度控制在裂解室高度的50%左右；網(wǎng)狀支撐墊上布置有多個(gè)梯形凸起，各梯形凸起的左梯形邊和右梯形邊對稱于梯形中心線，且坡度可取3 : l左右。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)流化床氣化爐焦油凈化的方法與裝置，其特征是氣化 爐頂部的氣化爐出口管與旋風(fēng)分離器相連通，旋風(fēng)分離器出口管與焦油凈化器聯(lián)通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)流化床氣化爐焦油凈化的方法與裝置，其特征是焦油 凈化器外壁是圓環(huán)形的水夾套，內(nèi)部中心安裝有垂直輸氣管，垂直輸氣管上方出口連接有 水平輸氣管，水平輸氣管出口穿過凈化器圓形外壁，凈化器中部的圓環(huán)形水夾套與內(nèi)部的 垂直輸氣管之間組成燃?xì)馔ㄟ^的環(huán)形空間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)流化床氣化爐焦油凈化的方法與裝置，其特征是焦 油凈化器底部為一大角度圓錐形底壁，凈化器底部中心出口連接焦油回收管，回收管設(shè)有U 型液封段，其出口與流化床氣化爐錐形段上方的懸浮段內(nèi)相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)流化床氣化爐焦油凈化的方法與裝置，其特征是氣化 爐的外壁、位于爐內(nèi)裂解室的高度方向上設(shè)有密封蓋，密封蓋的只數(shù)不少于2個(gè)，并相對配 置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)流化床氣化爐焦油凈化的方法與裝置，由流化床氣化爐體、爐內(nèi)裂解室、旋風(fēng)分離器、焦油凈化器、水夾套、焦油收集管等組成。氣化爐內(nèi)反應(yīng)生成的燃料氣先流入爐內(nèi)懸浮段上方的裂解室，夾帶部分焦油發(fā)生催化裂解反應(yīng)；隨后燃?xì)鈴臓t頂部出口經(jīng)旋風(fēng)分離器后再進(jìn)入焦油凈化器，凈化器外壁為圓柱形水夾套，內(nèi)部中心有垂直輸氣管和相連的水平輸氣管。燃?xì)饬鬟^凈化器內(nèi)環(huán)形空間和下部分離室時(shí)，夾帶的焦油滴被分離后流入一設(shè)有U型液封段的回收管，由其收集送回氣化爐內(nèi)裂解。本發(fā)明滿足中小型生物質(zhì)流化床氣化爐燃?xì)饨褂偷膬艋?，無二次污染、能提高氣化爐產(chǎn)氣效率和燃?xì)鉄嶂?，裝置結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)流動(dòng)阻力小、易于實(shí)施。
文檔編號C10J3/76GK101717668SQ200910258819
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者王武林, 趙東宏 申請人:揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院