專利名稱：一種生物質(zhì)固定床氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種利用含碳材料生產(chǎn)燃?xì)獾脑O(shè)備，尤其是一種生物質(zhì)固定床氣 化爐。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的技術(shù)是本單位在國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局申請并公開的 200710113113. 2號專利申請，該專利申請公開了一種生物質(zhì)分步式富氧氣化制備合成氣的 方法和裝置的技術(shù)方案，技術(shù)方案中的氣化爐是采用下吸式固定床結(jié)構(gòu)，整個(gè)裝置能有效 地產(chǎn)生高質(zhì)量作為合成燃料的合成氣，但是，這個(gè)裝置是由多個(gè)設(shè)備組合成的系統(tǒng)裝置，故 其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且熱解還需要有外加熱源，這是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種生物質(zhì)固定床氣化爐 的技術(shù)方案，該方案采用固定床式結(jié)構(gòu)，使生物質(zhì)氣化所經(jīng)歷的干燥熱解、燃燒還原和氣體 重整幾個(gè)步驟均在一個(gè)爐體內(nèi)完成，使產(chǎn)氣的結(jié)構(gòu)變得簡潔，設(shè)備構(gòu)造簡單，無需外加熱 源，并可獲得幾乎不含焦油的高品質(zhì)產(chǎn)品氣。本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的包括有帶保溫層的爐體，在爐體上有原料 進(jìn)口、產(chǎn)品氣出口和氣化劑入口，在爐體的底部有爐排和出灰口，本方案的特點(diǎn)是在所述的 爐體上至少有一個(gè)由耐高溫材料制成的熱解筒，各熱解筒的軸線垂直爐體的橫截面，各熱 解筒的上開口端為原料進(jìn)口，并高出爐體的上頂端，所述各熱解筒的下開口端位于爐體內(nèi) 的中部；所述的各熱解筒周圍與爐體內(nèi)壁之間有一氣體重整器，該氣體重整器將爐體內(nèi)腔 分隔成上下兩部分，上部為燃?xì)馇?，下部為燃燒腔；所述的產(chǎn)品氣出口與燃?xì)馇幌嗤?；所?的氣化劑入口有一次氣化劑入口、二次氣化劑入口和三次氣化劑入口，一次氣化劑入口與 原料進(jìn)口為同一入口，二次氣化劑入口位于爐體底部與爐排下部的空腔相通，三次氣化劑 入口與燃燒腔中帶噴嘴的分氣環(huán)連接；在所述的氣體重整器內(nèi)有多條連接燃?xì)馇缓腿紵?的重整通道。本方案具體的特點(diǎn)還有，所述的分氣環(huán)的位置在燃燒腔的上部，各熱解筒下開 口端的下面。所述分氣環(huán)的環(huán)平面與爐體的橫截面平行。所述的重整通道是垂直的通道， 或是傾斜的通道，或是彎曲的通道。所述的氣體重整器是用耐高溫材料制成。所述氣體重 整器的位置是在熱解筒的中下部。所述分氣環(huán)上的噴嘴至少有兩個(gè)，各噴嘴的噴射方向均 是傾斜向上噴射。本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于在該方案中的爐體上至少 有一個(gè)由耐高溫材料制成的熱解筒，各熱解筒的軸線垂直爐體的橫截面，各熱解筒的上開 口端為原料進(jìn)口，并高出爐體的上頂端，所述各熱解筒的下開口端位于爐體內(nèi)的中部；所述 的各熱解筒周圍與爐體內(nèi)壁之間有一環(huán)狀氣體重整器，該氣體重整器將爐體內(nèi)腔分隔成上 下兩部分，上部為燃?xì)馇唬虏繛槿紵?；所述的產(chǎn)品氣出口與燃?xì)馇幌嗤?；所述的氣化?入口有一次氣化劑入口、二次氣化劑入口和三次氣化劑入口，一次氣化劑入口與原料進(jìn)口為同一入口，二次氣化劑入口位于爐體底部與爐排下部的空腔相通，三次氣化劑入口與燃 燒腔中帶噴嘴的分氣環(huán)連接；在所述的氣體重整器內(nèi)有多條連接燃?xì)馇缓腿紵坏闹卣?道。這一結(jié)構(gòu)在運(yùn)行時(shí)，生物質(zhì)原料由原料進(jìn)口加入，經(jīng)熱解筒落入爐排之上的燃燒腔和 熱解筒內(nèi)，熱解筒內(nèi)的原料由氣體重整器內(nèi)1000°c以上的高溫燃?xì)饧訜?，發(fā)生干燥熱解和 由原料進(jìn)口也是一次氣化劑入口進(jìn)入的氣化劑進(jìn)行部分氣化反應(yīng)，經(jīng)熱解和部分氣化后的 原料進(jìn)入燃燒腔，與由二次氣化劑入口進(jìn)入的氣化劑發(fā)生燃燒還原反應(yīng)，反應(yīng)完的原料變 成灰由出灰口排出爐體之外。由熱解筒中經(jīng)熱解和部分氣化產(chǎn)生的氣態(tài)物，和燃燒腔內(nèi)經(jīng) 燃燒還原產(chǎn)生的氣態(tài)物，與三次氣化劑入口經(jīng)分氣環(huán)上噴嘴噴出的氣化劑混合發(fā)生不完全 氧化燃燒反應(yīng)生成燃?xì)?，同時(shí)經(jīng)氣體重整器中的重整通道，對燃?xì)庵械慕褂瓦M(jìn)行高溫強(qiáng)化 裂解，消除燃?xì)庵械慕褂?，并對氣體成分進(jìn)行重整，當(dāng)燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)馇粫r(shí)，就成了幾乎不含 焦油的高品質(zhì)產(chǎn)品氣由產(chǎn)品氣出口排出。通過上述運(yùn)行過程可知，只要控制好輸入生物質(zhì) 原料的數(shù)量和各氣化劑入口輸入氣化劑的比例，就可控制爐體內(nèi)各部的溫度和反應(yīng)深度， 從而也就可以控制所生產(chǎn)的產(chǎn)品氣質(zhì)量和成分。本方案是吸收了下吸式固定床氣化爐和上 吸式固定床氣化爐的各自優(yōu)點(diǎn)，通過分區(qū)將原料的干燥熱解、燃燒還原和氣體重整幾個(gè)步 驟在一個(gè)爐體內(nèi)分步進(jìn)行，使產(chǎn)氣的結(jié)構(gòu)變得簡潔，設(shè)備構(gòu)造緊湊簡單，并且不需要外加熱 源，可適應(yīng)的原料范圍廣，碳的轉(zhuǎn)化率高，能獲得幾乎不含焦油的高品質(zhì)產(chǎn)品氣，可根據(jù)需 要調(diào)節(jié)產(chǎn)品氣中各種有效組分的比例，防止了產(chǎn)生焦油液的二次污染。由此可見，本發(fā)明與 現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。


圖1為本發(fā)明第一個(gè)具體實(shí)施方式
的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明第二個(gè)具體實(shí)施方式
的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖2的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1為二次氣化劑入口，2為爐排，3為爐體，4為氣體重整器，5為熱解筒，6為 原料進(jìn)口，7為保溫層，8為產(chǎn)品氣出口，9為燃?xì)馇唬?0為重整通道，11為三次氣化劑入口， 12為分氣環(huán)，13為燃燒腔，14為出灰口，15為噴嘴。
具體實(shí)施例方式為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過兩個(gè)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合其附圖，對 本方案進(jìn)行闡述。第一個(gè)具體實(shí)施方式
可通過附圖1和2看出，本方案的生物質(zhì)固定床氣化爐有帶 保溫層7的爐體3，在爐體3上有原料進(jìn)口 6、產(chǎn)品氣出口 8和氣化劑入口，在爐體3的底部 有爐排2和出灰口 14，本方案是在所述的爐體3上與爐體3同軸有一鋼質(zhì)圓柱筒的熱解筒 5，該熱解筒5的上開口端為原料進(jìn)口 6，并高出爐體3的上頂端，所述熱解筒5的下開口端 位于爐體3內(nèi)的中部。所述的熱解筒5周圍與爐體3內(nèi)壁之間有一環(huán)狀氣體重整器4，該氣 體重整器4的位置是在熱解筒5的中下部，所述的氣體重整器4是用耐高溫材料制成，本具 體實(shí)施方式采用的是用耐火磚砌成。在所述的氣體重整器4內(nèi)有多條連接燃?xì)馇?和燃燒 腔13的重整通道10，所述的重整通道10可以采用垂直的通道，或是傾斜的通道，或是彎曲的通道，本具體實(shí)施方式
采用的是垂直通道。所述的氣體重整器4將爐體3內(nèi)腔爐排2上部分隔成上下兩部分，上部為燃?xì)馇?，下部為燃燒腔13。所述的產(chǎn)品氣出口 8與燃?xì)馇? 相通。所述的氣化劑入口有一次氣化劑入口、二次氣化劑入口 1和三次氣化劑入口 11，一 次氣化劑入口與原料進(jìn)口 6為同一入口，二次氣化劑入口 1位于爐體3底部與爐排2下部 的空腔相通，三次氣化劑入口 11與燃燒腔13中帶噴嘴15的分氣環(huán)12連接，所述的分氣環(huán) 12的位置在燃燒腔13的上部，熱解筒5下開口端的下面，所述分氣環(huán)12的環(huán)平面與爐體3 的橫截面平行，所述分氣環(huán)12上的噴嘴5至少有兩個(gè)，各噴嘴15的噴射方向均是傾斜向上 噴射，本具體實(shí)施方式
采用的噴嘴15是四個(gè)。本方案中所述爐體上的保溫層，也可采用帶有水套的保溫層，更增加了氣化爐在 產(chǎn)氣的同時(shí)還能提供蒸汽和熱水，擴(kuò)大了其功能。第二個(gè)具體實(shí)施方式
可通過附圖3和4看出，本方案的生物質(zhì)固定床氣化爐有帶 保溫層7的爐體3，在爐體3上有原料進(jìn)口 6、產(chǎn)品氣出口 8和氣化劑入口，在爐體3的底部 有爐排2和出灰口 14，本方案是為適應(yīng)大型用氣設(shè)備的氣化爐，故在所述的爐體3上有三個(gè) 由耐高溫材料陶土制成的熱解筒5，三個(gè)熱解筒5的軸線垂直爐體3的橫截面，三個(gè)熱解筒 5的上開口端為三個(gè)原料進(jìn)口 6，并高出爐體3的上頂端，所述三個(gè)熱解筒5的下開口端位 于爐體3內(nèi)的中部。所述的三個(gè)熱解筒5周圍與爐體3內(nèi)壁之間有一氣體重整器4，該氣體 重整器4的位置是在各熱解筒5的中下部，所述的氣體重整器4是用耐高溫材料制成，本具 體實(shí)施方式采用的是用耐火土制成。在所述的氣體重整器4內(nèi)有多條連接燃?xì)馇?和燃燒 腔13的重整通道10，所述的重整通道10可以采用垂直的通道，或是傾斜的通道，或是彎曲 的通道，本具體實(shí)施方式
采用的是傾斜通道。所述的氣體重整器4將爐體3內(nèi)腔爐排2上 部分隔成上下兩部分，上部為燃?xì)馇?，下部為燃燒腔13。所述的產(chǎn)品氣出口 8與燃?xì)馇? 相通。所述的氣化劑入口有一次氣化劑入口、二次氣化劑入口 1和三次氣化劑入口 11，一次 氣化劑入口也就是三個(gè)原料進(jìn)口 6，二次氣化劑入口 1位于爐體3底部與爐排2下部的空腔 相通，三次氣化劑入口 11與燃燒腔13中帶噴嘴15的分氣環(huán)12連接，所述的分氣環(huán)12的 位置在燃燒腔13的上部，各熱解筒5下開口端的下面，所述分氣環(huán)12的環(huán)平面與爐體3的 橫截面平行，所述分氣環(huán)12上的噴嘴5至少有兩個(gè)，各噴嘴15的噴射方向均是傾斜向上噴 射，本具體實(shí)施方式
采用的噴嘴15是九個(gè)。本發(fā)明并不僅限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍 內(nèi)做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種生物質(zhì)固定床氣化爐，包括有帶保溫層的爐體，在爐體上有原料進(jìn)口、產(chǎn)品氣出口和氣化劑入口，在爐體的底部有爐排和出灰口，其特征是在所述的爐體上至少有一個(gè)由耐高溫材料制成的熱解筒，各熱解筒的軸線垂直爐體的橫截面，各熱解筒的上開口端為原料進(jìn)口，并高出爐體的上頂端，所述各熱解筒的下開口端位于爐體內(nèi)的中部；所述的各熱解筒周圍與爐體內(nèi)壁之間有一氣體重整器，該氣體重整器將爐體內(nèi)腔分隔成上下兩部分，上部為燃?xì)馇?，下部為燃燒腔；所述的產(chǎn)品氣出口與燃?xì)馇幌嗤?；所述的氣化劑入口有一次氣化劑入口、二次氣化劑入口和三次氣化劑入口，一次氣化劑入口與原料進(jìn)口為同一入口，二次氣化劑入口位于爐體底部與爐排下部的空腔相通，三次氣化劑入口與燃燒腔中帶噴嘴的分氣環(huán)連接；在所述的氣體重整器內(nèi)有多條連接燃?xì)馇缓腿紵坏闹卣ǖ馈?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化爐，其特征是所述的分氣環(huán)的位置在燃燒腔的上部，各 熱解筒下開口端的下面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣化爐，其特征是所述分氣環(huán)的環(huán)平面與爐體的橫截 面平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化爐，其特征是所述的重整通道是垂直的通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化爐，其特征是所述的重整通道是傾斜的通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化爐，其特征是所述的重整通道是彎曲的通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化爐，其特征是所述的氣體重整器是用耐高溫材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的氣化爐，其特征是所述氣體重整器的位置是在各熱解 筒的中下部。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣化爐，其特征是所述分氣環(huán)上的噴嘴至少有兩個(gè)，各噴嘴 的噴射方向均是傾斜向上噴射。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)固定床氣化爐技術(shù)方案，該方案的特點(diǎn)是在爐體上至少有一個(gè)由耐高溫材料制成的熱解筒，各熱解筒的軸線垂直爐體的橫截面，各熱解筒的上開口端為原料進(jìn)口，并高出爐體的上頂端，各熱解筒的下開口端位于爐體內(nèi)的中部；各熱解筒周圍與爐體內(nèi)壁之間有一氣體重整器，該氣體重整器將爐體內(nèi)腔分隔成上下兩部分，上部為燃?xì)馇?，下部為燃燒腔；產(chǎn)品氣出口與燃?xì)馇幌嗤?；氣化劑入口有一次氣化劑入口、二次氣化劑入口和三次氣化劑入口，一次氣化劑入口與原料進(jìn)口為同一入口，二次氣化劑入口位于爐體底部與爐排下部的空腔相通，三次氣化劑入口與燃燒腔中帶噴嘴的分氣環(huán)連接；在所述的氣體重整器內(nèi)有多條連接燃?xì)馇缓腿紵坏闹卣ǖ馈?br> 文檔編號C10J3/84GK101805635SQ20101013946
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者關(guān)海濱, 姜建國, 孫立, 孫榮峰, 張衛(wèi)杰, 李曉霞, 許敏, 閆桂煥 申請人:山東省科學(xué)院能源研究所