專利名稱：固體生物質(zhì)熱解氣化裂解爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
固體生物質(zhì)熱解氣化裂解爐技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實用新型涉及一種固體生物質(zhì)熱解氣化裂解爐，屬可再生能源轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景我國年產(chǎn)秸稈等農(nóng)林固體廢棄物、城鎮(zhèn)固體生活垃圾及污水處理廠脫水污泥等約 15億噸以上，除少數(shù)被利用之外，絕大部分被隨意焚燒、丟棄或填埋，這些廢棄的固體生物 質(zhì)成為環(huán)境污染的重要根源之一。同時，這些廢棄物也是可再生能源資源，相當于6億噸以 上標準煤。近幾十年來，人們?yōu)榱朔乐刮廴静@取能源做了大量工作，進行了一系列有益嘗 試，其中規(guī)模較大的示范主要有秸稈、垃圾發(fā)電項目，秸稈氣化集中供氣項目等。從近二十 年運行實踐來看，這些項目都存在不少問題。在生物質(zhì)氣化方面當前應(yīng)用的技術(shù)主要有“熱 解氣化技術(shù)”和“干餾氣化技術(shù)”。但是無論以何種方式氣化，都會產(chǎn)生約占總能量5-10% 的碳氫化合物——焦油。一般在小型的秸稈氣化站，焦油、污水得不到利用和科學(xué)處置，這 不僅造成資源浪費，還會造成環(huán)境二次污染。再者，由于項目規(guī)模及運作條件限制，裝置氣 化效率不高，燃氣焦油含量偏高，熱值偏低，主要用于居民炊事和小型內(nèi)燃發(fā)電項目。至于 固體生活垃圾和脫水污泥焚燒或氣化均會產(chǎn)生二噁英及重金屬離子對環(huán)境的二次污染。針 對固體生物質(zhì)的特點通過分析比較認為固體生物質(zhì)就近收集，就地轉(zhuǎn)換，就地消費是切實 可行的方向。例如，“秸稈發(fā)電”、“秸稈氣化集中供氣”、“秸稈增密成型(秸稈壓塊)”，“垃 圾發(fā)電”等。為了獲取能源不能以犧牲環(huán)境為代價！因此研究開發(fā)新裝置，既可獲取能源， 又可防治污染，是社會、經(jīng)濟發(fā)展的新需求。發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種資源利用率高的、生產(chǎn) 的燃氣質(zhì)量高的、不產(chǎn)生有害氣體的固體生物質(zhì)熱解氣化裂解爐。本實用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案固體生物質(zhì)熱解氣化裂解爐，包括上部的沸騰氣化爐及下部的燃氣初級凈化室， 所述沸騰氣化爐傾斜設(shè)置于所述燃氣初級凈化室上方，在燃氣初級凈化室的上部設(shè)有能夠 調(diào)節(jié)插入深度的插板爐排，在沸騰氣化爐的底部設(shè)有氣化劑入口及氣化劑噴嘴，氣化劑噴 嘴中心線下方至插板爐排上方為固定床催化裂解段，所述插板爐排的下方設(shè)有燃氣出口， 所述沸騰氣化爐的上部設(shè)有物料入口及點火孔。本實用新型氣化裂解爐的結(jié)構(gòu)特點也在于沸騰氣化爐的軸線與鉛垂線的夾角為30°，便于爐內(nèi)物質(zhì)循環(huán)和回流區(qū)反應(yīng)密度。設(shè)置的固定床催化裂解段，所含焦油會被進一步裂解催化，煙氣中的二氧化碳大 部分被還原。氣體中的可燃成分大幅增加，燃氣熱值得以提高。本實用新型是將固體生物質(zhì)沸騰氣化技術(shù)與催化裂解技術(shù)融為了一體的固體生 物質(zhì)熱解氣化新裝置。裝置實際運行時，首先使得部分生物質(zhì)原料充分氧化產(chǎn)生高溫；富含焦油的可燃氣體在高溫環(huán)境中滯留且被氣流卷吸回流至高溫火焰區(qū)，燃氣中大部分焦油被 高溫裂解；剩余的焦油隨燃氣下行至裂解段，被焦炭催化裂解，燃氣中的二氧化碳大部分在 催化裂解段被還原為一氧化碳可燃氣體。與已有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果體現(xiàn)在1、焦油高溫裂解與固定碳床催化裂解技術(shù)。固體生物質(zhì)在沸騰氣化爐被強烈氧化，產(chǎn)生的高溫熱煙氣在爐壁的約束及重力作 用以及噴射燃燒的卷席作用下實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)。由于氧化溫度高，氣化產(chǎn)生的焦油及有害氣體 被裂解或分解，灰分中的重金屬鹽類分解成穩(wěn)定的重金屬氧化物。氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫氣 體流經(jīng)插板爐排上的固定碳床，所含焦油會被進一步裂解催化，煙氣中的二氧化碳大部分 被還原。氣體中的可燃成分大幅增加，燃氣熱值得以提高。2、設(shè)于插板爐排上的焦炭固定床以冶金焦炭為固定床層，冶金焦炭熱強度高，在還原氣氛中不會產(chǎn)生坍塌而影響 氣固接觸，催化效果好，焦油裂解充分。碳催化劑在焦油裂解時幾乎沒有什么消耗，僅當二 氧化碳被還原時有所消耗，因此，生物質(zhì)氣化時應(yīng)注意及時補充碳源(與“固體生物質(zhì)內(nèi)燃 臥式回轉(zhuǎn)干餾爐”配套使用時，不需要補充冶金焦炭)。3、沸騰氣化爐軸線傾斜布置其作用有①在曲面爐壁約束下爐內(nèi)流體利于快速循環(huán)；②曲面爐壁的反射和輻 射作用，利于提高氣化溫度；③爐下方插板爐排上的固體碳床較厚，燃氣穿越時間較長，利 于焦油裂解和二氧化碳還原，回流區(qū)氣固比較高，利于氣化反應(yīng)。4、插板爐排可調(diào)節(jié)插入深度用于調(diào)節(jié)焦炭床層厚度利于二氧化碳充分還原，提高原料的碳利用率。5、本實用新型裝置應(yīng)用范圍廣，可用于秸稈等農(nóng)林固體廢棄物熱解氣化，也可用 于城鎮(zhèn)固體生活垃圾和城鎮(zhèn)污水處理廠脫水干燥后的污泥焚燒并獲取能源。6、資源利用率高，氣化產(chǎn)生的焦油粒子被裂解，大部分二氧化碳被還原，增加可燃氣體產(chǎn)量。7、燃氣質(zhì)量高，燃氣中無焦油，利于凈化處置；氣化溫度高，不產(chǎn)生二噁英等有害 氣體；垃圾污泥中的重金屬鹽類被分解成與環(huán)境友好的金屬氧化物。

圖1為本實用新型氣化裂解爐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標號1、回流煙氣入口，2、沸騰氣化爐，3、物料入口，4、氣化劑入口，5、靜壓 箱，6、氣化劑噴嘴，7、插板爐排調(diào)節(jié)機構(gòu)，8、燃氣出口，9、插板爐排，10、集灰斗，11、螺旋出 渣器，12、人孔，13、點火孔(兼觀察孔)，14、燃氣初級凈化室，15固定床催化裂解段。以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
實施例結(jié)合圖1，本實施例的固體生物質(zhì)熱解氣化裂解爐，包括上部的沸騰氣化 爐2及下部的燃氣初級凈化室14，沸騰氣化爐2傾斜設(shè)置于燃氣初級凈化室14上方，在燃 氣初級凈化室的上部設(shè)有能夠調(diào)節(jié)插入深度的插板爐排9，插板爐排9通過插板爐排調(diào)節(jié)機構(gòu)7調(diào)節(jié)插入燃氣初級凈化室14內(nèi)的深度，在沸騰氣化爐的底部設(shè)有氣化劑入口 4及氣 化劑噴嘴6，在插板爐排9的下方設(shè)有燃氣出口 8，沸騰氣化爐的上部設(shè)有物料入口 3及點 火孔13，點火孔13兼作觀察孔。具體設(shè)置中，燃氣初級凈化室14的下部為集灰斗10，并在集灰斗的出口設(shè)置有螺 旋出渣器11。為了使沸騰氣化爐2內(nèi)生成的燃氣在曲面爐壁約束下快速循環(huán)，提高氣化溫 度，設(shè)置沸騰氣化爐2的軸線與鉛垂線的夾角為30°。具體使用中，首先從氣化物料入口 3輸入直徑約2cm的冶金焦炭顆粒至氣化劑入 口 4中心線以上；自點火孔13推入火種，從氣化物料入口 3輸入氣化原料，同時啟動鼓風(fēng)機 和燃氣引風(fēng)機；氣化產(chǎn)生的熱煙氣自燃氣出口 8引出，在引風(fēng)機后的示火器點燃之前，部分 熱煙氣經(jīng)旁通閥回流，多余氣體對空排放，直至示火器點燃為止。熱解氣化時噴射氣流攜帶 氣化物料在上升過程受爐壁約束及重力作用而回流，并在噴射氣流的影響下，部分回流體 被卷席而產(chǎn)生內(nèi)部循環(huán)。氣化物料在上升、回流、循環(huán)過程中不斷地進行氧化還原和催化裂 解反應(yīng)，重金屬鹽類得以分解。沸騰氣化爐內(nèi)溫度可高達1300°C以上。下降氣流在引風(fēng)機作用下流經(jīng)插板爐排9上的固定床焦炭裂解層，在加熱焦炭的 同時，殘存在燃氣中的焦油被灼熱的焦炭催化作用下被裂解，二氧化碳被進一步還原。調(diào)節(jié)插板爐排9的插入深度，可調(diào)節(jié)焦炭層厚度和系統(tǒng)阻力，和調(diào)節(jié)插板爐排下 的有效空間，提高燃氣中灰塵的沉降率，減少凈化工序工作量。落入集灰斗10內(nèi)的灰渣由 螺旋出渣器11排出。在氣化過程中應(yīng)注意裂解床的焦炭層厚度，及時補充焦炭。如果該裝置與干餾爐配套，則生物焦由物料入口 3入爐氣化，而干餾氣由回流煙 氣入口 1入爐，參與燃燒，循環(huán)裂解全過程，其所含的焦油經(jīng)高溫裂解和催化裂解，幾乎全 部轉(zhuǎn)化為可燃氣體。最后由干餾氣、熱解氣和焦油裂解氣構(gòu)成的混合燃氣經(jīng)燃氣出口 8排 入下道工序。
權(quán)利要求1.固體生物質(zhì)熱解氣化裂解爐，包括上部的沸騰氣化爐( 及下部的燃氣初級凈化室 (14)，其特征在于，所述沸騰氣化爐( 傾斜設(shè)置于所述燃氣初級凈化室(14)上方，在燃氣 初級凈化室的上部設(shè)有能夠調(diào)節(jié)插入深度的插板爐排(9)，在沸騰氣化爐的底部設(shè)有氣化 劑入口(4)及氣化劑噴嘴(6)，氣化劑噴嘴中心線下方至插板爐排上方為固定床催化裂解 段(15)，所述插板爐排的下方設(shè)有燃氣出口(8)，所述沸騰氣化爐的上部設(shè)有物料入口(3) 及點火孔(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體生物質(zhì)熱解氣化裂解爐，其特征在于，所述沸騰氣化爐 (2)的軸線與鉛垂線的夾角為30°。
專利摘要本實用新型公開了一種固體生物質(zhì)熱解氣化裂解爐，包括上部的沸騰氣化爐、中部的催化裂解段及下部的燃氣初級凈化室，所述沸騰氣化爐傾斜設(shè)置于所述燃氣初級凈化室上方，在燃氣初級凈化室的上部設(shè)有能夠調(diào)節(jié)插入深度的插板爐排，在沸騰氣化爐的底部設(shè)有氣化劑入口及氣化劑噴嘴，所述插板爐排的下方設(shè)有燃氣出口，所述沸騰氣化爐的上部設(shè)有物料入口及點火孔。本實用新型可用于秸稈等農(nóng)林固體廢棄物熱解氣化，也可用于城鎮(zhèn)固體生活垃圾和城鎮(zhèn)污水處理廠脫水干燥后的污泥焚燒并獲取能源；氣化產(chǎn)生的焦油粒子被裂解，大部分二氧化碳被還原，增加可燃氣體產(chǎn)量；燃氣質(zhì)量高燃氣中無焦油，利于凈化處置；氣化溫度高，不產(chǎn)生二噁英等有害氣體。
文檔編號C10J3/64GK201834892SQ20102053957
公開日2011年5月18日 申請日期2010年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月19日
發(fā)明者王家俊, 王懷春, 閆養(yǎng)林, 馬仁貴 申請人:合肥天焱綠色能源開發(fā)有限公司