生物质分级供氧气化炉及分级供氧方法技术

本发明专利技术公开一种生物质分级供氧气化炉及分级供氧方法。该生物质分级供氧气化炉具有炉体，炉体具有文丘里管结构的喉口部；所述炉篦具有至少一个打灰部，该打灰部具有转轴、承灰板和搅动杆；承灰板设有用于将气化气流出的出气通孔；在运动状态时，承灰板能绕转轴在竖直平面内做往复摆动，承灰板偏离平衡位置的最大摆动角度为0°‑60°之间的任意一个角度，且包括60°；搅动杆固设于转轴上，搅动杆的侧壁还设有气化剂出口。将该生物质分级供氧气化炉用于生物质气化，所得生物炭中碳含量低、气化效率高。

Biomass grading oxygen supply gasifier and classified oxygen supply method

The invention discloses a biomass grading oxygen supply gasifier and a grading oxygen supply method. The biomass graded oxygen supply gasifier has a furnace body, the furnace body has the throat opening of the Venturi tube structure, and the grate has at least one ash making part, and the grate has a rotating shaft, a bearing ash plate and an agitation rod, and the ash bearing plate has an outgassing hole for the outflow of gasified gas; in the motion state, the ash bearing plate can be vertically leveled around the rotating shaft. The maximum swing angle of the fly ash plate deviating from the balance position is at any angle between 0 degrees and 60 degrees, and includes 60 degrees; the stirred rod is fixed on the rotating shaft, and the side wall of the stirred rod is also equipped with a gasification agent exit. The biomass grading oxygen gasification furnace is used for biomass gasification, and the biomass carbon obtained has low carbon content and high gasification efficiency.

【技术实现步骤摘要】
生物质分级供氧气化炉及分级供氧方法
本专利技术具体涉及一种生物质分级供氧气化炉及分级供氧方法。
技术介绍
生物质是一种清洁、资源丰富、且唯一含碳的可再生能源，能很好的解决能源短缺、环境污染的世界难题，日益受到广泛关注。生物质热化学利用是在高温条件下对生物质进行燃烧、热解、气化等处理得到热、电或可燃气等产品，其中生物质气化技术因具有反应迅速、转化效率高、终端产品灵活以及易于工业化等优点，已成为世界研究重点。在众多生物质反应器中，固定床气化炉由于结构简单、规模灵活、运行稳定等优点受到广泛利用。常用的固定床气化炉分为上吸式、下吸式、开心式等，相较于上吸式等气化技术，虽然下吸式固定床气化炉焦油含量相对较低，但仍然达不到终端发电的需求，需要进一步改善。中国专利文献CN102492489A公开的生物质分级供氧气化炉，采用在热解及喉口处分级供氧的方式。该方式虽然能够提高生物质热解效率、增加挥发分含量，然而却带来了生物质炭中碳含量高、气化效率较低的缺陷。中国专利文献CN101144022A公开的三段式生物质气化炉，采用在喉口和炉篦处分级供氧方法，在第二段炉篦通入二级风。然而，由于炭层落入第二段炉篦时已经经过了第一段炉篦处还原反应以及散热的降温，在第二段有可能炭层温度较低导致无法发生氧化反应。同时，两段炉篦的设计不但增大了炭层搭桥的风险，而且大大增加了系统复杂程度，较难实现连续出灰，不利用工业利用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有生物质气化技术中碳转化率不高、气化效率较低的缺陷，从而提供一种新型的生物质分级供氧气化炉及分级供氧方法。将该生物质分级供氧气化炉用于生物质气化，所得生物炭中碳含量低、气化效率高。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题：本专利技术提供一种生物质分级供氧气化炉，所述生物质分级供氧气化炉具有炉体，所述炉体具有喉口部；所述喉口部的上部设有原料入口，所述喉口部设有多个用于将气化剂喷入的喷管；所述喉口部下方设有炉篦；所述炉体在所述炉篦下方的侧壁上设有气化气出口；所述炉篦具有至少一个打灰部；所述打灰部具有转轴、承灰板和搅动杆；所述承灰板设有用于将气化气流出的出气通孔；在所述承灰板处于运动状态时，所述承灰板能绕所述转轴在竖直平面内做往复摆动，所述承灰板偏离平衡位置的最大摆动角度为0°-60°之间的任意一个角度，且包括60°，例如可为45°；在所述承灰板处于静止状态时，所述承灰板与所述炉体的内腔之间留有供所述承灰板进行所述往复摆动的间隙；所述搅动杆固设于所述转轴上，所述搅动杆的侧壁还设有气化剂出口。上述生物质分级供氧气化炉的使用过程如下，生物质热解所得热解气及热解炭经所述原料入口进入所述喉口部后；所述热解炭堆积于所述承灰板上形成炭层，所述热解气与经所述喷管进入的气化剂，在所述喉口部发生部分氧化反应，该部分氧化反应后产生的混合气进入所述炉篦上方的炭层内；所述混合气、所述炉篦上方的炭层与经所述搅动杆的气化剂出口送入的气化剂发生进一步的氧化还原反应，得气化气及生物质灰；所得气化气经所述承灰板上的出气通孔排入下方炉体，并经所述炉体侧壁的气化气出口排出；在所述进一步的氧化还原反应的过程中，所述炉篦可以根据需要而启动，也可以是周期性地定时启动，那么，在所述炉篦的承灰板绕所述转轴往复摆动的过程中，所得生物质灰经所述炉篦转动过程中承灰板之间的空隙以及所述承灰板与所述炉体的内腔之间的空隙落入下方炉体，下方炉体内的生物质灰则会定时排出。本专利技术中，所述炉篦可具有两个以上的所述打灰部；各所述承灰板在静止状态时，各所述承灰板之间留有供所述承灰板转动的间隙，且各所述承灰板共同形成用于支撑沉积于其上的炭层的承灰面。其中，较佳地，各所述承灰板之间的间隙与所述出气通孔的直径相同。其中，较佳地，所述打灰部的各所述转轴的轴线互相平行，且处于同一水平面内；各所述承灰板在运动状态的每一时刻的摆动方向均相同。本专利技术中，所述承灰板可为平板结构。本专利技术中，较佳地，所述承灰板具有第一承灰板和第二承灰板；所述第一承灰板和所述第二承灰板分别对称固接于所述转轴的两侧并向下方倾斜。更佳地，所述第一承灰板和所述第二承灰板所成的夹角为90°。本专利技术中，较佳地，所述转轴的一端封闭，所述转轴的另一端设有气化剂入口，所述气化剂入口与所述转轴的内腔连通；所述搅动杆的上端封闭；所述转轴的内腔与所述搅动杆的内腔连通。本专利技术中，较佳地，所述搅拌杆在静止状态时固设于所述转轴的正上方。本专利技术中，所述喷管的设置方式可采用现有技术中的任何设置方式，例如可采用切向设置或对置设置，当采用切向设置时，切向角例如可为30°，切向角的定义为所述喷管的轴线与通过所述喷管的轴线与所述炉体的内壁的交点的所述炉体的内壁的切面所形成的夹角。本专利技术中，较佳地，所述转轴穿过所述炉体并伸至所述炉体外，且所述转轴与一驱动机构相连，在运行过程中，所述驱动机构带动所述转轴转动。所述驱动机构例如可采用电机带动，一般包括电机、气动执行机构和液压执行机构等。本专利技术中，较佳地，所述生物质分级供氧气化炉的外部还设有气化剂总管，用于向所述喉口部及所述打灰部供应气化剂；所述气化剂总管设有第一气化剂支管和第二气化剂支管；所述第一气化剂支管与所述喷管连通，所述第二气化剂支管与所述转轴的气化剂入口连通。本专利技术还提供一种分级供氧方法，所述分级供氧方法采用前述生物质气化炉，所述分级供氧方法包括如下步骤：(1)生物质热解所得热解气及热解炭经所述原料入口进入所述喉口部；(2)所述热解炭堆积于所述承灰板上形成炭层；所述热解气与经所述喷管进入的气化剂，在所述喉口部发生部分氧化反应，得混合气；所述混合气进入所述炉篦上方的炭层内；(3)所述混合气、所述炉篦上方的炭层与经所述搅动杆送入的气化剂发生进一步的氧化还原反应，得气化气及生物质灰；所得气化气经所述承灰板上的出气通孔排入所述炉篦下方的炉体内，并经所述气化气出口排出；在所述进一步的氧化还原反应的过程中，所得生物质灰经所述炉篦转动过程中承灰板之间的空隙以及所述承灰板与所述炉体的内腔之间的空隙落入下方炉体，下方炉体内的生物质灰则会定时排出。上述分级供氧方法如下，生物质热解所得热解气及热解炭经所述原料入口进入所述喉口部后；所述热解炭堆积于所述承灰板上形成炭层，所述热解气与经所述喷管进入的气化剂，在所述喉口部发生部分氧化反应，该部分氧化反应后产生的混合气进入所述炉篦上方的炭层内；所述混合气、所述炉篦上方的炭层与经所述搅动杆的气化剂出口送入的气化剂发生进一步的氧化还原反应，得气化气及生物质灰；所得气化气经所述承灰板上的出气通孔排入下方炉体，并经所述炉体侧壁的气化气出口排出；当所述承灰板绕所述转轴在竖直平面内做往复摆动的过程中，所得生物质灰经所述承灰板之间的空隙以及所述承灰板与所述炉体的内腔之间的空隙落入下方炉体，下方炉体内的生物质灰则会定时排出。本专利技术中，所述气化剂可为本领域常规使用的气化剂，所述气化剂较佳地为空气。更佳地，所述气化剂的当量比为0.2-0.4，例如可为0.3。其中，所述当量比为通入所述生物质分级供氧气化炉的空气的质量流量与所述生物质完全燃烧所需的空气的质量流量的比值。本专利技术中，较佳地，经所述喷管进入的气化剂的体积流量占所述气化剂总体积流量的20％-80％，例如可为75％，其中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质分级供氧气化炉，所述生物质分级供氧气化炉具有炉体，所述炉体具有喉口部；所述喉口部的上部设有原料入口，所述喉口部设有多个用于将气化剂喷入的喷管；所述喉口部下方设有炉篦；所述炉体在所述炉篦下方的侧壁上设有气化气出口；所述炉篦具有至少一个打灰部，其特征在于，所述打灰部具有转轴、承灰板和搅动杆；所述承灰板设有用于将气化气流出的出气通孔；在所述承灰板处于运动状态时，所述承灰板能绕所述转轴在竖直平面内做往复摆动，所述承灰板偏离平衡位置的最大摆动角度为0°‑60°之间的任意一个角度，且包括60°；在所述承灰板处于静止状态时，所述承灰板与所述炉体的内腔之间留有供所述承灰板进行所述往复摆动的间隙；所述搅动杆固设于所述转轴上，所述搅动杆的侧壁还设有气化剂出口。

【技术特征摘要】
1.一种生物质分级供氧气化炉，所述生物质分级供氧气化炉具有炉体，所述炉体具有喉口部；所述喉口部的上部设有原料入口，所述喉口部设有多个用于将气化剂喷入的喷管；所述喉口部下方设有炉篦；所述炉体在所述炉篦下方的侧壁上设有气化气出口；所述炉篦具有至少一个打灰部，其特征在于，所述打灰部具有转轴、承灰板和搅动杆；所述承灰板设有用于将气化气流出的出气通孔；在所述承灰板处于运动状态时，所述承灰板能绕所述转轴在竖直平面内做往复摆动，所述承灰板偏离平衡位置的最大摆动角度为0°-60°之间的任意一个角度，且包括60°；在所述承灰板处于静止状态时，所述承灰板与所述炉体的内腔之间留有供所述承灰板进行所述往复摆动的间隙；所述搅动杆固设于所述转轴上，所述搅动杆的侧壁还设有气化剂出口。2.如权利要求1所述的生物质分级供氧气化炉，其特征在于，所述炉篦具有两个以上的所述打灰部；各所述承灰板在静止状态时，各所述承灰板之间留有供所述承灰板转动的间隙，且各所述承灰板共同形成用于支撑沉积于其上的炭层的承灰面。3.如权利要求2所述的生物质分级供氧气化炉，其特征在于，各所述承灰板之间的间隙与所述出气通孔的直径相同。4.如权利要求2所述的生物质分级供氧气化炉，其特征在于，所述打灰部的各所述转轴的轴线互相平行，且处于同一水平面内；各所述承灰板在运动状态的每一时刻的摆动方向均相同。5.如权利要求1-4任一项所述的生物质分级供氧气化炉，其特征在于，所述承灰板为平板结构；或者，所述承灰板具有第一承灰板和第二承灰板；所述第一承灰板和所述第二承灰板分别对称固接于所述转轴的两侧并向下方倾斜；较佳地，所述第一承灰板和所述第二承灰板所成的夹角为90°。6.如权利要求1-4任一项所述的生物质分级供氧气化炉，其特征在于，所述转轴的一端封闭，所述转轴的另一端设有气化剂入口，所述气化剂入口与所述转轴的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾志伟，聶鑫蕊，殷科，郭泗勇，茹斌，宛政，崔洁，管志俊，强璐，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31