一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统技术方案

本发明专利技术涉及生物质炭气联产领域，具体涉及一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统，包括喷动床反应器，所述喷动床反应器依次与炭气分离装置、喷淋装置和气液分离装置连接；喷动床反应器包括反应器本体，反应器本体下部为椎体部，椎体部底端设有一次进风管，锥体部侧面设有若干二次进风管。本发明专利技术采用一次、二次进风结合使用的方式，能够使得气体分布更加均匀，解决了床层内颗粒、气体缺乏径向混合的问题，消除喷动床内颗粒流动死区，强化气体、颗粒径向混合，改善床内传热、传质效果，提高喷动床的整体物料处理效率及化学反应速率。

【技术实现步骤摘要】
一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统
本专利技术涉及生物质炭气联产领域，具体涉及一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统。
技术介绍
生物质炭气联产，通常是指在完全或部分缺氧条件下，生物质原料在气化剂作用下在反应器内发生热解、还原、氧化反应，使分子裂化为小分子化合物，得到含有氢气、甲烷等成分的可燃气体，以及生物炭、木质液和少部分焦油的过程。生物质炭气联产，提供了一种利用生物质能的形式，它具有高效节能、安全环保、材料易获取的特点。得到的气体产物燃烧可供取暖发电，反应得到的生物炭亦是一种发热量高、无毒、无烟、清洁的固体燃料。因此，生物质炭气联产为解决我国能源需求、环境污染等问题提供了一种有效的解决方案。目前生物质炭气联产工艺中存在的主要问题是反应器内传热、传质效果差，物料处理能力较弱，化学反应转化率低等。因此，积极开发一种经济成本低、热解气化转化率高的生物质炭气联产系统迫在眉睫。目前常用喷动床反应器在实际使用中仍存在诸多问题，如传统喷动床内颗粒具有明显的内外分层流动特点，环隙区颗粒运动缓慢，甚至出现流动死区，颗粒、气体缺乏径向混合，特别是在环隙区底部出现流动死区，易造成某些易黏结颗粒在环隙区的团聚现象，对床内传热、传质产生不利影响。物料的处理效率不高，进而影响和降低喷动床的整体物料处理效率及化学反应速率。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提供了一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统，采用一次、二次进风结合使用的方式，能够使得气体分布更加均匀，进而使得物料与气体的反应时间缩短，增加反应的速率；解决了床层内颗粒、气体缺乏径向混合的问题，使得生物质颗粒与气体接触更充分，消除喷动床内颗粒流动死区，强化气体、颗粒径向混合，改善床内传热、传质效果，提高喷动床的整体物料处理效率及化学反应速率。本专利技术具体采用的技术方案是：一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统，包括喷动床反应器，所述喷动床反应器依次与炭气分离装置、喷淋装置和气液分离装置连接。本专利技术所采用的喷动床反应器形状参考现有技术，上部为圆柱体的壳体，下部为圆锥体的漏斗状锥体部。喷动床反应器的上部开设有排气管，气体由排气管排出，进入炭气分离装置进行炭气分离，分离后的气体进入喷淋装置进行喷淋除尘，再进入气液分离装置对气体进行气液分离除去水汽，干燥后的生物质燃气进行收集，并可作为燃料为气体加热炉提供热量。本专利技术的进风方式采用一次、二次进风结合方式，喷动床反应器锥体部底端设有一次进风管，锥体部侧面设有若干二次进风管，所述一次进风管和二次进风管均与气体加热炉连接，气体加热炉将鼓风机提供的空气加热后通过两组进风管提供至喷动床反应器作为气化剂；上述的气液分离装置干燥后的生物质燃气作为燃料为气体加热炉提供热量。具体的，所述一次进风管包括导向管和螺旋进气管，所述导向管由锥体部的底端沿轴线插入反应器本体，螺旋进气管一端伸入导向管，另一端伸出至反应器本体外。导向管为中空的管，作用是为对螺旋进气管的进风方向进行导向，使气体向上吹入，形成上行气流。导向从锥体部的底端最低点插入，螺旋进风管的一端从导向管的底端部分伸入导向管内，另一端连接气源。螺旋进气管具有一定的造旋作用，一次进风能够形成具有一定旋流强度的螺旋上行气流，其作用是增加了气流的湍动强度，带动生物质颗粒产生径向运动，有助于强化气体、颗粒的径向混合，提高喷动床的整体效率。所述二次进风管的数量为3根，二次进风管设置在锥体部侧面的同一高度上，沿锥体部侧面每隔90°设置一根。同时，在同一高度上还开设有生物炭出口，生物炭出口与相邻两根二次进风管的间隔为90°，生物炭出口连接生物炭收集器，将产物生物炭进行收集。二次进风能有效消除喷动床流动死区,强化喷动床内气-固相间传递过程,从而使得喷动床内气-固两相流动状态实现整体优化。更好的，本专利技术所述的二次进风管为管壁开放式，具体的，二次进风管的一端为管壁开放端，所述管壁开放端包括封闭段与开放段，封闭段与开放段交错设置，通过金属支撑条连接。管壁开放式二次进风管的优点是气体可以从喷口处透过进风管管壁上的空间进入喷动床，气体出口面积增大，增加气固接触效率以及固体循环速率，有效减小了床内喷动所需进气速度。更好的方案是，所述喷动床反应器内还设有内筒，所述内筒设于喷动床反应器上部的壳体内，内筒与喷动床反应器同轴线，内筒顶端开设进料口，内筒底端伸至所述锥体部，伸入锥体部的部分为向远离轴线侧弯曲的弧形，呈喇叭状。内筒的存在一方面限制了喷动空间，增加气流速度从而提高喷动高度，提高了喷动性能和喷动系统的稳定性，另一方面气体的运动轨迹发生变化，气体被迫先向下运动然后再向上从出口离开，这样一来抑制了对细小颗粒的夹带，在一定程度上减少了出口处被气体携带的颗粒量。采用的内筒为下端有弧度的喇叭状结构，能够对进气和集气起到一定的分隔作用，且圆弧形的外沿对气流的扰动作用较小。其中，本专利技术还包括进料装置，进料装置与喷动床反应器的进料口连接，用于投料。所述的进料装置包括一级绞龙和二级绞龙，所述一级绞龙的出口与二级绞龙进口连接，二级绞龙出口与喷动床反应器进料口连接。两级绞龙的作用一是精确控制输送量，二是防止输送中物料搭桥，影响顺畅进料。其中一级绞龙为变频控制，根据物料不同控制输送量，二级绞龙为定频控制，向反应器内输送物料。更好的，还可以在连接两级绞龙的管路上设置可拆卸的可视窗口，方便物料的观察，也便于清洁、疏通和维修。本专利技术所采用的炭气分离装置为直流导流锥式炭气分离器，经喷动床反应器排气口排出的气体进入直流导流锥式炭气分离器进行产物的分离，燃气和生物炭因为密度不同，在不同离心力作用下生物炭被甩向边壁附近，在底部的生物炭出口处聚集后排出，由生物炭收集器进行收集；燃气由中心处出口管离开分离器，进入喷淋装置。本专利技术所采用的喷淋装置为两级漩涡喷淋器，冷却水和燃气分别从两个切向入口进入喷淋器，在螺旋下行流场作用下，燃气被冷却，且燃气中的焦油、生物炭等杂质会被冲刷进水里，随冷却水由下部出口离开喷淋器，冷却后燃气由上部出口离开喷淋器，进入气液分离装置。本专利技术所采用的气液分离装置为带调节楔式螺旋气液分离器，用于去除燃气中的水滴。分离后的水可经收集后，作为回收水源供给至喷淋装置；分离后的产物燃气由储气罐进行收集，同时也可作为燃料能源供给至气体加热炉。本专利技术喷动床反应器的气源由鼓风机提供，经气体加热炉加热后，供给至喷动床反应器的一次进风管和二次进风管；气体加热炉的燃料能源可由上述储气罐进行提供。与现有技术相比，本专利技术优点是：1)采用一次、二次进风结合使用的方式，能够使得气体分布更加均匀，进而使得物料与气体的反应时间缩短，增加反应的速率；解决了床层内颗粒、气体缺乏径向混合的问题，使得生物质颗粒与气体接触更充分，消除喷动床内颗粒流动死区，强化气体、颗粒径向混合，改善床内传热、传质效果，提高喷动床的整体物料处理效率及化学反应速率。2)一次进风管采用螺旋进气管，具有一定的造旋作用，一次进风能够形成具有一定旋流强度的螺旋上行气流，其作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统，包括喷动床反应器，所述喷动床反应器依次与炭气分离装置、喷淋装置和气液分离装置连接，其特征在于：/n所述喷动床反应器包括反应器本体，所述反应器本体下部为锥体部，所述锥体部底端设有一次进风管，锥体部侧面设有若干二次进风管。/n

【技术特征摘要】
1.一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统，包括喷动床反应器，所述喷动床反应器依次与炭气分离装置、喷淋装置和气液分离装置连接，其特征在于：
所述喷动床反应器包括反应器本体，所述反应器本体下部为锥体部，所述锥体部底端设有一次进风管，锥体部侧面设有若干二次进风管。


2.根据权利要求1所述一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统，其特征在于，所述一次进风管包括导向管和螺旋进气管，所述导向管由锥体部的底端沿轴线插入反应器本体，螺旋进气管一端伸入导向管，另一端伸出至反应器本体外。


3.根据权利要求1所述一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统，其特征在于，所述二次进风管的一端为管壁开放端，所述管壁开放端包括封闭段与开放段，封闭段与开放段交错设置。


4.根据权利要求3所述一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统，其特征在于，所述管壁开放端伸入所述锥体部内。


5.根据权利要求1或3所述一种多进口内筒型喷动床式生物质炭气联产系统，其特征在于，所述二次进风管的数量为3根，二次进风管设置在锥体部侧面的同一高度上，沿锥体部侧面每隔90°设置一根。

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉春，李鹤彤，邹伟，付鹏，魏冉冉，刘国栋，李永军，李治宇，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37