去阻启动喷动床秸秆与煤共催化气化制燃气装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种去阻启动喷动床秸秆与煤共喷动催化气化制燃气的装置和方法。在本发明专利技术的装置中，能够没有床层阻力启动喷动床，并使秸秆与煤、碳酸钙、水蒸汽在启动后的去阻启动喷动床中共喷动催化气化生产去焦油的中热值燃气，有机集成了喷动床技术、水蒸汽与煤和秸秆共气化技术和催化技术的优点，创新出了一套新的在去阻启动喷动床中煤与秸秆、碳酸钙、水蒸汽共喷动催化气化制低焦油含量中热值燃气的装置和方法。本发明专利技术所集成的３种技术方法制得的燃气中焦油含量小于国家燃气标准１０ｍｇ／ｍ３，热值约达１０ＭＪ／ｍ３－１４ＭＪ／ｍ３，消耗１个质量份的煤可以使２．５－３个质量份的秸秆转化成中热值燃气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及秸秆与煤、水蒸汽和碳酸钙在免受高温的去阻管去阻启动喷动床中共喷动催化气化制燃气的装置和方法领域。主要得到一种使用免受高温的去阻管去阻启动喷 动床进行秸秆与煤、水蒸汽和碳酸钙共喷动催化气化制燃气的装置和方法。在本专利技术的装 置中，能够没有床层阻力启动喷动床，并使秸秆与煤、碳酸钙、水蒸汽在启动后的喷动床中 共喷动催化气化生产去焦油的中热值燃气。
技术介绍
随着人类对能源需求的增加和化石燃料的减少，生物质作为可再生能源，正在成 为矿物燃料的替代品。以农作物秸秆为原料气化生产燃气技术得到广泛的研究。中国农业 机械化研究院、中国科学院广州能源所、山东能源所等单位研制的固定床秸秆气化炉，包括 上吸气、下吸气式等，已经投入应用，但气化气热值低，为1. 6-5MJ/m3，焦油和灰多，有些可 达50mg/m3。 农作物秸秆与煤、水蒸汽在碳酸钙的作用下共催化气化，既可以促进煤的气化反 应，同时煤燃烧的高温下的气化可消除焦油并产生高品位的清洁的中热值燃气，热值达到 10-15MJ/m 可减量化使用煤炭，可以有效使用秸秆。秸秆气化反应器主要有固定床和流化 床气化炉等。王立群等在《在流化床气化炉中生物质与煤共气化的研究(1)_空气*水蒸汽 为气化剂生产低热值燃气》(太阳能学报，2008，29(2) :246-251) —文中给出了在流化床中 进行生物质与煤共气化并以空气 水蒸汽为气化剂的相关研究，得到了少焦油和低热值的 燃气。水蒸汽作为气化剂可以使高温燃烧后的煤气化，提高燃气中可燃气体的含量。如将 空气只用于煤的燃烧升温，燃烧后的废气排除，再用水蒸汽气化，燃气的热值就会提高。流 化床在整个截面上要使床层颗粒流化，气体用量大，床层装料高度受到喷动风机风压的限 制。流化床承担物料的床底要承受90(TC以上的高温，设备制造要求高。因此，除流化床以 外，仍有必要研究新型高效秸秆气化方法。 喷动床是流化床的一个分支，具有结构简单，用气量小于流化床，易操作等优点。 喷动床自20世纪50年代初期由加拿大国家自然研究院的Mathur和Gisher提出后，已在 粮食干燥、粒状废弃物的热解、煤燃烧和气化等方面得到试验或应用。 常规喷动床是一种上部为圆柱形外壁下部为圆锥形外壁而内部是空间的设备。物 料置于喷动床内，锥形底部的喷嘴喷入气体，形成喷动区，使物料发生喷动。喷动的物料在 物料表面形成喷泉，物料落向四周的环隙区，在环隙区向下流动，由此形成物料的循环运 动。喷动床适用于粮食干燥、煤的燃烧和气化、废橡胶粒子的热解等。 常规喷动床的启动阻力比正常喷动时的阻力大，启动压强就要高出正常喷动压 强。在用33mm直径的喷嘴喷动320mm高的粒径小于5mm的煤粒时，启动压强高出正常喷动 压强2kPa300X之多，达到8kPa。所配喷动风机就需要满足启动压强的要求，而实际喷动时 的压强比启动压强低很多。所以，只要能消除启动压强，就可以降低对喷动风机风压的要 求，有利于经济有效地进行生产。 在生产过程中也可能因为各种故障而暂时停机。喷动床在停机后再启动仍需要克 服启动压强。如果将物料全部排出，再启动喷动风机，再加入物料，很不方便。如果在不排 出物料的情况下，就能无阻力启动喷动床，将对处理生产突发事情极为有利。由于床内的温 度为90(TC以上，要求去阻的结构部件最好不要放置在床内，以防止部件受高温，给制造和 安装带来困难。 农作物秸秆制燃气中焦油的去除是一关键技术。采用催化剂是一种选择。 一些金 属的氧化物对焦油的去除有催化作用。煤与秸秆共气化，温度达到95(TC以上时，高温也能 去除焦油。催化剂的使用可以使温度有所降低，如降到90(TC。在流化床中直接加入催化 剂有一定的效果，但在加料口附近产生的焦油多，而加料口的催化剂数量少，焦油去除不彻 底。喷动床使得整个物料在床内循环，可以使物料混合均匀，给催化剂的均匀分布创造了条 件。 因此，为了研究得到新的农作物秸秆气化制燃气的装置，可以综合考虑上述因素， 创造新的去阻启动喷动床，融合喷动技术、秸秆与煤及水蒸汽共气化技术、碳酸钙催化技 术，专利技术出新的秸秆与煤共气化制低焦油的中热值的燃气的装置和方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能无床层阻力启动，能使秸秆与煤、水蒸汽、碳酸钙发生共喷动催化气化反应从而生产低焦油含量的中热值燃气的新的喷动床催化气化装置和方法，使得燃气的热值为10MJ/mM4MJ/m 达到中值燃气的热值，焦油和灰含量 低于10mg/m 达到燃气的要求。 本专利技术所采取的技术方案是，采用一种免受高温的去阻管进行去阻启动喷动床的结构，即带有免受长时高温的去阻管零启动阻力启动喷动床的结构，进行秸秆与煤、碳酸钙、水蒸汽共喷动催化气化生产去焦油的中热值燃气，有机集成喷动床技术、秸秆与煤和水蒸汽共气化技术和碳酸钙催化技术的优点，创新出一套新的在去阻启动喷动床中秸秆与煤、水蒸汽和碳酸钙共喷动催化气化制低焦油含量中热值燃气的装置和方法。 本专利技术的免受高温的去阻管是上部有气孔分布的去阻管，用此去阻管去除一般喷动床存在的启动阻力。此去阻管放置到去阻启动喷动床喷口的下方，不受床内燃煤的长时间高温作用，故为免受长时高温的去阻管。此结构解决了免受长时高温的去阻管去除一般喷动床存在的启动阻力的技术问题。 以上述结构的去阻启动喷动床作为气化反应器集成到整个装置去，解决融合喷动 技术优点的技术问题，即解决采用相对于流化床较小的气体流量、相对较低的喷动风机启 动压强、床内无构件无需考虑高温对内部构件要求高的技术问题，实现本专利技术融合喷动技 术的方法。 在去阻启动喷动床中添加3% _5%煤加碳酸钙总质量的碳酸钙，在90(TC以上，进 行催化反应，实现本专利技术融合催化技术的方法。 在去阻启动喷动床中集成秸秆与煤、水蒸汽共气化技术，实现本专利技术共气化技术 的方法。 上述3种方法有机集成融合，总体体现出具有综合创新有益意义的新的燃气生产 方法。5 本专利技术的结构部件、连接关系、具体结构解决的技术问题以及新方法的步骤和解 决的技术问题详细说明如下。 本专利技术整个装置由喷动风机、空气流量计、蒸汽流量计、废热蒸汽包、煤料仓加螺旋进料装置、秸秆料仓加螺旋进料装置、去阻启动喷动床、旋风分离器、灰斗、湿法洗涤槽、气柜、三通阀等组成，如图1所示。图1中各部件的连接关系如下所述。 空气喷动风机与空气流量计相连，空气流量计用于控制空气的流量。空气流量计 后接三通阀的空气进口，三通阀用于控制空气的开与关。三通阀的出口连接到去阻启动喷 动床的进气管上。废热蒸汽包蒸汽的出口与蒸汽流量计的进口相连，蒸汽流量计的出口与 三通阀的另一入口相连。煤料仓加螺旋进料装置与去阻启动喷动床在上部连接，将煤送入 去阻启动喷动床。秸秆料仓加螺旋进料装置通过管道在去阻启动喷动床近锥部上方处伸入 喷动区，送入秸秆，喷动床近喷口上方的喷动区有吸秸秆的作用。去阻启动喷动床侧下方接 灰斗。去阻启动喷动床顶端封盖上有管道与旋风分离器的进口连接。旋风分离器的出口接 废热蒸汽包的废热气的进口。废热蒸汽包废热气的出口与湿法洗涤槽相连。湿法洗涤槽向 后与气柜相连。 去阻启动喷动床的结构部件有去阻管支撑杆、去阻管、密封螺母、密封填料、放料 阀、进气管、出灰管、封盖、排气管。如图2所本文档来自技高网...

【技术保护点】
去阻启动喷动床秸秆与煤共催化气化制燃气装置，其特征在于，由喷动风机（１）、空气流量计（２）、蒸汽流量计（３）、废热蒸汽包（４）、煤料仓加螺旋进料装置（５）、秸秆料仓加螺旋进料装置（６）、无阻启动喷动床（７）、旋风分离器（８）、灰斗（９）、湿法洗涤槽（１０）、气柜（１１）、三通阀（１２）组成；所述喷动风机（１）与空气流量计（２）相连，空气流量计（２）后接三通阀（１２）的空气进口，三通阀（１２）的出口连接到喷动床的进气管（１８）上，废热蒸汽包（４）蒸汽的出口与蒸汽流量计（３）的进口相连，蒸汽流量计（３）的出口与三通阀（１２）的另一入口相连；煤料仓加螺旋进料装置（５）与无阻启动喷动床（７）的上部连接，将煤送入无阻启动喷动床（７）内，秸秆料仓加螺旋进料装置（６）通过管道在无阻启动喷动床（７）的近锥部上方处伸入喷动区，无阻启动喷动床（７）侧下方接灰斗（９），无阻启动喷动床（７）顶端封盖（２０）上有排气管（２１）与旋风分离器（８）的进口连接，旋风分离器（８）的出口接废热蒸汽包（４）的废热气的进口，废热蒸汽包（４）废热气的出口与湿法洗涤槽（１０）相连，湿法洗涤槽（１０）与气柜（１１）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟民，王立群，赵杰文，马海乐，姜松，赵如金，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]