生物质气化装备及其气化工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种生物质气化装备及其气化工艺，所述装备包括由输气管道相连接的气化反应室，蒸汽换热器和蒸汽缓冲罐，空气缓冲罐，内外双旋风换热除尘器，冷却塔，电捕焦油器，除硫化氢喷淋器，水环压缩机，气水分离器，燃气储存罐，以及装备的控制系统；气化反应室包括自动上料装置、两级气化区、振动炉蓖、自动点火装置、自动排渣装置及自动整平装置。所述气化工艺包括如下步骤：燃气生成；气化介质预热；燃气净化过滤；燃气压缩储存。本发明专利技术科学环保，具有结构设计合理，自动化程度高，气化反应稳定可控，连续，无间断的显著特点，而且气化效率高，整体热值高；适合大面积推广应用，尤其是可应用于现有燃气发电机组的连续稳定发电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含碳物料的干馏生产燃气，尤其涉及一种生物质气化装备及气化工艺。
技术介绍
能源与环保是当今世界亟待解决的两大问题，现时绝大多数能源供应仍然依赖化石燃料，然而其燃烧时排放的各类污染物却让环保问题雪上加霜。同时，众所周知，我们所使用的化石燃料，却来源于生物质，而生物质其实是一种100%可再生的清洁能源。广义上，生物质包括所有的植物，微生物，动物，以及它们产生的废弃物。生物质资源非常丰富，诸如城市固体垃圾(MSW)，林木，农业废弃物和其他富碳有机材料都是优良的生物质资源。每年地球上都因基于叶绿素的光合作用生成1400-1800亿吨生物质。储藏在这些生物质里面的化学能源是世界总能源消耗量的三倍以上，但是我们目前的利用率不足总量的3%。现有生物质气化装备利用厌氧燃烧产生可燃气体，但是由于其结构简陋，设计不合理，存在诸多缺陷，如排烟时间长，污染环境，产气不稳定，产气焦油含量高造成输气管线阻塞，或者损害腐蚀终端应用设备。因此无法长期连续使用，不便于储存运输或者大面积推广应用，也无法应用于现有燃气发电机组连续稳定发电。
技术实现思路
鉴于现有技术所存在的上述问题，本专利技术旨在公开一种设计更为合理的生物质气化装备及气化工艺，具有结构合理，气化效率高，产气稳定可控的特点，尤其实现了不间断连续气化。本专利技术的技术解决方案是这样实现的—种生物质气化装备，包括由输气管道相连接的气化反应室，蒸汽换热器和蒸汽缓冲罐，空气缓冲罐，冷却塔，除硫化氢喷淋器，水环压缩机，气水分离器，燃气储存罐，以及装备的控制系统，其特征在于还包括电捕焦油器和内外双旋风换热除尘器；所述电捕焦油器的入气口和出气口分别通过输气管路与冷却塔的出气口及除硫化氢喷淋器的入气口相连接；所述内外双旋风换热除尘器为内外双层立式筒状的一体结构，上部为圆筒状，下部为倒圆台筒状，里层为旋风分离仓，外层为旋风换热仓；所述旋风分离仓自下而上分为集液区、旋风分离区和净化区，其燃气进气口和出气口分别经输气管道与蒸汽换热器的出气口及冷却塔的入气口相连接；所述旋风换热仓设置导流板，所述导流板为不锈钢板呈螺旋状焊接于所述旋风换热仓的内壁上，其水平宽度与所述换热仓的宽度相当；所述旋风换热仓下部设置冷空气进气口，上部设置热空气出气口，所述出气口通过空气缓冲罐与所述气化反应室的进气管路相连接；所述气化反应室包括上料装置、气化区、炉蓖、点火装置、排渣装置及自动整平装置；所述上料装置为自动上料装置，位于气化反应室的顶部，包括两级球阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级球阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部；所述气化区由一体式的初级气化区和二次气化区组成，所述初级所化区在上，二次气化区在下，两者之间设置炉蓖；两套所述炉内压力调节系统分别位于所述初级气化区顶部和二次气化区顶部；所述炉蓖为振动炉蓖，是上下两层分体结构；下层炉蓖是固定炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈正梯型放置并通过其两端固定连接于下层炉蓖圈内侧形成，所述固定炉蓖固定于所述气化反应室的耐火材料壁上；上层炉蓖是活动炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈倒梯型放置并通过其两端固定连接于上层炉蓖圈内侧形成，所述上层炉蓖与液压动力装置连接并连动；所述下层炉蓖的齿条与上层炉蓖的齿条对应咬合，并设定相邻的上下两层炉蓖的齿条咬合处的横向间隙为5-80mm ；通过PLC自动控制系统控制所述液压动力装置带动所述上层炉蓖以不大于200次/分钟的频率振动；所述自动整平装置包括动力部分和整平器；所述动力部分位于初级气化区的顶部，由液压推动装置和减速电机组成；所述整平器位于初级气化区内部，包括套装固定于中心轴上的整平转臂；所述液压推动装置的缸头与减速电机相连接，减速电机的输出端与中心轴相连接，所述中心轴、减速电机的输出轴及缸头的中心线与所述气化区的中心线重合；所述点火装置为自动点火装置，位于所述初级气化区下端的反应室侧壁处，包括油枪、点火器和推进系统；二次气化区的燃气出气管路位于气化反应室底部，经输气管路连接至蒸汽换热器的进气管路；所述气化反应室、蒸汽换热室、内外双旋风换热除尘器及冷却塔均设置自动排渣装置，所述自动排渣装置包括两级球阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级球阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部。进一步的，所述初级气化区和二次气化区的耐火层均由硅酸铝耐火混凝土浇筑形成，保温层由陶瓷纤维包裹而成，初级气化区的进气口位于初级气化区顶部；二次气化区的进气口位于二次气化区的上部，其燃气出气口位于二级气化区中部。所述振动炉蓖的不锈钢齿条的上底宽约lO-lOOmm，上底与下底的宽度为 1:2-2: 3，厚度为 20-150mm。进一步的，所述自动整平装置的所述液压推动装置的行程为50_500mm，所述减速电机的转速为5-20rpm。进一步的，所述炉温监测系统包括4-16个热电偶，均勻分布于所述初级气化区内。所述生物质气化装备的气化工艺，包括如下工艺步骤(a)燃气生成上料和进气生物质原料进入自动上料系统，上料系统的一级球阀打开，原料进入料仓，料位监测装置检测到高位信号时，一级球阀关闭，之后二级球阀打开，原料进入初级气化区，料位监测装置检测到低位信号时，二级球阀关闭；同时，用鼓风机向气化反应室吹入温度在200°C以上的蒸汽和/或160°C热空气组成的气化介质；初级气化生物质原料进入初级气化区后，在微波料位监测仪检测到高位信号后， 停止进料，由自动整平系统进行整平，之后由自动点火系统进行点火，火焰监测装置监测火焰达到预定指标后，油枪退出炉膛，大气联通管关闭，初级气化开始，即通过厌氧燃烧，形成燃气在初级气化区，原料分为5层，分别为干燥层、热解层、燃烧层、还原层、灰烬层，均布的热电偶不间断向控制台传输各个料层的温度，通过控制进气量和整平装置的动作对初级气化区的5个层面进行控制和调整；形成包括燃气的混合气，包括C0、H2、CH4、C2H6、CnHm為、 CO2;二次气化初次气化形成的固体余渣和结焦灰渣，经振动炉蓖的振动和挤压变为小颗粒炉渣顺利排放至二次气化区，同时向二次气化区再次通入预热的气化介质，进行二次气化；自动排渣炉渣进入自动排渣系统后，一级球阀保持打开，炉渣进入料仓，料位监测装置检测到高位信号时，一级球阀关闭，之后二级球阀打开进行排渣，料位监测系统检测到低位信号时二级球阀关闭；(b)气化介质预热将所生成燃气，其温度为600 800°C，经输气管道送入蒸汽热交换器和内外双旋风换热除尘器分别获得200°C以上的蒸汽和160°C以上的热空气，两者分别经蒸汽缓冲器和空气缓冲器，并在管道中混合后送入气化反应室中作为混合气化介质，或选择其中一种作为气化介质，参与气化反应；(c)燃气净化过滤在水环压缩机的抽力作用下，生成的燃气在气化反应室中通过燃烧层和还原层，经输气管道进入蒸汽换热器中，自动进行热量交换获得蒸汽并以输气管路送至气化反应室作为气化介质，同时发生杂质的沉降；继而进入内外双旋风换热除尘器，燃气中的颗粒物和木焦油等杂质进一步沉降的同时进行热量交换，即给冷空气预热获得热空气并经输气管道送至气化反应室作为气化介质；燃气紧接再依次进入冷却塔，电捕焦油器和除硫化氢喷淋器中进一步脱除杂质，最后进入气水分离器进行气水分离；在上述所有环节均自动进行排污和本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种生物质气化装备，包括由输气管道相连接的气化反应室，蒸汽换热器和蒸汽缓冲罐，空气缓冲罐，冷却塔，除硫化氢喷淋器，水环压缩机，气水分离器，燃气储存罐，以及装备的控制系统，其特征在于：还包括电捕焦油器和内外双旋风换热除尘器；所述电捕焦油器的入气口和出气口分别通过输气管路与冷却塔的出气口及除硫化氢喷淋器的入气口相连接；所述内外双旋风换热除尘器为内外双层立式筒状的一体结构，上部为圆筒状，下部为倒圆台筒状，里层为旋风分离仓，外层为旋风换热仓；所述旋风分离仓自下而上分为集液区、旋风分离区和净化区，其燃气进气口和出气口分别经输气管道与蒸汽换热器的出气口及冷却塔的入气口相连接；所述旋风换热仓设置导流板，所述导流板为不锈钢板呈螺旋状焊接于所述旋风换热仓的内壁上，其水平宽度与所述换热仓的宽度相当；所述旋风换热仓下部设置冷空气进气口，上部设置热空气出气口，所述出气口通过空气缓冲罐与所述气化反应室的进气管路相连接；所述气化反应室包括上料装置、气化区、炉蓖、点火装置、排渣装置及自动整平装置；所述上料装置为自动上料装置，位于气化反应室的顶部，包括两级球阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级球阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部；所述气化区由一体式的初级气化区和二次气化区组成，所述初级所化区在上，二次气化区在下，两者之间设置炉蓖；两套所述炉内压力调节系统分别位于所述初级气化区顶部和二次气化区顶部；所述炉蓖为振动炉蓖，是上下两层分体结构；下层炉蓖是固定炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈正梯型放置并通过其两端固定连接于下层炉蓖圈内侧形成，所述固定炉蓖固定于所述气化反应室的耐火材料壁上；上层炉蓖是活动炉蓖，由多个梯型不锈钢齿条呈倒梯型放置并通过其两端固定连接于上层炉蓖圈内侧形成，所述上层炉蓖与液压动力装置连接并连动；所述下层炉蓖的齿条与上层炉蓖的齿条对应咬合，并设定相邻的上下两层炉蓖的齿条咬合处的横向间隙为５－８０ｍｍ；通过ＰＬＣ自动控制系统控制所述液压动力装置带动所述上层炉蓖以不大于２００次／分钟的频率振动；所述自动整平装置包括动力部分和整平器；所述动力部分位于初级气化区的顶部，由液压推动装置和减速电机组成；所述整平器位于初级气化区内部，包括套装固定于中心轴上的整平转臂；所述液压推动装置的缸头与减速电机相连接，减速电机的输出端与中心轴相连接，所述中心轴、减速电机的输出轴及缸头的中心线与所述气化区的中心线重合；所述点火装置为自动点火装置，位于所述初级气化区下端的反应室侧壁处，包括油枪、点火器和推进系统；二次气化区的燃气出气管路位于气化反应室底部，经输气管路连接至蒸汽换热器的进气管路；所述气化反应室、蒸汽换热室、内外双旋风换热除尘器及冷却塔均设置自动排渣装置，所述自动排渣装置包括两级球阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级球阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建超，张瑜，姜晨旭，唐旻，张建国，
申请(专利权)人：张建超，
类型：发明
国别省市：91