一种具有自清理功能的自除焦油式生物质固定床气化炉制造技术

本实用新型专利技术提供了一种自除焦油式生物质固定床气化炉，其包括纵向设置的炉体，炉体自下至上依次为锥斗状尾灰段、筒状反应段、除焦油段；除焦油段的顶部设有燃气出口；反应段和除焦油段之间设有隔板，隔板上设有用于与反应段相通的燃气入口；除焦油段内设有除焦油装置，除焦油装置包括冷凝筒，冷凝筒包括两端开口的筒状壳体，筒状壳体的下端开口连接于隔板上的燃气入口；除焦油段的炉壁、隔板、除焦油装置的外壳三者形成燃气无法进入的空间；筒状壳体内设有多条冷却管形成的管束；该自除焦油式生物质固定床气化炉进一步包括可连接至冷媒入口的水蒸气管道、以及用于产生水蒸气的蒸汽发生器。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种具有自清理功能的自除焦油式生物质固定床气化炉。
技术介绍
生物质是十分重要的可再生能源，具有可再生性、低污染性和广泛分布性等特点。利用生物质作为替代能源，对低碳减排，减少“温室效应”和改善大气酸雨环境具有十分重要的意义。生物质气化系统就是利用生物质在气化炉中密闭缺氧燃烧，通过干馏热解及热化学氧化后产生可燃气体。固定床气化炉是生物质气化系统的重要类型。固定床气化炉中，燃料在炉内以堆积的状态存在，以层燃的方式完成气化过程。固定床气化炉因为燃料热解时间较长，压料较多，所以燃气中焦油含量较高，加上所产燃气温度较低，导致焦油极易析出，从而堵塞燃气管道。目前生物质气化炉系统多采用外部除焦油如水洗等，或者通过增加二、三次风来提高生物质燃气温度来解决或缓解焦油问题。例如，中国专利申请201010251310.2公开了一种规模化固定床生物质气化发电生产工艺及成套设备，其由四个部分组成:(I)原料预处理部分，主要包括原料收集、烘干和成型系统；(2)生物质气化部分，主要为大型生物质固定床气化炉及其相关配套设施；(3)气体净化部分，主要包括除灰、除焦油、脱硫、脱氯等设备；(4)燃气发电部分，深度净化后的燃气主要利用内燃机中燃烧发电。中国专利申请201110385439.7公开了一种焦油分级收集的固定床生物质气化工艺及设备，设置与气化炉相连的高温过滤除尘器，在高温过滤除尘器的出气口串连多个焦油收集器，经气化风入口管向气化炉的顶部或底部通入气化风流，将气化炉中含有焦油的高温混合气体排出，在保持温度的条件下，经第一导气管进入高温过滤除尘器进行高温除尘，之后经第二导气管进入串连的多个焦油收集器分段处理，得到不同成份的焦油。根据燃气中焦油成分的馏段不同，利用冷却方式分级收集燃气中的焦油，再根据收集到的成分的不同进行有效的利用。上述技术方案中，采用外部除焦油，通过外部水洗析出的焦油与水一起排入环境中，造成对循环水的污染和工作环境的恶化，并且对外部环境造成严重的污染。而通过增加二、三次风提高燃气温度，实际上是以牺牲燃气的热值为代价的，并且提高燃气温度对燃气管道及后续设备的要求也大大提高，成本也将随之增加，并且伴随管路延长，不可避免的出现燃气降温，一旦降温，就会产生焦油。这两种技术都是在牺牲环境、投资成本(设备的使用寿命)或产出效率的前提下解决焦油问题的，都有非常明显的缺陷。因此，如何提供一种既能实现较好的除焦油效果、又能在不降低产出效率及设备使用寿命、且不对环境造成污染的生物质气化炉，成为了业界需要解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本技术的目的是提供一种具有自清理功能的自除焦油式生物质固定床气化炉，其既能实现较好的除焦油效果，又能在不降低产出效率及设备使用寿命，且不对环境造成污染，还能满足工业化应用的需要。为了实现上述目的，本技术提供了一种具有自清理功能的自除焦油式生物质固定床气化炉，其包括纵向设置的炉体，炉体自下至上依次为锥斗状尾灰段(含风室)、筒状反应段、除焦油段；尾灰段和反应段之间设有炉排；除焦油段的顶部设有燃气出口 ；尾灰段的底部设有出渣口，尾灰段的侧部设有至少一个气化介质入口 ；反应段的上部侧面设有进料口 ；反应段和除焦油段之间设有隔板，隔板上设有用于与反应段相通的燃气入口 ；除焦油段内设有除焦油装置，除焦油装置包括冷凝筒，冷凝筒包括两端开口的筒状壳体，筒状壳体的下端开口连接于隔板上的燃气入口 ；除焦油段的炉壁、隔板、除焦油装置的外壳三者形成燃气无法进入的空间；筒状壳体内设有多条冷却管形成的管束，该多条冷却管竖直悬挂且间隔设置，筒状壳体的上端开口连接燃气管道，燃气管道连接至燃气出口 ；冷却管包括细管和粗管，粗管套在细管之外，细管两端开口，粗管底端封闭、顶端开口，粗管与细管在底端连通；除焦油装置进一步包括位于炉体顶部的冷媒容器，冷媒容器的顶部设有冷媒入口，其底部设有多个与冷却管的细管对应的小孔；筒状壳体的顶部为上窄下宽的喇叭口，喇叭口的顶部开口连接燃气管道；冷却管位于燃气管道的外围，其细管的顶端连接与其对应的小孔，冷却管的下部穿过喇叭口进入冷凝筒的筒状壳体内，粗管的顶端开口连接于喇叭口上；炉体的除焦油段的炉壁上设有冷媒出口 ；该自除焦油式生物质固定床气化炉进一步包括可连接至冷媒入口的水蒸气管道、以及用于产生水蒸气·的蒸汽发生器。本技术中，反应段的上部侧面设有进料口，生物质燃料通过该进料口从炉外输送至炉内进行反应，该进料口设置于隔板的下方。本技术的自除焦油式生物质固定床气化炉还包括进料装置，该进料装置可为各种合适的进料装置，由于进料有可能被焦油黏住，因而其优选为连续进料装置例如螺旋输送机。本技术中，反应段内所产生的燃气通过隔板上的燃气入口进入冷凝筒的筒状壳体内，穿过该筒状壳体到达燃气管道，然后穿过燃气管道到达位于炉顶的燃气出口并输出。在燃气穿过筒状壳体的过程中，由于冷却管的冷却作用，燃气的温度降低，燃气内所包含的焦油成分遇冷凝结在冷却管的外管壁上以及筒状壳体的内壁上，同时捕捉燃气中携带的灰尘，积累到一定程度后，在自重的作用下，向下流动，最后滴落到炉内料堆。本技术主要通过在炉内设置冷却空间、并使燃气通过该冷却空间来使燃气与焦油分离。可采用多种制冷方案来实现在炉内设置冷却空间，例如，可通过制冷压缩机进行制冷，又如，可通过冷媒(例如水)进行制冷。关于通过冷媒(例如水)进行制冷的方案，将在下文进行详细描述。 本技术中，冷却管的作用有两个，一个是制造一定的冷却空间，另一个是使焦油在冷却管上附着且凝结。随气化炉的燃气产量及焦油含量而定，冷却管管束的数目可为几十根甚至几百根，例如，该数目可为50-100根。本技术中，冷媒可为各种合适的流体材料，考虑到成本及便于实施的因素，其优选为水。本技术中，冷媒通过输送冷媒的管道从冷媒入口进入冷媒容器，从冷媒容器底部的小孔进入冷却管的细管向下流动，随后在细管的底部进入粗管并向上流动，当冷媒到达粗管的顶端开口，其从粗管的顶端开口进入除焦油段的炉壁、隔板、除焦油装置的外壳三者形成的密闭空间，最终从除焦油段炉壁上的冷媒出口流出炉体。冷媒(例如水)在冷却管的细管中向下流动，后经粗管向上流动的时候，对燃气进行冷却以使焦油析出，同时自身也被加热，如下文所述，加热后的冷媒可以进入冷却装置进行冷却，然后重新进入炉内，以实现循环利用，进而减少成本。当除焦油装置的冷凝筒内被焦油堵塞，可将其关闭，且将其冷媒容器的冷媒入口连接水蒸汽管道，从而使水蒸汽通过冷却管，进而使凝结于冷却管上的焦油受热而变为流体流下，并从隔板上的燃气入口返回反应段继续参加反应，同时完成冷凝筒的自清理。值得注意的是，当采用水蒸汽对冷却管进行加热，蒸汽在炉内的路径与冷却时冷却水在炉内的路径相同。根据本技术另一具体实施方式，除焦油装置的数目为两个或两个以上，相应地，反应段和除焦油段之间的隔板上设有相同数目的燃气入口，除焦油段的顶部设有相同数目的燃气出口。通过这样的设置，炉内的多个除焦油装置可以轮流使用，当某一除焦油装置的冷凝筒内被焦油堵塞，可关闭该除焦油装置，而开启另一除焦油装置，被关闭的冷凝筒的冷媒不在循环，通过排空阀排除绝大部分冷媒，该冷凝筒在没有冷媒冷却的情况下，会被较高温度的燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自清理功能的自除焦油式生物质固定床气化炉其特征在于，所述自除焦油式生物质固定床气化炉包括纵向设置的炉体，所述炉体自下至上依次为锥斗状尾灰段、筒状反应段、除焦油段；所述尾灰段和所述反应段之间设有炉排；所述除焦油段的顶部设有燃气出口；所述尾灰段的底部设有出渣口，所述尾灰段的侧部设有至少一个气化介质入口；所述反应段的上部侧面设有进料口；所述反应段和所述除焦油段之间设有隔板，所述隔板上设有用于与所述反应段相通的燃气入口；所述除焦油段内设有除焦油装置，所述除焦油装置包括冷凝筒，所述冷凝筒包括两端开口的筒状壳体，所述筒状壳体的下端开口连接于所述隔板上的燃气入口；所述除焦油段的炉壁、所述隔板、所述除焦油装置的外壳三者形成燃气无法进入的空间；所述筒状壳体内设有多条冷却管形成的管束，所述多条冷却管竖直悬挂且间隔设置，所述筒状壳体的上端开口连接燃气管道，所述燃气管道连接至所述燃气出口；所述冷却管包括细管和粗管，所述粗管套在所述细管之外，所述细管两端开口，所述粗管底端封闭、顶端开口，所述粗管与所述细管在底端连通；所述除焦油装置进一步包括位于所述炉体顶部的冷媒容器，所述冷媒容器的顶部设有冷媒入口，其底部设有多个与所述冷却管的细管对应的小孔；所述筒状壳体的顶部为上窄下宽的喇叭口，所述喇叭口的顶部开口连接所述燃气管道；所述冷却管位于所述燃气管道的外围，其细管的顶端连接与其对应的小孔，所述冷却管的下部穿过所述喇叭口进入所述冷凝筒的筒状壳体内，所述粗管的顶端开口连接于所述喇叭口上；所述炉体的除焦 油段的炉壁上设有冷媒出口；所述自除焦油式生物质固定床气化炉进一步包括可连接至所述冷媒入口的水蒸气管道、以及用于产生水蒸气的蒸汽发生器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵广健，马培碧，杨昌良，梁鸿超，
申请(专利权)人：广州薪光合环保技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：