CN201003046Y - 用垃圾、生物质为原料生产合成气的动力学气化炉 - Google Patents
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Abstract
用垃圾、生物质为原料生产合成气的动力学气化炉，涉及到一种应用生物质能制取合成气的气化设备。本实用新型的原料适应范围广，包括原生垃圾和生物质、生物质型煤、煤基型煤、原煤、散煤。应用本实用新型可以设计制造一种投资低、操作简单、易于普及的垃圾、生物质气化设备，为积极利用可再生能源助力。本实用新型解决了生活垃圾、农林废弃物的出路问题，并使之转化为一种清洁的能源，一是解决环保问题，二是缓解能源紧张的局面，为推动经济社会全面协调可持续发展创造条件，并为提供生物质资源的农村创造良好的发展机遇。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种气化设备，特别涉及到一种应用生物质能制取合成气的气化设备。
背景技术
当前，全球能源日趋紧张及环保形势日渐严峻，对我国来说，一方面每年要从国外进口大量的石油及液化气，而另一方面却是丰富的垃圾、生物质资源没能得到有效利用，大部分都被丢弃或焚烧掉，有些地方甚至是垃圾泛滥成灾。随着我国国民经济的发展及城市规模的不断扩大，垃圾还将以10％的比例上升，并且其有害成分的含量也越来越高，如处理不好，将会污染环境，影响到人们的生活。目前我国大部分地区还是采用填埋法处理城市生活垃圾，这不但需占用大量的土地、浪费资源，而且容易造成二次污染，全国因固体废弃物堆存而被占用和毁损的农田面积已达200万亩以上；有些地区采用焚烧法处理城市生活垃圾，回收热能用于发电或供热，但垃圾发电厂的能量转换率很低，仅为35％不到，有65％以上的能量被浪费掉了，更为严重的是焚烧的烟气排入大气而产生二次污染。
我国生物质资源十分丰富，有大量的农业废弃物、薪柴林、木材加工废料可供使用，仅秸秆、谷壳之类的农业废弃物每年就有10亿多吨，折合标准煤5亿多吨，而其它的生物质资源尚无统计。目前，这些生物质资源未能得到有效利用，除小部分农村用来发酵生产沼气外，大部分都被直接燃烧、填埋掉了。生物质在直接燃烧过程中易产生煤烟、飞灰、一氧化碳和二氧化碳污染环境。
随着环境保护形势的日益严峻及化石燃料的日渐枯竭，人类必须实现能源的“开源节流”，即：一是提高燃料燃烧的效率以减少资源消耗，并同时实现清洁燃烧以减少对环境的污染；二是开发新能源，并积极利用可再生能源。
如何把垃圾、生物质转化为清洁能源来应用，变废为宝，并且以此来减轻石油需求的压力，直至摆脱对石油和煤炭的依赖，许多科研机构都积极投入力量进行研究和开发，这一课题也吸引着众多业余发明家的兴趣，但至今还没有商业化应用的实例和报道。
实用新型内容
本实用新型的目的是设计制造一种投资低、操作简单、易于普及的垃圾、生物质气化设备，为积极利用可再生能源助力。
为了达到上述的实用新型目的，本实用新型通过在炉内设置动力学聚热引风管、干馏热解区、燃烬区、焦油/甲烷预裂区的措施来改善气化条件。所述的动力学聚热引风管设置在气化炉的保温围护体内，动力学聚热引风管采用多变管径设计，在热力作用下产生压缩聚热效应和自引风效应，使得热解气中的焦油、甲烷、CnHm容易裂解或转化为一氧化碳和氢气的合成气，并及把合成气引出，提高气化率，还使干馏热解区、燃烬区、焦油/甲烷预裂区在没有引风机作用下就能形成负压，在运行时，可以减少空气的输入量和增加水蒸汽输入量，对提高合成气的产率和品质都有好处。本实用新型的气化炉的燃烧气化装置主要由干馏热解区、燃烬区、焦油/甲烷预裂区、动力学聚热引风管、炉排、配风室、调节风门、水蒸汽喷嘴组成，其中：干馏热解区与燃烬区相通，燃烬区的上方为焦油/甲烷预裂区，焦油/甲烷预裂区的上方为动力学聚热引风管；水蒸汽喷嘴安装在配风室；在干馏热解区还设有反射烘，同时干馏热解区的上方还设有脱氯/脱硫剂，垃圾、生物质的挥发份及热解气通过脱氯/脱硫剂脱除氯组份和硫组份后再进入到焦油/甲烷预裂区，制成的合成气中就不会含有氯化氢或其它的氯化物，燃烧时就不会生成剧毒致癌物二恶英，可以保证人们的身体健康，当采用不含垃圾的生物质原料或把脱氯/脱硫剂拌入垃圾中使用时，在干馏热解区的上方不设脱氯/脱硫剂；生成的合成气通过动力学聚热引风管的引力作用进入到热交换室进行降温；在燃烬区还设有蓄热反射顶；本实用新型把水蒸汽作为气化剂送入到干馏热解区、燃烬区、焦油/甲烷预裂区、动力学聚热引风管中，与炽热的炭进行化学反应，生成以-氧化碳、氢气为主的合成气；在动力学聚热引风管中，温度将达到1100℃左右，水蒸汽与焦油、甲烷、CnHm进行氧化-还原反应，生成CO和H2的富氢合成气，生成的富氢合成气通过动力学聚热引风管进入到热交换室进行降温。
本实用新型的气化炉本体主要由锅筒(1)、受热管(3)、热交换室(24)、干馏热解区(19)、燃烬区(14)、焦油/甲烷预裂区(5)、动力学聚热引风管(4)、炉排(18)、配风室(12)、调节风门(13)、加料斗(22)、合成气出口(6)、保温围护体(25)组成，结构和操作都很简单，机械化操作和手工操作都很方便，可以象常规锅炉那样操作运行。
本实用新型所述的垃圾、生物质原料包括原生垃圾、生物质其中的一种或二种；包括用垃圾或生物质经加工压制成形的制品；包括用煤作为添加剂的垃圾、生物质型煤；包括以煤为主要成分的型煤；包括原煤或散煤。把垃圾和生物质添加粘结剂、脱氯/脱硫剂，压制成一定程度和形状的制品使用，不但可以方便操作，而且可以提高原料的气化效率，本实用新型优选采用这种方式。
本实用新型的有益效果是：积极利用可再生能源，科学、合理地应用垃圾、生物质资源，解决生活垃圾、农林废弃物、木材加工下脚料、建筑装璜工地的木基质废弃物的出路问题，使之转化为一种清洁的能源，一是解决环保问题，二是缓解能源紧张的局面，为推动经济社会全面协调可持续发展创造条件，并为提供生物质资源的农村创造良好的发展机遇。
附图说明
本实用新型提供下列附图作进一步的说明，但各附图及以下所述的具体实施方式均不构成对本实用新型的限制：
图1是本实用新型的其中一种气化炉的结构图。
图2是本实用新型的另一种气化炉的结构图。
图中：1.锅筒，2.检查/吹灰门，3.受热管，4.动力学聚热引风管，5.焦油/甲烷预裂区，6.合成气出口，7.温度传感器，8.燃烬区后烘，9.检查门，10.冷渣室，11.水封，12.配风室，13.调节风门，14.燃烬区，15.燃烬区蓄热反射顶，16.干馏热解区的反射烘，17.水蒸汽喷嘴，18.炉排，19.干馏热解区，20.热解气返入口，21.脱氯/脱硫剂，22.加料斗，23.引气风机，24.热交换室，25.保温围护体，26.防爆阀，27.蒸汽过热器，28.壳体。
具体实施方式
图1所示的实施例为本实用新型的其中一种气化炉，设备主要由锅筒(1)、受热管(3)、热交换室(24)、干馏热解区(19)、燃烬区(14)、焦油/甲烷预裂区(5)、动力学聚热引风管(4)、炉排(18)、配风室(12)、调节风门(13)、水蒸汽喷嘴(17)、冷渣室(10)、引气风机(23)、加料斗(22)、保温围护体(25)组成。其中：干馏热解区(19)与燃烬区(14)相通，干馏热解区(19)的上方有脱氯/脱硫剂(21)，还有反射烘(16)；燃烬区(14)还有蓄热反射顶(15)；燃烬区(14)的上方为焦油/甲烷预裂区(5)，焦油/甲烷预裂区(5)的上方为动力学聚热引风管(4)；炉排(18)贯穿在干馏热解区(19)与燃烬区(14)之间；炉排(18)的下方为配风室(12)，配风室(12)内有水蒸汽喷嘴(17)；锅筒(1)和受热管(3)在热交换室(24)内；热交换室(24)由保温围护体(25)所构成；在保温围护体(25)上有防爆阀(26)、检查/吹灰门(2)、检查门(9)和合成气出口(6)。设备运行时，料斗内的垃圾、生物质原料由炉排(18)带动进入干馏热解区(19)，原料的厚度可通过煤闸板调节，原料先经过干馏、热解气化后再进入到燃烬区(14)，燃烬后的灰渣卸落到冷渣室释放余热，再通过水封(11)进入出渣机的入渣口，由出渣机运出灰渣。在上述过程中，垃圾、生物质干馏挥发出的挥发份及热解的气化物合并为合成气通过脱氯/脱硫剂(21)，在引气风机(23)的引力作用下由热解气返入口(20)进入焦油/甲烷预裂区(5)、动力学聚热引风管(4)，合成气中含有的焦油、甲烷与水蒸汽发生作用而裂解和转化为一氧化碳、氢气的合成气，在燃烬区(14)，水蒸汽与炽热的碳发生化学反应而生成一氧化碳、氢气的合成气，这二路合成气在动力学聚热引风管(4)的引力作用下被拉入热交换室(24)，在热交换室(24)把热量传递给锅筒(1)和受热管(3)，合成气得到降温，降温后的合成气体积变小重度增大而沉降，从出口(6)被引出。本实施例通过调节风门(13)和水蒸汽喷嘴(17)来稳定产气率和稳定炉内的气化温度，可以实现连续输出合成气。设备所生产出来的合成气是一种清洁燃料，可直接用于燃烧，也可通过后续设备制氢，还可以合成甲醇、二甲醚之类的液体燃料或液化气燃料。本实施例使用的原料包括原生垃圾、生物质，垃圾、生物质型煤制品、原煤、煤制品。
图2所示的实施例为本实用新型的另一种气化炉，与上例实施例的区别是在干馏热解区(19)的上方没有脱氯/脱硫剂，当用垃圾做原料时，把脱氯/脱硫剂添加到原料中。
本实用新型的气化炉是一种余热锅炉，涉及到锅炉类的压力容器，在设计、制造及使用时，应按国家有关部门的规定和规程进行。
Claims (8)
1.用垃圾、生物质为原料生产合成气的动力学气化炉，包括燃烧气化室结构，其特征是气化炉的燃烧气化装置主要由动力学聚热引风管、干馏热解区、燃烬区、焦油/甲烷预裂区组成，其中：动力学聚热引风管设置在气化炉的保温围护体内；动力学聚热引风管在焦油/甲烷预裂区的上方；焦油/甲烷预裂区的下方为燃烬区；燃烬区与干馏热解区相通。
2.根据权利要求1所述的用垃圾、生物质为原料生产合成气的动力学气化炉，其特征是所述的动力学聚热引风管为多变管径设计。
3.根据权利要求1所述的用垃圾、生物质为原料生产合成气的动力学气化炉，其特征是干馏热解区的上方有脱氯/脱硫剂。
4.根据权利要求1所述的用垃圾、生物质为原料生产合成气的动力学气化炉，其特征是当采用不含垃圾的生物质原料或把脱氯/脱硫剂拌入垃圾中使用时，在干馏热解区的上方不设脱氯/脱硫剂。
5.根据权利要求1所述的用垃圾、生物质为原料生产合成气的动力学气化炉，其特征是干馏热解区还有反射烘。
6.根据权利要求1所述的用垃圾、生物质为原料生产合成气的动力学气化炉，其特征是燃烬区还有蓄热反射顶。
7.用垃圾、生物质为原料生产合成气的动力学气化炉，其特征是气化炉本体主要由锅筒(1)、受热管(3)、热交换室(24)、干馏热解区(19)、燃烬区(14)、焦油/甲烷预裂区(5)、动力学聚热引风管(4)、炉排(18)、配风室(12)、调节风门(13)、加料斗(22)、合成气出口(6)、保温围护体(25)组成。
8.根据权利要求1或7所述的用垃圾、生物质为原料生产合成气的动力学气化炉，其特征是所述的垃圾、生物质原料包括原生垃圾、生物质其中的一种或二种；包括用垃圾或生物质经加工压制成形的制品；包括用煤作为添加剂的垃圾、生物质型煤。
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|---|---|---|---|---|
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