專利名稱：一種生物質(zhì)與煤混合流化床氣化方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源設(shè)備，特指一種將生物質(zhì)和煤混合轉(zhuǎn)化成高熱值燃料氣的流化床方法和氣化裝置。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)能是一種廣泛存在、廣為人們利用的能源，生物質(zhì)與煤相比，能量密度低，灰分含量少，揮發(fā)酚含量高，重要的是高分子碳?xì)溲趸衔锂a(chǎn)生多，即焦油產(chǎn)量多。如秸稈氣化產(chǎn)焦油量達(dá)20g/NM3。因此，常規(guī)氣化爐的進(jìn)料機(jī)構(gòu)及床內(nèi)氣固流動(dòng)及溫度場均需要重新安排。如國內(nèi)生物質(zhì)流化床氣化爐均將一定粒度的砂料置入爐內(nèi)，加熱到700℃～800℃，形成穩(wěn)定的床層，然后將生物質(zhì)加入到爐內(nèi)，并與砂料混合，在此狀態(tài)下，通入空氣，使生物質(zhì)在此溫度下生成含焦油的低熱值空氣煤氣，然后將焦油分離就得到潔凈的低熱值煤氣。最近美國能源部組織開發(fā)了一種生物質(zhì)雙器流化床氣化爐，生物質(zhì)在熱解氣化爐內(nèi)與熱砂混合完成熱解，產(chǎn)出高熱值煤氣，同時(shí)含碳飛灰與砂子混合進(jìn)入燃燒爐燃燒完成砂子的加熱，熱砂再返回?zé)峤鈿饣癄t內(nèi)完成循環(huán)。美國這種生物質(zhì)雙器的方法提高了煤氣的熱值，但增加了操作的復(fù)雜性且生產(chǎn)過程中也有焦油處理問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無焦油產(chǎn)生，且工藝簡單，能生產(chǎn)高熱值煤氣的生物質(zhì)和煤混合的氣化方法及裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的流化床氣化爐以生物質(zhì)、煤兩種物質(zhì)為氣化原料，流化床氣化爐采用供風(fēng)燃燒和供蒸氣氣化的間歇工作；在供風(fēng)燃燒階段，供煤和供風(fēng)入爐內(nèi)，使氣化爐的煤料在流化狀態(tài)下燃燒，放出熱量；當(dāng)床層溫度升高到予定溫度時(shí)(950℃～1000℃)，停止供風(fēng)和供煤；氣化爐轉(zhuǎn)入到氣化階段，向氣化爐供入水蒸氣和生物質(zhì)，使高溫碳料層在流化狀態(tài)下發(fā)生水煤氣反應(yīng)和生物質(zhì)在高溫下發(fā)生干餾熱解氣化反應(yīng)，所產(chǎn)生的高熱值煤氣經(jīng)降溫除塵處理后進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)；水煤氣反應(yīng)和熱解氣化反應(yīng)是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，當(dāng)床層溫度下降到900℃時(shí)，停止供蒸氣和生物質(zhì)，氣化階段結(jié)束；氣化爐又轉(zhuǎn)入到供風(fēng)燃燒階段，開始下一個(gè)重復(fù)循環(huán)過程；供風(fēng)燃燒階段和供蒸氣氣化階段的煙氣經(jīng)降溫除塵處理后進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)和煤氣凈化系統(tǒng)，煙氣煤氣分離下的含碳灰塵，一部分返回氣化爐重新燃燒氣化，一部分送入焚燒爐燒掉。
加料的方式還可采用在供風(fēng)燃燒階段和供蒸氣氣化階段，同時(shí)加入煤和生物質(zhì)。
其實(shí)施裝置分為流化床氣化爐(1)、煙氣凈化系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、蒸氣系統(tǒng)，其中流化床氣化爐(1)上部為園筒形，下部為倒錐形，爐體為耐火襯里的鋼板結(jié)構(gòu)，爐體下部順序設(shè)有布風(fēng)板(20)和風(fēng)室(21)、進(jìn)風(fēng)口(22)、排渣閥(17)，氣化爐(1)設(shè)有兩個(gè)帶螺旋加料機(jī)構(gòu)的料倉(5、6)，煤倉(5)設(shè)于爐體倒錐體下部；生物質(zhì)料倉(6)設(shè)于爐體倒錐體上部，該料倉頂部設(shè)有防止生物質(zhì)料搭橋、堵塞的攪拌器(18)；爐體中部設(shè)有4個(gè)二次風(fēng)噴嘴(19)，均布爐體四周，爐體上部爐出口上順序設(shè)有帶縱向翅片的熱管的慣性分離器(2)，蒸氣過熱器(3)及旋風(fēng)分離器(4)，且慣性分離器(2)同時(shí)設(shè)有蒸氣發(fā)生器，慣性分離器(2)下端經(jīng)下料管(23)與流化床氣化爐(1)相連，旋風(fēng)分離器(4)的頂端出口經(jīng)換向閥(15-1)、(15-2)與煤氣凈化系統(tǒng)和煙氣凈化系統(tǒng)相連，煙氣凈化系統(tǒng)由熱管空氣預(yù)熱器(11)、布袋除塵器(12)、煙囪(13)順序組成；煤氣凈化系統(tǒng)由洗滌塔(9)、氣柜(10)順序相連而成；氣化爐(1)的供風(fēng)系統(tǒng)由羅茨風(fēng)機(jī)(14)、熱管空氣預(yù)熱器(11)的空氣通道、空氣換向閥(16-2)順序相連而成；蒸氣系統(tǒng)由與慣性分離器(2)的蒸發(fā)器、焚燒爐(7)分別相連的緩沖氣包(24)，再順序相連蒸氣過熱器(3)、蒸氣換向閥(16-1)而成。
具體工作過程可采用首先將0-10mm的原料煤從料倉中由螺旋加料機(jī)(5)送入流化床氣化爐(1)中，在供風(fēng)燃燒階段，空氣由羅茨風(fēng)機(jī)(14)送入熱管空氣預(yù)熱器(11)經(jīng)空氣換向閥(16-2)進(jìn)入風(fēng)室(21)，經(jīng)布風(fēng)板(20)進(jìn)入氣化爐(1)，使煤在流化狀態(tài)下燃燒，床層溫度迅速升高，這時(shí)設(shè)在爐中的噴嘴(19)噴射的空氣，使夾帶的含碳飛灰和可燃?xì)怏w進(jìn)一步燃燒，這時(shí)產(chǎn)生的950℃～1000℃的高溫?zé)煔庥蔂t出口經(jīng)帶蒸發(fā)器的慣性分離器(2)將部分含碳飛灰分離后經(jīng)下料管(23)返回流化床氣化爐(1)內(nèi)重新燃燒，初除塵的煙氣經(jīng)蒸氣過熱器(3)進(jìn)入旋風(fēng)分離器(4)，分離后的煙氣溫度降至400℃，經(jīng)煙氣換向閥(15-2)進(jìn)入熱管空氣預(yù)熱器(11)將空氣預(yù)熱到250℃，且煙氣降溫到200℃后進(jìn)入布袋除塵器(12)，使煙氣中的含塵量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，再經(jīng)煙囪(13)排入大氣；旋風(fēng)分離器(4)分離下的含碳粉塵送入焚燒爐(7)中進(jìn)一步燃盡；由慣性分離器(2)和焚燒爐(7)產(chǎn)生的水蒸氣送入緩沖氣包(24)供氣化爐(1)作氣化劑和外供；當(dāng)床層溫度升到950℃-1000℃時(shí)(具體溫度根據(jù)煤的灰熔點(diǎn)而定)停止供風(fēng)，氣化爐(1)進(jìn)入供蒸氣氣化階段，此時(shí)空氣換向閥(16-2)關(guān)閉，蒸氣換向閥(16-1)開啟，煙氣換向閥(15-2)關(guān)閉，煤氣換向閥(15-1)開啟，這時(shí)從蒸氣過熱器(3)輸送來的過熱蒸氣，經(jīng)蒸氣換向閥(16-1)進(jìn)入風(fēng)室(21)經(jīng)布風(fēng)板(20)進(jìn)入氣化爐(1)，氣化爐中的高溫碳層(煤和生物質(zhì)焦碳)在水蒸氣的作用下流化氣化，發(fā)生水煤氣反應(yīng)；與此同時(shí)，在燃燒階段末期或氣化階段開始經(jīng)螺旋加料機(jī)，加入的生物質(zhì)，在950℃以上高溫還原氣氛下，進(jìn)行干餾熱解氣化反應(yīng)，生物質(zhì)產(chǎn)生的熱解煤氣和焦碳層生成的水煤氣混合成高熱值煤氣，經(jīng)帶蒸發(fā)器的慣性分離器(2)，蒸氣過熱器(3)、旋風(fēng)分離器(4)降溫除塵后經(jīng)煤氣換向閥(15-1)進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)，經(jīng)洗滌塔(9)洗滌后送入氣柜(10)供用戶使用，而由慣性分離器(2)分離下的含碳粉塵，經(jīng)下料管(23)返回氣化爐(1)內(nèi)重新燃燒和氣化；旋風(fēng)分離器(4)分離下的含碳粉塵，送入到焚燒爐(7)燃燒產(chǎn)生水蒸氣；水煤氣反應(yīng)及干餾熱解氣化反應(yīng)是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，料層溫度逐漸下降，當(dāng)爐溫下降到900℃蒸氣換向閥(16-1)和煤氣換向閥(15-1)關(guān)閉；空氣換向閥(16-2)和煙氣換向閥(15-2)開啟，氣化爐(1)又進(jìn)入供風(fēng)燃燒階段，這樣氣化爐供風(fēng)燃燒和供蒸氣氣化交替往復(fù)進(jìn)行工作，以生物質(zhì)和煤為原料生產(chǎn)高熱值煤氣，所有閥門的轉(zhuǎn)換都根據(jù)溫度設(shè)定自動(dòng)進(jìn)行的，氣化爐的灰渣經(jīng)排渣閥(17)排出，灰渣送焚燒爐(7)進(jìn)一步燒盡。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下突出優(yōu)點(diǎn)。
(1)生物質(zhì)與煤混合氣化，無論從物理性能和氣化性能，兩種物質(zhì)均有互補(bǔ)性。特別是采用流化床供風(fēng)燃燒和供蒸氣氣化技術(shù)后突出了兩種物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，生物質(zhì)揮發(fā)分高，固定碳少，易于高溫干餾熱解，而煤固定碳高，灰熔點(diǎn)高，易于燃燒形成高溫料層，二者有機(jī)地融合可以生產(chǎn)出不含焦油的高熱值的燃料氣，其應(yīng)用價(jià)值非常高。
2.原料制備簡單，來源豐富煤可使用0～10mm無煙煤、次煙煤、貧煤、長焰煤、褐煤等，煤炭在我國分布廣、儲(chǔ)量豐富，而生物質(zhì)不需分撿，加工方便，面廣量大，但能量密度低，不易大規(guī)模集中使用，此發(fā)明適宜在中心城鎮(zhèn)建立氣源廠，既解決生物質(zhì)有效利用，又可改善生態(tài)環(huán)境，提高居民的生活質(zhì)量。
3.煤氣熱值符合國家城市煤氣標(biāo)準(zhǔn)。煤氣易于并網(wǎng)、灶具易于標(biāo)準(zhǔn)化。
4.本發(fā)明的生產(chǎn)供應(yīng)可靠安全，由于生物質(zhì)供應(yīng)受季節(jié)、氣候的影響較大?？赡艹霈F(xiàn)供求失衡，由于本發(fā)明是生物質(zhì)和煤混合氣化，生物質(zhì)和煤入爐的比例可隨時(shí)調(diào)整，以適應(yīng)生物質(zhì)的供應(yīng)量。
5.整個(gè)生產(chǎn)過程，全部自動(dòng)化操作。按溫度進(jìn)行兩個(gè)階段的轉(zhuǎn)換，操作簡單，煤氣成分穩(wěn)定。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖作詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明的工藝流程2本發(fā)明的流化床氣化爐的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意3本發(fā)明的流化床氣化爐的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖1 流化床氣化爐 2 慣性分離器 3 蒸氣過熱器 4 旋風(fēng)分離器 5 帶螺旋加料機(jī)構(gòu)的煤倉 6 帶螺旋加料機(jī)構(gòu)的生物質(zhì)料倉 7 焚燒爐 8 焚燒爐煤斗9 洗滌塔 10 氣柜 11 熱管空氣預(yù)熱器 12 布袋除塵器 13 煙囪 14 羅茨風(fēng)機(jī)15-1 煤氣換向閥 15-2 煙氣換向閥 16-1 蒸氣換向閥 16-2 空氣換向閥 17排渣閥 18 攪拌器 19 噴嘴 20 布風(fēng)板 21 風(fēng)室 22 進(jìn)風(fēng)口 23 下料管24 緩沖氣包具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，裝置分為流化床氣化爐(1)、煙氣凈化系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、蒸氣系統(tǒng)，其中流化床氣化爐(1)上部為園筒形，下部為倒錐形，爐體為耐火襯里的鋼板結(jié)構(gòu)，爐體下部順序設(shè)有布風(fēng)板(20)和風(fēng)室(21)、進(jìn)風(fēng)口(22)、排渣閥(17)，氣化爐(1)設(shè)有兩個(gè)帶螺旋加料機(jī)構(gòu)的料倉(5、6)，煤倉(5)設(shè)于爐體倒錐體下部；生物質(zhì)料倉(6)設(shè)于爐體倒錐體上部，該料倉頂部設(shè)有防止生物質(zhì)料搭橋、堵塞的攪拌器(18)；爐體中部設(shè)有4個(gè)二次風(fēng)噴嘴(19)，均布爐體四周，爐體上部爐出口上順序設(shè)有帶縱向翅片的熱管的慣性分離器(2)，蒸氣過熱器(3)及旋風(fēng)分離器(4)，且慣性分離器(2)同時(shí)設(shè)有蒸氣發(fā)生器，慣性分離器(2)下端經(jīng)下料管(23)與流化床氣化爐(1)相連，旋風(fēng)分離器(4)的頂端出口經(jīng)換向閥(15-1)、(15-2)與煤氣凈化系統(tǒng)和煙氣凈化系統(tǒng)相連，煙氣凈化系統(tǒng)由熱管空氣預(yù)熱器(11)、布袋除塵器(12)、煙囪(13)順序組成；煤氣凈化系統(tǒng)由洗滌塔(9)、氣柜(10)順序相連而成；氣化爐(1)的供風(fēng)系統(tǒng)由羅茨風(fēng)機(jī)(14)、熱管空氣預(yù)熱器(11)的空氣通道、空氣換向閥(16-2)順序相連而成；蒸氣系統(tǒng)由與慣性分離器(2)的蒸發(fā)器、焚燒爐(7)分別相連的緩沖氣包(24)，再順序相連蒸氣過熱器(3)、蒸氣換向閥(16-1)而成。
如圖3所示，對于水分高的生物質(zhì)可將生物質(zhì)料倉(6)設(shè)在爐頂，沿內(nèi)爐墻敷設(shè)帶孔的下料管直達(dá)爐體擴(kuò)張口以利干燥。
具體工作過程如下流化床氣化爐采用間歇工作方法，整個(gè)過程分為供風(fēng)燃燒和供蒸氣氣化兩個(gè)階段。以木屑或稻殼為氣化原料，粒度＜10mm不需要分撿、破碎，及0～10mm的粉煤分別裝入料倉(6)、(5)內(nèi)，原料煤從帶螺旋加料機(jī)構(gòu)的煤倉(5)中由螺旋加料機(jī)送入氣化爐(1)中，在供風(fēng)燃燒階段從羅茨風(fēng)機(jī)(14)來的空氣經(jīng)熱管式空氣預(yù)熱器(11)，空氣換向閥(16-2)，由風(fēng)室(21)經(jīng)布風(fēng)板(20)進(jìn)入氣化爐(1)，使氣化爐(1)的煤在流化狀態(tài)下燃燒，床層溫度迅速升高。這時(shí)設(shè)在爐中的二次風(fēng)噴嘴(19)噴射的空氣，使飛灰和可燃?xì)怏w進(jìn)一步燃燒，這時(shí)產(chǎn)生的950℃高溫?zé)煔庥蔂t出口經(jīng)慣性分離器(2)，將60％的含碳粉塵分離后經(jīng)下料管(23)降溫除塵返回爐內(nèi)重新燃燒，初除塵的煙氣經(jīng)蒸氣過熱器(3)，旋風(fēng)分離器(4)，分離下的含碳粉塵送入焚燒爐(7)進(jìn)一步燒盡。溫度降至400℃以下分離后的煙氣經(jīng)煙氣換向閥(15-2)進(jìn)入到空氣預(yù)熱器(11)，將空氣預(yù)熱到250℃，煙氣降溫到200℃后進(jìn)入布袋除塵器(12)，使煙氣中的含塵量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)煙囪(13)排入大氣。慣性分離器(2)和焚燒爐(7)產(chǎn)生的水蒸氣送入緩沖氣包(24)，供氣化爐作氣化劑和外供。當(dāng)氣化爐的床層溫度升到950℃～1000℃時(shí)(具體溫度，根據(jù)煤的灰熔點(diǎn)設(shè)定)，停止供風(fēng)，氣化爐進(jìn)入供蒸氣氣化階段，空氣換向閥(16-2)關(guān)閉，蒸氣換向閥(16-1)開啟，與此同時(shí)煙氣換向閥(15-2)關(guān)閉，煤氣換向閥(15-1)開啟，這時(shí)來自蒸氣過熱器(3)的350℃過熱蒸氣經(jīng)蒸氣換向閥(16-1)，由進(jìn)風(fēng)口(22)進(jìn)入風(fēng)室(21)經(jīng)布風(fēng)板(20)進(jìn)入氣化爐，氣化爐中的高溫碳層(煤和生物質(zhì)焦碳)在水蒸氣作用下流化氣化，發(fā)生水煤氣反應(yīng)；與此同時(shí)，在燃燒階段末期或氣化階段開始階段，經(jīng)帶螺旋加料機(jī)構(gòu)的生物質(zhì)料倉(6)加入爐內(nèi)的生物質(zhì)，在950℃以上高溫還原氣氛下，進(jìn)行干餾熱解氣化反應(yīng)。生物質(zhì)產(chǎn)生的熱解煤氣和焦碳層生成的水煤氣混合成高熱值煤氣經(jīng)慣性分離器(2)、蒸氣過熱器(3)、旋風(fēng)分離器(4)、煤氣換向閥(15-1)進(jìn)入煤氣系統(tǒng)，經(jīng)洗滌塔(9)洗滌后送入氣柜(10)，供用戶使用。由慣性分離器(2)分離下的含碳灰塵，經(jīng)下料管(23)返回氣化爐(1)內(nèi)重新燃燒和氣化。旋風(fēng)分離器(4分離下的含碳灰塵送入到焚燒爐(7)燃燒產(chǎn)生水蒸氣。水煤氣反應(yīng)及干餾熱解氣化反應(yīng)是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，料層溫度逐漸下降，當(dāng)爐內(nèi)溫度下降到900℃，由于氣化反應(yīng)及焦油裂解反應(yīng)的速度減緩。此時(shí)，蒸氣換向閥(16-1)和煤氣換向閥(15-1)關(guān)閉；空氣換向閥(16-2)和煙氣換向閥(15-2)開啟，氣化爐(1)又進(jìn)入供風(fēng)燃燒階段。這樣氣化爐供風(fēng)燃燒和供蒸氣氣化階段交替往復(fù)進(jìn)行工作，以生物質(zhì)和煤為原料生產(chǎn)高熱值煤氣。所有閥門的轉(zhuǎn)換都根據(jù)溫度設(shè)定自動(dòng)進(jìn)行的。操作非常方便。氣化爐的灰渣經(jīng)排渣閥(17)排出。灰渣排量少、含碳量低，一般不再利用，已可送焚燒爐進(jìn)一步燒盡。
氣化爐的典型煤氣成分為H250～55％，CO15～20％，CO210～12％，CH49～18％，CHnHm 1.5～2.5％，O2＜0.4％，N23～5％。
煤氣低熱值12.6MJ～16.6MJ/Nm3。
上述實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明技術(shù)方案，而不加以限制。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)與煤混合流化床氣化方法，其特征在于流化床氣化爐以生物質(zhì)、煤兩種物質(zhì)為氣化原料，流化床氣化爐采用供風(fēng)燃燒和供蒸氣氣化的間歇工作；在供風(fēng)燃燒階段，供煤和供風(fēng)入爐內(nèi)，使氣化爐的煤料在流化狀態(tài)下燃燒，放出熱量；當(dāng)床層溫度升高到予定溫度時(shí)(950℃～1000℃)，停止供風(fēng)和供煤；氣化爐轉(zhuǎn)入到氣化階段，向氣化爐供入水蒸氣和生物質(zhì)，使高溫碳料層在流化狀態(tài)下發(fā)生水煤氣反應(yīng)、生物質(zhì)在高溫下干餾熱解氣化反應(yīng)，所產(chǎn)生的高熱值煤氣經(jīng)降溫除塵處理后進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)；當(dāng)床層溫度下降到900℃，停止供蒸氣，生物質(zhì)氣化階段結(jié)束；氣化爐又轉(zhuǎn)入到供風(fēng)燃燒階段，開始下一個(gè)重復(fù)循環(huán)過程；供風(fēng)燃燒階段的煙氣經(jīng)降溫除塵處理后進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)，煙氣煤氣分離下的含碳灰塵，一部分返回氣化爐重新燃燒氣化，一部分送入焚燒爐燒掉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與煤混合流化床氣化方法，其特征在于加料的方式采用在供風(fēng)燃燒階段和供蒸氣氣化階段，同時(shí)加入煤和生物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與煤混合流化床氣化方法，其特征在于，0-10mm的原料煤從料倉中由螺旋加料機(jī)(5)送入流化床氣化爐(1)中，在供風(fēng)燃燒階段，空氣由羅茨風(fēng)機(jī)(14)送入熱管空氣預(yù)熱器(11)經(jīng)空氣換向閥(16-2)進(jìn)入風(fēng)室(21)，經(jīng)布風(fēng)板(20)進(jìn)入氣化爐(1)，使煤在流化狀態(tài)下燃燒，床層溫度迅速升高，這時(shí)設(shè)在爐中的噴嘴(19)噴射的空氣，使夾帶的含碳飛灰和可燃?xì)怏w進(jìn)一步燃燒，這時(shí)產(chǎn)生的950℃～1000℃的高溫?zé)煔庥蔂t出口經(jīng)帶蒸發(fā)器的慣性分離器(2)將部分含碳飛灰分離后經(jīng)下料管(23)返回流化床氣化爐(1)內(nèi)重新燃燒，初除塵的煙氣經(jīng)蒸氣過熱器(3)進(jìn)入旋風(fēng)分離器(4)，分離后的煙氣溫度降至400℃，經(jīng)煙氣換向閥(15-2)進(jìn)入熱管空氣預(yù)熱器(11)將空氣預(yù)熱到250℃，且煙氣降溫到200℃后進(jìn)入布袋除塵器(12)，使煙氣中的含塵量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，再經(jīng)煙囪(13)排入大氣；旋風(fēng)分離器(4)分離下的含碳粉塵送入焚燒爐(7)中進(jìn)一步燃盡；由慣性分離器(2)和焚燒爐(7)產(chǎn)生的水蒸氣送入緩沖氣包(24)供氣化爐(1)作氣化劑和外供；當(dāng)床層溫度升到950℃-1000℃時(shí)(具體溫度根據(jù)煤的灰熔點(diǎn)而定)停止供風(fēng)，氣化爐(1)進(jìn)入供蒸氣氣化階段，此時(shí)空氣換向閥(16-2)關(guān)閉，蒸氣換向閥(16-1)開啟，煙氣換向閥(15-2)關(guān)閉，煤氣換向閥(15-1)開啟，這時(shí)從蒸氣過熱器(3)輸送來的過熱蒸氣，經(jīng)蒸氣換向閥(16-1)進(jìn)入風(fēng)室(21)經(jīng)布風(fēng)板(20)進(jìn)入氣化爐(1)，氣化爐中的高溫碳層(煤和生物質(zhì)焦碳)在水蒸氣的作用下流化氣化，發(fā)生水煤氣反應(yīng)；與此同時(shí)，在燃燒階段末期或氣化階段開始經(jīng)螺旋加料機(jī)，加入的生物質(zhì)，在950℃以上高溫還原氣氛下，進(jìn)行干餾熱解氣化反應(yīng)，生物質(zhì)產(chǎn)生的熱解煤氣和焦碳層生成的水煤氣混合成高熱值煤氣，經(jīng)帶蒸發(fā)器的慣性分離器(2)，蒸氣過程器(3)、旋風(fēng)分離器(4)降溫除塵后經(jīng)煤氣換向閥(15-1)進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)，經(jīng)洗滌塔(9)洗滌后送入氣柜(10)供用戶使用，而由慣性分離器(2)分離下的含碳粉塵，經(jīng)下料管(23)返回氣化爐(1)內(nèi)重新燃燒和氣化；旋風(fēng)分離器(4)分離下的含碳粉塵，送入到焚燒爐(7)燃燒產(chǎn)生水蒸氣；水煤氣反應(yīng)及干餾熱解氣化反應(yīng)是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，料層溫度逐漸下降，當(dāng)爐溫下降到900℃蒸氣換向閥(16-1)和煤氣換向閥(15-1)關(guān)閉；空氣換向閥(16-2)和煙氣換向閥(15-2)開啟，氣化爐(1)又進(jìn)入供風(fēng)燃燒階段，這樣氣化爐供風(fēng)燃燒和供蒸氣氣化交替往復(fù)進(jìn)行工作，以生物質(zhì)和煤為原料生產(chǎn)高熱值煤氣，所有閥門的轉(zhuǎn)換都根據(jù)溫度設(shè)定自動(dòng)進(jìn)行的，氣化爐的灰渣經(jīng)排渣閥(17)排出，灰渣送焚燒爐(7)進(jìn)一步燒盡。
4.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與煤混合流化床氣化方法的裝置，其特征在于裝置分為流化床氣化爐(1)、煙氣凈化系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、蒸氣系統(tǒng)，其中流化床氣化爐(1)上部為園筒形，下部為倒錐形，爐體為耐火襯里的鋼板結(jié)構(gòu)，爐體下部順序設(shè)有布風(fēng)板(20)和風(fēng)室(21)、進(jìn)風(fēng)口(22)、排渣閥(17)，氣化爐(1)設(shè)有兩個(gè)帶螺旋加料機(jī)構(gòu)的料倉(5、6)，煤倉(5)設(shè)于爐體倒錐體下部；生物質(zhì)料倉(6)設(shè)于爐體倒錐體上部，該料倉頂部設(shè)有防止生物質(zhì)料搭橋、堵塞的攪拌器(18)；爐體中部設(shè)有4個(gè)二次風(fēng)噴嘴(19)，均布爐體四周，爐體上部爐出口上順序設(shè)有帶縱向翅片的熱管的慣性分離器(2)，蒸氣過熱器(3)及旋風(fēng)分離器(4)，且慣性分離器(2)同時(shí)設(shè)有蒸氣發(fā)生器，慣性分離器(2)下端經(jīng)下料管(23)與流化床氣化爐(1)相連，旋風(fēng)分離器(4)的頂端出口經(jīng)換向閥(15-1)、(15-2)與煤氣凈化系統(tǒng)和煙氣凈化系統(tǒng)相連，煙氣凈化系統(tǒng)由熱管空氣預(yù)熱器(11)、布袋除塵器(12)、煙囪(13)順序組成；煤氣凈化系統(tǒng)由洗滌塔(9)、氣柜(10)順序相連而成；氣化爐(1)的供風(fēng)系統(tǒng)由羅茨風(fēng)機(jī)(14)、熱管空氣預(yù)熱器(11)的空氣通道、空氣換向閥(16-2)順序相連而成；蒸氣系統(tǒng)由與慣性分離器(2)的蒸發(fā)器、焚燒爐(7)分別相連的緩沖氣包(24)，再順序相連蒸氣過熱器(3)、蒸氣換向閥(16-1)而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與煤混合流化床氣化裝置，其特征在于對于水分高的生物質(zhì)將生物質(zhì)料倉(6)設(shè)在爐頂，沿內(nèi)爐墻敷設(shè)帶孔的下料管直達(dá)爐體擴(kuò)張口以利干燥。
全文摘要
本發(fā)明涉及能源設(shè)備，是一種無焦油產(chǎn)生，且工藝簡單，能生產(chǎn)高熱值煤氣的生物質(zhì)和煤混合的氣化方法及其裝置。其以生物質(zhì)、煤兩種物質(zhì)為氣化原料，流化床氣化爐采用供風(fēng)燃燒和供蒸氣氣化的間歇工作；在供風(fēng)燃燒階段，供煤和供風(fēng)入爐內(nèi)，使氣化爐的煤料在流化狀態(tài)下燃燒，放出熱量；在氣化階段，向氣化爐供入水蒸氣和生物質(zhì)，使高溫碳料層在流化狀態(tài)下發(fā)生水煤氣反應(yīng)、生物質(zhì)在高溫下干餾熱解氣化反應(yīng)，所產(chǎn)生的高熱值煤氣經(jīng)降溫除塵處理后進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)；其突出了生物質(zhì)揮發(fā)分高，固定碳少，易于高溫干餾熱解，而煤固定碳高，灰熔點(diǎn)高，易于燃燒形成高溫料層的優(yōu)點(diǎn)，通過二者有機(jī)地融合可生產(chǎn)出不含焦油的高熱值的燃料氣。
文檔編號(hào)C10J3/54GK1557919SQ20041001394
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月18日
發(fā)明者王同章, 王立群, 周浩生 申請人:江蘇大學(xué)