生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，其爐體的內(nèi)部空間通過第一篩板分隔為氣化反應(yīng)區(qū)及進料排氣綜合區(qū)。其中，進料排氣綜合區(qū)通過料筒分隔為生物質(zhì)進料通道及燃?xì)馐占懦鐾ǖ?。在進料排氣綜合區(qū)的外側(cè)沿爐體的外壁圍繞設(shè)置有風(fēng)殼，用于回收利用進料排氣綜合區(qū)的爐壁熱量以制備熱空氣。風(fēng)殼的上部設(shè)有冷風(fēng)入口，風(fēng)殼的下部設(shè)有熱空氣出口，冷風(fēng)入口通過管線連接至風(fēng)機，熱空氣出口通過管線與爐體的底壁上的熱空氣入口連通。從而，冷空氣在風(fēng)殼內(nèi)預(yù)熱成熱空氣后經(jīng)由熱空氣入口輸送至爐體內(nèi)與通過水蒸汽入口輸送的水蒸汽一起使氣化反應(yīng)區(qū)內(nèi)堆積的生物質(zhì)料氣化。
【專利說明】生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料生產(chǎn)系統(tǒng)，特別涉及一種生物質(zhì)燃料生產(chǎn)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，煤、石油、天然氣等化石能源都是不可再生資源，在人類大規(guī)模的開采下已逐漸枯竭。另外，這些燃料在燃燒時會向空氣中排放大量的有毒有害氣體，造成大氣嚴(yán)重污染。為此，能源領(lǐng)域?qū)＜艺ふ铱稍偕那鍧嵢剂蟻泶婊茉础?br> [0003]生物質(zhì)燃料(簡稱BMF，比如農(nóng)林廢棄物，如秸桿、鋸末、甘蔗渣、稻糠等)具有以下幾個特點:1、BMF的能量來自于其生長時對自然界0)2的吸收，因此BMF具有CO 2生態(tài)“零”排放的特點；2、BMF的燃燒以揮發(fā)份為主，其固定碳的含量為15%左右，是典型的低碳燃料；3、BMF的含硫量比柴油還低，僅為0.05%，不需設(shè)置脫硫裝置就可實現(xiàn)SO2的排放；4、BMF的灰份僅為1.8%，是煤基燃料的1/10左右，設(shè)置簡單的除塵裝置就能實現(xiàn)粉塵排放達(dá)標(biāo)；5、BMF含氮量低，氧含量高，燃燒時生成較少的NOx;6、BMF來源于農(nóng)林廢棄物，原料分布廣泛多樣，成本低，循環(huán)生長，取之不盡用之不竭，是典型的循環(huán)經(jīng)濟項目。
[0004]生物質(zhì)燃料技術(shù)的研宄與開發(fā)己成為世界重大熱門課題之一，受到世界各國政府與科學(xué)家的關(guān)注。生物質(zhì)能的利用主要有直接燃燒、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換等3種途徑。生物質(zhì)的直接燃燒在相當(dāng)長的歷史時期是我國生物質(zhì)能利用的主要方式。生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定的溫度和條件下，使生物質(zhì)氣化、炭化、熱解和液化，以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)。生物質(zhì)的生物化學(xué)轉(zhuǎn)換包括有生物質(zhì)一沼氣轉(zhuǎn)換和生物質(zhì)一乙醇轉(zhuǎn)換等。
[0005]生物質(zhì)氣化是以生物質(zhì)為原料，在氣化劑作用下，通常以氧氣(空氣、富氧或純氧)、水蒸氣或氫氣等作為氣化劑(也稱為氣化質(zhì))，在高溫條件下通過熱化學(xué)反應(yīng)，將生物質(zhì)中可燃的部分轉(zhuǎn)化為可燃?xì)獾倪^程。生物質(zhì)氣化時產(chǎn)生的氣體成分主要包括h2、014和CO等，通常將這種可燃?xì)怏w稱為生物質(zhì)燃?xì)狻?br> [0006]在生物質(zhì)的氣化過程中，氣化效果與燃燒過程有著密不可分的關(guān)系，這是因為燃燒過程是生物質(zhì)氣化的基礎(chǔ)，而氣化則是部分燃燒或缺氧燃燒，生物質(zhì)中碳的氧化燃燒過程為氣化過程提供了熱量。在氣化反應(yīng)中，其他過程的進行情況取決于碳燃燒階段的放熱情況。因此，從根本上說，生物質(zhì)氣化過程是為了增加可燃?xì)獾漠a(chǎn)量而在高溫條件下發(fā)生的熱裂解過程。
[0007]相對于其它的生物質(zhì)利用技術(shù)而言，生物質(zhì)氣化技術(shù)是一種廣泛使用的生物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化方式。其特點主要包括能量轉(zhuǎn)化效率高，設(shè)備簡單，投資少，運行操作容易，不受地區(qū)、燃料種類和氣候的限制。經(jīng)過生物質(zhì)氣化爐產(chǎn)生的生物燃?xì)饪捎糜诳彩?、采暖和烘干谷物、木材等，還可作內(nèi)燃機、熱氣機等動力裝置的燃料，將其轉(zhuǎn)化為電力或動力，提高生物質(zhì)能源品位及其使用效率。
[0008]生物質(zhì)的氣化過程主要在氣化爐中進行，由于氣化爐的類型、氣化反應(yīng)條件、工藝流程、氣化劑的種類、原料的性質(zhì)和粉碎粒度等條件的不同，其氣化反應(yīng)過程也不盡相同。但生物質(zhì)氣化過程在不同條件下的基本包括:C+02= C02；C0 2+C = 2C0 ；H20+C = CO+H2等。
[0009]一般而言，生物質(zhì)的實際反應(yīng)過程主要包括四個部分:(1)、干燥層，其中生物質(zhì)從氣化爐頂部進入氣化器，被加熱至大約200?300°C左右后，生物質(zhì)原料中的水分首先受熱蒸發(fā)，最終產(chǎn)物為干物料；(2)、熱解層，其中生物質(zhì)干物料從干燥層向下移動進入熱解層，在高溫作用下，生物質(zhì)中揮發(fā)分將會大量地析出，其作用溫度在500?600°C左右，揮發(fā)分析出后，生物質(zhì)只剩下殘余的木炭，其中熱分解反應(yīng)析出的揮發(fā)分主要包括氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油和其它碳?xì)浠衔锏龋?3)、氧化層(也叫燃燒層)，其中生物質(zhì)經(jīng)熱解層后僅剩下木炭，此時在氧化層中與被引入的空氣發(fā)生劇烈反應(yīng)，同時釋放出大量的熱量，為其它區(qū)域的反應(yīng)提供熱量，在氧化層中，其特點是反應(yīng)速率快，層高較低，溫度可以高達(dá)1000?1200°C左右，同時揮發(fā)分參與燃燒后進一步降解；(4)、還原層，還原層中沒有氧氣存在，氧化層中的燃燒產(chǎn)物及水蒸氣與還原層中木炭發(fā)生還原反應(yīng)，生物氫氣和一氧化碳，這些氣體與揮發(fā)分等形成了可燃?xì)怏w，完成固體生物質(zhì)向氣體燃料的轉(zhuǎn)化過程，由于還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，此時的溫度降低到700?900°C左右，而其所需熱量主要來源于氧化層O
[0010]生物質(zhì)氣化反應(yīng)主要在氣化爐中進行，因此氣化爐是生物質(zhì)氣化的主要的設(shè)備，根據(jù)氣化爐的運行方式不同可以分為流化床氣化爐和固定床氣化爐。其中，在流化床氣化爐中，粉碎的生物質(zhì)原料被投入氣化爐中，氣化劑由鼓風(fēng)機從爐柵底部向上吹入氣化爐內(nèi)，燃料的氣化反應(yīng)是在“沸騰”狀態(tài)完成的。其中，固定床氣化爐是將切碎的生物質(zhì)原料由爐子頂部加料口投入到固定床氣化爐中，物料在爐內(nèi)基本上按層次地進行氣化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體在爐內(nèi)的流動要靠動力裝備風(fēng)機來實現(xiàn)。
[0011]在上吸式固定床氣化爐中，生物質(zhì)原料從氣化爐頂部送入，氣化劑由爐體底部的進氣口進入爐內(nèi)參與反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體自下向上流動，最后由氣化爐上部的燃?xì)獬隹谂懦觥Ｆ渲?，生物質(zhì)的反應(yīng)過程從上到下依次包括干燥層、熱解層、還原層、氧化層。其優(yōu)點主要是:燃?xì)庠诮?jīng)過熱分解區(qū)和干燥區(qū)時，將其本身所攜帶的熱量傳給生物質(zhì)原料，用于原料的干燥和熱分解，同時降低燃?xì)獾臏囟?，提高氣化爐的熱效率；由于生物質(zhì)原料從爐子上部加入，因此生物燃?xì)庥缮喜砍鰜頃r經(jīng)過物料層，對燃?xì)庥幸欢ǖ倪^濾作用，減少生物燃?xì)庵械幕曳趾俊?br> [0012]如中國專利申請公開第101737795A號所揭示的一種以空氣水蒸汽為氣化劑的生物質(zhì)氣化鍋爐，包括爐體、爐排、燃料均分器和預(yù)熱管，爐體由內(nèi)爐壁和套在內(nèi)爐壁上的外爐壁構(gòu)成，爐體的上部空腔的外形呈圓柱形，爐體的上部空腔為氣化燃燒室，爐體的下部空腔的外形呈倒錐形，爐體的下部空腔為落灰室，爐排位于落灰室的上方且設(shè)置在氣化燃燒室的下端內(nèi)，預(yù)熱管設(shè)置氣化燃燒室內(nèi)的上端且與安裝在爐體的上端壁的燃料均分器連通；生物質(zhì)氣化鍋爐還包括進水管、霧化噴嘴、空氣進入管、隔板、熱空氣水蒸汽混合管路、喉管、二次風(fēng)管組和連接管；熱空氣水蒸汽混合管路設(shè)置在爐排的下方，爐排由多個水平設(shè)置的爐排管縱橫交織在一起構(gòu)成，每個爐排管的下半部管壁開有多個一次風(fēng)通孔；位于爐排上方的圓柱形爐體的外側(cè)壁上設(shè)有密閉環(huán)形霧化腔，密閉環(huán)形霧化腔直接通過內(nèi)爐壁與氣化燃燒室進行熱交換，隔板設(shè)置在密閉的環(huán)形霧化腔內(nèi)，空氣進入管與隔板一側(cè)的密閉環(huán)形霧化腔連通，進水管通過霧化噴嘴與隔板另一側(cè)的密閉環(huán)形霧化腔連通，熱空氣水蒸汽混合管路的出口和隔板與霧化噴嘴之間的密閉環(huán)形霧化腔連通，各個爐排管通過熱空氣水蒸汽混合管路與密閉環(huán)形霧化腔連通。然而，該以空氣水蒸汽為氣化劑的生物質(zhì)氣化鍋爐存在以下缺點或不足:(I)、直接制得的生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂秃枯^大，如果不進行過濾處理將嚴(yán)重影響燃?xì)獾暮罄m(xù)使用性能，而該生物質(zhì)氣化鍋爐專利申請中未揭示或建議如何有效降低生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂秃浚?2)、該生物質(zhì)氣化鍋爐的中上部的爐壁未采取余熱回收構(gòu)造，浪費了一部分熱能，如果能將這部分熱能用于預(yù)熱空氣或水將會更加節(jié)能環(huán)保；(3)、該生物質(zhì)氣化鍋爐的生物質(zhì)進料通道與生物質(zhì)燃?xì)馀懦鐾ǖ牢催M行物理上的分隔，這不利于分別控制加料和排氣；(4)、該生物質(zhì)氣化鍋爐的水蒸汽制備方式是通過霧化噴嘴直接將水管中的冷水噴向高溫爐壁而加熱成水蒸汽直接供應(yīng)給氣化爐內(nèi)，這樣制成的水蒸汽中必然含有一定量的霧化水滴，這不利于后續(xù)在氣化爐中進行的還原反應(yīng)；(5)、該生物質(zhì)氣化鍋爐的一次風(fēng)制備方式是將冷空氣直接送入密閉環(huán)形霧化腔中與水蒸汽混合制成熱空氣水蒸汽混合氣后供應(yīng)給氣化爐內(nèi)，這樣會使得水蒸汽中霧化水滴的含量進一步增加。
[0013]又如中國專利申請公開第102643676A號所揭示的一種燃?xì)饣亓魅紵怨嵘镔|(zhì)熱解氣化方法，生物質(zhì)在熱解氣化爐內(nèi)，以空氣和水蒸氣為氣化劑進行熱解氣化反應(yīng)，利用產(chǎn)出燃?xì)獾挠酂釋⒂烧舭l(fā)器產(chǎn)出的水蒸汽制備成過熱水蒸汽給爐內(nèi)補熱，并回流部分產(chǎn)出的燃?xì)馊霠t燃燒為氣化反應(yīng)提供熱量，采用高溫裂解去除焦油，確保氣化爐整體處于高溫氛圍，使生物熱解碳的氣化過程和焦油的裂解過程趨于完全。然而，該燃?xì)饣亓魅紵怨嵘镔|(zhì)熱解氣化方法存在以下缺點或不足:(I)、其未揭示或建議如何有效降低生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂秃浚?2)、其使用的空氣未利用鍋爐余熱進行預(yù)熱；(3)、其需要采用專門的蒸發(fā)器制得水蒸汽；(4)、其爐壁未采取余熱回收構(gòu)造，浪費了一部分熱能。
[0014]因此，提供一種能夠充分提高能源利用率的生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)成為業(yè)內(nèi)急需解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，其能夠充分提高能源利用率并提高生物質(zhì)燃?xì)獾钠焚|(zhì)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，包括:上吸式固定床氣化爐，上吸式固定床氣化爐包括爐體，爐體的內(nèi)部空間通過第一篩板分隔為位于中下部的用于堆積生物質(zhì)料層的氣化反應(yīng)區(qū)以及位于氣化反應(yīng)區(qū)上方的進料排氣綜合區(qū)，其中，爐體的頂壁設(shè)有生物質(zhì)進料口，爐體的底壁設(shè)有水蒸汽入口和熱空氣入口，第一篩板設(shè)有生物質(zhì)出料口。其中，進料排氣綜合區(qū)通過料筒分隔為位于中央的生物質(zhì)進料通道以及圍繞生物質(zhì)進料通道設(shè)置的燃?xì)馐占懦鐾ǖ?，并且在爐體的頂壁上于燃?xì)馐占懦鐾ǖ赖捻敳吭O(shè)有燃?xì)獬隹?；生物質(zhì)進料通道的一端與爐體頂壁上的生物質(zhì)進料口連通，生物質(zhì)進料通道的另一端與第一篩板上的生物質(zhì)出料口連通，燃?xì)馐占懦鐾ǖ牢挥诘谝缓Y板的上表面、料筒的外表面以及爐體的內(nèi)表面圍成的空間內(nèi)；并且在進料排氣綜合區(qū)的外側(cè)沿爐體的外壁圍繞設(shè)置有風(fēng)殼用于回收利用進料排氣綜合區(qū)的爐壁熱量以制備熱空氣，其中，風(fēng)殼的上部設(shè)有冷風(fēng)入口，風(fēng)殼的下部設(shè)有熱空氣出口，冷風(fēng)入口通過管線連接至風(fēng)機，熱空氣出口通過管線與爐體的底壁上的熱空氣入口連通，從而冷空氣在風(fēng)殼內(nèi)預(yù)熱成熱空氣(100?200攝氏度，比如大約150攝氏度)后經(jīng)由熱空氣入口輸送至爐體內(nèi)與通過水蒸汽入口輸送的水蒸汽一起使氣化反應(yīng)區(qū)內(nèi)堆積的生物質(zhì)料氣化。
[0017]優(yōu)選地，可以在燃?xì)馐占懦鐾ǖ纼?nèi)設(shè)有換熱盤管用于回收利用生物質(zhì)燃?xì)庵械臒崃恳砸淮沃苽渌羝?。其中，冷水在換熱盤管內(nèi)被加熱成100攝氏度左右的汽水混合物，蒸汽干度約為60%。
[0018]優(yōu)選地，可以在氣化反應(yīng)區(qū)的外側(cè)沿爐體的外壁圍繞設(shè)置有水套用于回收利用氣化反應(yīng)區(qū)的爐壁熱量以二次制備水蒸汽。其中，來自換熱盤管的汽水混合物在水套內(nèi)進一步被加熱以提高蒸汽溫度和干度，同時來自汽水分離器的回水在水套內(nèi)被循環(huán)加熱為水蒸汽以節(jié)省水資源，此外，控制水套內(nèi)回水的量小于水套容積的20%以避免影響系統(tǒng)的正常運行。
[0019]優(yōu)選地，生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)可以進一步設(shè)有汽水分離器用于去除水蒸汽中的液態(tài)水以三次制備水蒸汽。本發(fā)明中的汽水分離器為常規(guī)汽水分離器，其工作原理為:含水的蒸汽進入汽水分離器，并在其中以離心向下傾斜式運動，夾帶的水份由于速度降低而被分離出來；被分離的液體流經(jīng)疏水閥排出，干燥清潔的蒸汽從分離器出口排出。
[0020]可選擇地，水套的上部設(shè)有進水口和汽水出口，水套的下部設(shè)有回水入口 ；換熱盤管的一端與水泵連接而另一端與水套的進水口連通，以將一次制備的水蒸汽輸送至水套內(nèi)進行二次制備。
[0021]可選擇地，汽水分離器設(shè)有汽水入口、回水出口以及蒸汽出口 ；汽水入口通過管線與水套的汽水出口連通以將水套內(nèi)的汽水混合物引入汽水分離器內(nèi)分離出高純度水蒸汽；回水出口通過管線與水套的回水入口連通用于將汽水分離器內(nèi)分離出的液態(tài)水送入水套內(nèi)加熱以循環(huán)制備水蒸汽；蒸汽出口通過管線與爐體底壁上的水蒸汽入口連通。
[0022]可選擇地，第一篩板的上方可以設(shè)有陶瓷球過濾層用于一級過濾生物質(zhì)燃?xì)庵械慕褂?，換熱盤管在燃?xì)馐占懦鐾ǖ纼?nèi)設(shè)置于陶瓷球過濾層的上方。
[0023]可選擇地，生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)可以進一步包括旋風(fēng)除塵裝置，燃?xì)獬隹谕ㄟ^管線連接至旋風(fēng)除塵裝置以除去生物質(zhì)燃?xì)庵械幕曳?，旋風(fēng)除塵裝置包括一級燃?xì)馊肟?、一級燃?xì)獬隹谝约跋铝掀?，一級燃?xì)馊肟谘刂L(fēng)除塵裝置的本體的切向方向設(shè)置以使得燃?xì)庠谛L(fēng)除塵裝置內(nèi)部盤旋流動，一級燃?xì)獬隹谠O(shè)置于旋風(fēng)除塵裝置的本體的頂部，下料器設(shè)置于旋風(fēng)除塵裝置的本體的底部用于收集灰分。
[0024]可選擇地，生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)可以進一步包括二級過濾裝置，二級過濾裝置設(shè)有二級燃?xì)馊肟诤投壢細(xì)獬隹?，二級燃?xì)馊肟谕ㄟ^管線連接至旋風(fēng)除塵裝置的一級燃?xì)獬隹?，二級燃?xì)獬隹谳敵鰸崈羯镔|(zhì)燃?xì)狻?br> [0025]可選擇地，二級過濾裝置的內(nèi)部可以包括由第二篩板分隔成的位于下部的過渡除灰腔以及位于過渡除灰腔上方的過濾區(qū)，過濾區(qū)包括由間隔板分隔成的第一過濾腔和第二過濾腔，第一過濾腔和第二過濾腔的中下部均設(shè)有鋸末過濾層，二級燃?xì)馊肟谠O(shè)置于第一過濾腔的頂部，二級燃?xì)獬隹谠O(shè)置于第二過濾腔的頂部。
[0026]可選擇地，生物質(zhì)出料口的下方設(shè)有分料錐用于將生物質(zhì)料均勻地分散至氣化反應(yīng)區(qū)。
[0027]優(yōu)選地，進一步設(shè)有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置用于驅(qū)動分料錐旋轉(zhuǎn)，使得生物質(zhì)料更加均勻地分散。
[0028]可選擇地，上吸式固定床氣化爐的爐體為圓筒狀，第一篩板為圓環(huán)狀并且第一篩板上開設(shè)若干通孔。
[0029]可選擇地，在第二過濾腔內(nèi)于鋸末過濾層的頂部進一步設(shè)置第三篩板以防止制得的潔凈生物質(zhì)燃?xì)庵谢烊脘從?br> [0030]可選擇地，生物質(zhì)進料口設(shè)置于爐體的頂壁的中央，生物質(zhì)出料口設(shè)置于第一篩板的中央。
[0031]可替代地，上吸式固定床氣化爐的下部設(shè)有集灰室，集灰室與氣化反應(yīng)區(qū)之間通過爐排相隔，爐排下方布置有至少一個水蒸汽管和至少一個熱空氣管，水蒸汽管包括若干個水蒸汽出口，熱空氣管包括若干個熱空氣出口，水蒸汽管和熱空氣管呈十字交叉狀布置或套環(huán)狀布置。
[0032]本發(fā)明的有益效果是:(I)、設(shè)置風(fēng)殼用以預(yù)熱空氣、設(shè)置換熱盤管和水套用以加熱水蒸汽，充分提高了生物質(zhì)能的利用率；(2)、采用三級工藝制備高純度水蒸汽，充分提高了生物質(zhì)氣化爐的反應(yīng)效率；(3)、采用二級過濾焦油工藝以及旋風(fēng)除塵工藝，充分提高了清潔生物質(zhì)燃料的品質(zhì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1示出了本發(fā)明生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)的示意圖。

【具體實施方式】
[0034]請參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)包括:上吸式固定床氣化爐100、汽水分離器300、旋風(fēng)除塵裝置500以及二級過濾裝置700。
[0035]上吸式固定床氣化爐100包括爐體110，爐體的內(nèi)部空間通過第一篩板120分隔為位于中下部的用于堆積生物質(zhì)料層的氣化反應(yīng)區(qū)150以及位于氣化反應(yīng)區(qū)130上方的進料排氣綜合區(qū)(未標(biāo)號)。其中，爐體110的頂壁設(shè)有生物質(zhì)進料口 115，爐體110的底壁設(shè)有水蒸汽入口 116和熱空氣入口 117。
[0036]在該非限制性實施方式中，上吸式固定床氣化爐100的爐體110為圓筒狀，第一篩板120為圓環(huán)狀并且其上開設(shè)若干通孔。生物質(zhì)進料口 115設(shè)置于爐體110的頂壁的中央，生物質(zhì)出料口 125設(shè)置于第一篩板120的中央。
[0037]進料排氣綜合區(qū)通過料筒150分隔為位于中央的生物質(zhì)進料通道160以及圍繞生物質(zhì)進料通道160設(shè)置的燃?xì)馐占懦鐾ǖ?70。在爐體110的頂壁上于燃?xì)馐占懦鐾ǖ?70的頂部設(shè)有燃?xì)獬隹?177。生物質(zhì)進料通道160的一端與爐體頂壁上的生物質(zhì)進料口 115連通，生物質(zhì)進料通道160的另一端與第一篩板120上的生物質(zhì)出料口 125連通。燃?xì)馐占懦鐾ǖ?70位于第一篩板120的上表面、料筒150的外表面以及爐體110的內(nèi)表面圍成的空間內(nèi)。
[0038]燃?xì)馐占懦鐾ǖ?70內(nèi)設(shè)有換熱盤管140用于回收利用生物質(zhì)燃?xì)庵械臒崃恳砸淮沃苽渌羝?。來自水?00的冷水在換熱盤管140內(nèi)被加熱成100攝氏度左右的汽水混合物，其中蒸汽干度約為60%。
[0039]在燃?xì)馐占懦鐾ǖ?70內(nèi)，于第一篩板120的上方且于換熱盤管140的下方設(shè)有陶瓷球過濾層400用于一級過濾生物質(zhì)燃?xì)庵械慕褂汀?br> [0040]在該非限制性實施方式中，該上吸式固定床氣化爐100進一步在進料排氣綜合區(qū)的外側(cè)沿爐體110的外壁圍繞設(shè)置有風(fēng)殼180，其用于回收利用進料排氣綜合區(qū)的爐壁熱量以制備熱空氣。風(fēng)殼180的上部設(shè)有冷風(fēng)入口 185，風(fēng)殼180的下部設(shè)有熱空氣出口 186，冷風(fēng)入口 185通過管線連接至風(fēng)機800，熱空氣出口 186通過管線與爐體110的底壁上的熱空氣入口 117連通。
[0041]在該非限制性實施方式中，該上吸式固定床氣化爐100進一步在氣化反應(yīng)區(qū)130的外側(cè)沿爐體110的外壁圍繞設(shè)置有水套190用于回收利用氣化反應(yīng)區(qū)的爐壁熱量以二次制備水蒸汽。來自換熱盤管140的汽水混合物在水套190內(nèi)進一步被加熱以提高蒸汽溫度和干度，同時來自汽水分離器300的回水在水套190內(nèi)被循環(huán)加熱為水蒸汽以節(jié)省水資源。
[0042]水套190的上部設(shè)有進水口 191和汽水出口 192，水套190的下部設(shè)有回水入口193。換熱盤管140的一端與水泵900連接而另一端與水套190的進水口 191連通，以將一次制備的水蒸汽輸送至水套190內(nèi)進行二次制備。
[0043]在該非限制性實施方式中，生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)進一步設(shè)有汽水分離器300用于去除水蒸汽中的液態(tài)水以三次制備水蒸汽。汽水分離器300設(shè)有汽水入口 301、蒸汽出口302以及回水出口 303。汽水入口 301通過管線與水套190的汽水出口 192連通以將水套內(nèi)的汽水混合物引入汽水分離器內(nèi)分離出高純度水蒸汽?；厮隹?303通過管線與水套190的回水入口 193連通用于將汽水分離器內(nèi)分離出的液態(tài)水送入水套內(nèi)加熱以循環(huán)制備水蒸汽。蒸汽出口 302通過管線與爐體110的底壁上的水蒸汽入口 116連通。
[0044]從而，來自風(fēng)機800的冷空氣在風(fēng)殼180內(nèi)預(yù)熱成大約150攝氏度的熱空氣后，經(jīng)由熱空氣入口 117輸送至爐體110內(nèi)。來自水泵900的冷水在換熱盤管140內(nèi)加熱成約100攝氏度的汽水混合物，汽水混合物進一步在水套190內(nèi)加熱以提高蒸汽溫度和干度，隨后汽水混合物進入汽水分離器300內(nèi)分離出高純度水蒸汽。制備好的熱空氣和水蒸汽分別輸送至氣化反應(yīng)區(qū)130使其中堆積的生物質(zhì)料200氣化。氣化產(chǎn)生的生物質(zhì)燃?xì)饨?jīng)由第一篩板120進入燃?xì)馐占懦鐾ǖ?70內(nèi)，生物質(zhì)燃?xì)馐紫冉?jīng)過陶瓷球過濾層400進行一級過濾焦油后，再與換熱盤管140內(nèi)的冷水換熱，最后約110攝氏度的生物質(zhì)燃?xì)鈴娜細(xì)獬隹?77排出該上吸式固定床氣化爐100。
[0045]作為一種可替代實施方式，生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)進一步包括旋風(fēng)除塵裝置500。上吸式固定床氣化爐100的燃?xì)獬隹?177通過管線連接至旋風(fēng)除塵裝置500以除去生物質(zhì)燃?xì)庵械幕曳?。旋風(fēng)除塵裝置500包括一級燃?xì)馊肟?501、一級燃?xì)獬隹?502以及下料器505。一級燃?xì)馊肟?501沿著旋風(fēng)除塵裝置500的本體(在該實施方式中，該本體近似圓筒狀)的切向方向設(shè)置以使得燃?xì)庠谛L(fēng)除塵裝置500內(nèi)部盤旋流動。一級燃?xì)獬隹?502設(shè)置于旋風(fēng)除塵裝置500的本體的頂部。下料器505設(shè)置于旋風(fēng)除塵裝置500的本體的底部用于收集灰分。
[0046]作為一種可替代實施方式，生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)進一步包括二級過濾裝置700。二級過濾裝置700設(shè)有二級燃?xì)馊肟?701和二級燃?xì)獬隹?702。二級燃?xì)馊肟?701通過管線連接至旋風(fēng)除塵裝置的一級燃?xì)獬隹?502，二級燃?xì)獬隹?702輸出潔凈生物質(zhì)燃?xì)狻６夁^濾裝置700的內(nèi)部包括由第二篩板720分隔成的位于下部的過渡除灰腔730以及位于過渡除灰腔上方的過濾區(qū)(未標(biāo)號)。過濾區(qū)包括由間隔板750分隔成的第一過濾腔760和第二過濾腔770，第一過濾腔760和第二過濾腔770的中下部均設(shè)有鋸末過濾層780。二級燃?xì)馊肟?701設(shè)置于第一過濾腔760的頂部，二級燃?xì)獬隹?702設(shè)置于第二過濾腔770的頂部。在第二過濾腔770內(nèi)于鋸末過濾層780的頂部進一步設(shè)置第三篩板790以防止制得的潔凈生物質(zhì)燃?xì)庵谢烊脘從?br> [0047]作為一種可替代實施方式，生物質(zhì)出料口 125的下方設(shè)有分料錐166用于將生物質(zhì)料均勻地分散至氣化反應(yīng)區(qū)130，并進一步設(shè)有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(圖未示)用于驅(qū)動分料錐166旋轉(zhuǎn)，使得生物質(zhì)料更加均勻地分散。
[0048]作為一種可替代實施方式，上吸式固定床氣化爐的下部設(shè)有集灰室(圖未示)，集灰室與氣化反應(yīng)區(qū)之間通過爐排(圖未示)相隔，爐排下方布置有多個水蒸汽管和多個熱空氣管，水蒸汽管包括若干個水蒸汽出口，熱空氣管包括若干個熱空氣出口，水蒸汽管和熱空氣管呈十字交叉狀布置。
[0049]盡管在此已詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但要理解的是本發(fā)明并不局限于這里詳細(xì)描述和示出的具體結(jié)構(gòu)，在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員實現(xiàn)其它的變型和變體。例如，可以將一級制備的水蒸汽或二級制備的水蒸汽直接供應(yīng)給氣化反應(yīng)區(qū)而不采用下一級水蒸汽制備工藝。此外，系統(tǒng)各處的溫度或壓力等參數(shù)可以根據(jù)具體使用條件在本發(fā)明所公開的范圍內(nèi)適當(dāng)選取。
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，包括: 上吸式固定床氣化爐，所述上吸式固定床氣化爐包括爐體，所述爐體的內(nèi)部空間通過第一篩板分隔為位于中下部的用于堆積生物質(zhì)料層的氣化反應(yīng)區(qū)以及位于所述氣化反應(yīng)區(qū)上方的進料排氣綜合區(qū)，其中，所述爐體的頂壁設(shè)有生物質(zhì)進料口，所述爐體的底壁設(shè)有水蒸汽入口和熱空氣入口，所述第一篩板設(shè)有生物質(zhì)出料口； 其特征在于: 所述進料排氣綜合區(qū)通過料筒分隔為位于中央的生物質(zhì)進料通道以及圍繞所述生物質(zhì)進料通道設(shè)置的燃?xì)馐占懦鐾ǖ?，并且在所述爐體的頂壁上于所述燃?xì)馐占懦鐾ǖ赖捻敳吭O(shè)有燃?xì)獬隹冢? 所述生物質(zhì)進料通道的一端與所述爐體頂壁上的所述生物質(zhì)進料口連通，所述生物質(zhì)進料通道的另一端與所述第一篩板上的所述生物質(zhì)出料口連通，所述燃?xì)馐占懦鐾ǖ牢挥谒龅谝缓Y板的上表面、所述料筒的外表面以及所述爐體的內(nèi)表面圍成的空間內(nèi)；并且 在所述進料排氣綜合區(qū)的外側(cè)沿所述爐體的外壁圍繞設(shè)置有風(fēng)殼用于回收利用進料排氣綜合區(qū)的爐壁熱量以制備熱空氣，其中，所述風(fēng)殼的上部設(shè)有冷風(fēng)入口，所述風(fēng)殼的下部設(shè)有熱空氣出口，所述冷風(fēng)入口通過管線連接至風(fēng)機，所述熱空氣出口通過管線與所述爐體的底壁上的所述熱空氣入口連通，從而冷空氣在所述風(fēng)殼內(nèi)預(yù)熱成熱空氣后經(jīng)由所述熱空氣入口輸送至所述爐體內(nèi)與通過所述水蒸汽入口輸送的水蒸汽一起使所述氣化反應(yīng)區(qū)內(nèi)堆積的生物質(zhì)料氣化。
2.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，其特征在于，在所述燃?xì)馐占懦鐾ǖ纼?nèi)設(shè)有換熱盤管用于回收利用生物質(zhì)燃?xì)庵械臒崃恳砸淮沃苽渌羝?br> 3.如權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，其特征在于，在所述氣化反應(yīng)區(qū)的外側(cè)沿所述爐體的外壁圍繞設(shè)置有水套用于回收利用氣化反應(yīng)區(qū)的爐壁熱量以二次制備水蒸汽。
4.如權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，其特征在于，所述生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)進一步設(shè)有汽水分離器用于去除水蒸汽中的液態(tài)水以三次制備水蒸汽。
5.如權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，其特征在于，所述水套的上部設(shè)有進水口和汽水出口，所述水套的下部設(shè)有回水入口 ；所述換熱盤管的一端與水泵連接而另一端與所述水套的所述進水口連通，以將一次制備的水蒸汽輸送至所述水套內(nèi)進行二次制備。
6.如權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，其特征在于，所述汽水分離器設(shè)有汽水入口、回水出口以及蒸汽出口 ；所述汽水入口通過管線與所述水套的所述汽水出口連通以將所述水套內(nèi)的汽水混合物引入所述汽水分離器內(nèi)分離出高純度水蒸汽；所述回水出口通過管線與所述水套的所述回水入口連通用于將所述汽水分離器內(nèi)分離出的液態(tài)水送入所述水套內(nèi)加熱以循環(huán)制備水蒸汽；所述蒸汽出口通過管線與所述爐體底壁上的所述水蒸汽入口連通。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，其特征在于，所述第一篩板的上方設(shè)有陶瓷球過濾層用于一級過濾生物質(zhì)燃?xì)庵械慕褂?，所述換熱盤管在所述燃?xì)馐占懦鐾ǖ纼?nèi)設(shè)置于所述陶瓷球過濾層的上方。
8.如權(quán)利要求7所述的生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，其特征在于，所述生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)進一步包括旋風(fēng)除塵裝置，所述燃?xì)獬隹谕ㄟ^管線連接至所述旋風(fēng)除塵裝置以除去生物質(zhì)燃?xì)庵械幕曳?，所述旋風(fēng)除塵裝置包括一級燃?xì)馊肟?、一級燃?xì)獬隹谝约跋铝掀鳎鲆患壢細(xì)馊肟谘刂鲂L(fēng)除塵裝置的本體的切向方向設(shè)置以使得燃?xì)庠谒鲂L(fēng)除塵裝置內(nèi)部盤旋流動，所述一級燃?xì)獬隹谠O(shè)置于所述旋風(fēng)除塵裝置的本體的頂部，所述下料器設(shè)置于所述旋風(fēng)除塵裝置的本體的底部用于收集灰分。
9.如權(quán)利要求8所述的生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，其特征在于，所述生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)進一步包括二級過濾裝置，所述二級過濾裝置設(shè)有二級燃?xì)馊肟诤投壢細(xì)獬隹?，所述二級燃?xì)馊肟谕ㄟ^管線連接至所述旋風(fēng)除塵裝置的所述一級燃?xì)獬隹冢龆壢細(xì)獬隹谳敵鰸崈羯镔|(zhì)燃?xì)狻?br> 10.如權(quán)利要求9所述的生物質(zhì)燃?xì)庵苽湎到y(tǒng)，其特征在于，所述二級過濾裝置的內(nèi)部包括由第二篩板分隔成的位于下部的過渡除灰腔以及位于所述過渡除灰腔上方的過濾區(qū)，所述過濾區(qū)包括由間隔板分隔成的第一過濾腔和第二過濾腔，所述第一過濾腔和所述第二過濾腔的中下部均設(shè)有鋸末過濾層，所述二級燃?xì)馊肟谠O(shè)置于所述第一過濾腔的頂部，所述二級燃?xì)獬隹谠O(shè)置于所述第二過濾腔的頂部。
【文檔編號】C10J3/74GK104479742SQ201410733758
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】劉效洲, 馬培碧 申請人:廣州環(huán)渝能源科技有限公司