一種生物質物料氣化製取燃氣設備的製作方法

2023-05-19 21:38:51

專利名稱：一種生物質物料氣化製取燃氣設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生物質物料氣化製取燃氣設備，特別是一種生物質固態物料
經過碳化或焦化的氣化工藝製取燃氣的設備。
背景技術：
在農林生產產業中，每年都產生巨額數量的生物質廢棄物，如秸稈、果殼、芯皮、樹 枝、樹葉、樹根等，其中只有一部分是作為肥料、飼料、栽培基質得到利用之外，還有相當大 的數量任其自然腐爛分解，或者在田裡被燒掉；這不僅是對這些自然資源的浪費，而且會對 環境造成汙染。在一些地方傳統上使用作物秸稈和樹木作為燃料供作生活和供暖使用，直 接使用秸稈和樹木作為燃料不僅熱值低，佔用堆放場地，而且產生的煙塵對人和環境造成 極大的危害，同時，生物質中含有的很多寶貴成分被浪費掉，實為可惜。如何能夠使這些可 再生的生物質資源得到充分利用，既作到保護環境不被汙染，又能夠解決生物質資源豐富 的地區，人們能夠獲得清潔方便的生活和取暖能源，提高生活質量，這一成為技術人員亟待 在技術上研究解決的課題。 為了實現上述目的，技術人員努力進行生物質氣化技術研究；它是將生物質原料 置於缺氧狀態下進行裂解、燃燒和還原反應，通過控制反應過程，使生物質物料轉變成一氧 化碳、氫氣、甲烷等可燃氣體，使生物質中大部分能量都轉移到燃氣中，除去灰分、焦油、木 醋液等雜質後製成使用方便、清潔的燃氣。 目前市場上出現小型的生物質氣化爐，它是給一家一戶單獨使用的氣化設備，存 在能量轉化低、雜質含量多、產氣量少，熱值低且壓力不可控的缺陷。為此，技術人員又進行 研製生物質氣化集中供氣技術，通過研製氣化供氣系統將生物質材料通過工業化、規模化 的設備集中處理，生產出潔淨、熱值高的燃氣，並以穩定的壓力送入用戶千家萬戶。 目前生物質氣化集中供氣有多種不同的配置，例如實用新型專利《秸稈氣化系統》 (專利號為CN2007200131605)。包括有爐體、淨化器、內部裝有水介質的冷卻過濾器、旋風 過濾器、內部裝有濾材的淨化過濾器、儲氣罐；爐體包括上爐膛及配有出氣口的下爐膛；出 氣口經管道與淨化器的入氣口相通；淨化器的出氣口與冷卻過濾器的底部相通；冷卻過濾 器的出氣口與旋風過濾器的入氣口相通；旋風過濾器的出氣口與淨化過濾器；淨化過濾器 的出氣口經風機與儲氣罐的入氣口相通。該專利技術存在工藝流程比較長，每一個工藝環 節上處理手段粗糙，流程配置的部件多，投資大、經濟效益低。 為此，必須在生物質物料集中氣化工藝流程及其設備的設計上進行新的改進和創 新，在氣化工藝上流程簡潔，效率高，設備投入少，實現高產氣量，低焦油含量，高燃氣熱值， 經濟效益高。

實用新型內容為了解決現有技術存在的技術缺陷，本實用新型的目的在於提供一種生物質物料 氣化製取燃氣設備，將生物質物料實現工業化、規模化生產氣化製取燃氣，達到設備簡化，生成燃氣高產且熱值高，焦油含量低，安全可靠，氣化工藝流程簡潔，經濟效果好。 為了實現上述目的，本實用新型提供一種生物質物料氣化製取燃氣設備，包括有
上料機構，可控氣化爐及循環水泵，重力式除塵器，噴霧淨化器及噴淋泵，生物質焦油淨化
器，羅茨風機，防回火器和儲氣櫃。其中 上料機構位於料倉至可控氣化爐加料口上方； 可控氣化爐的燃氣上出口和燃氣下出口通過管路連通重力式除塵器燃氣入口，循 環水泵管路連通可控氣化爐外膽下部的進水口和外膽上部的出水口 ； 重力式除塵器燃氣出口通過管路連通噴霧淨化器燃氣入口 ； 噴霧淨化器及噴淋泵連通霧化室霧化噴頭，燃氣出口通過管路連通生物質焦油淨 化器燃氣進口； 羅茨風機進口連通生物質焦油淨化器燃氣出口，羅茨風機出口連通防回火器燃氣 進口 ； 防回火器燃氣出口通過管路連通儲氣櫃。 可控氣化爐爐體由內膽和外膽組成水冷套，外膽下部設有進水口 ，外膽上部設有 出水口，爐體中部由水管爐蓖將爐腔分為上部燃燒室和下部灰室，燃燒室內壁設有耐火層，
氣化室頂部設有進料口和噴淋管，側壁上部設有進風口，側壁下部設有燃氣上出口 ；灰室側 壁上部設有燃氣下出口 ，灰室側壁下部具有出渣口 。 重力式除塵器的燃氣入口通入到殼體降塵室，出口向下，外膽內壁設有耐火層，外
膽中部設有三層攔截網，攔截網上方設有煙管式循環水換熱器，燃氣出口在外膽上部。 噴霧淨化器外部設有一外膽，膽內設有一隔板被分隔左、右兩個容室，左側容室內
設有上、下連通的煙管式循環水換熱器；燃氣進口設置在隔板左側容室下部的第一回程除
焦油室壁上，煙管式循環水換熱器上方的第二回程霧化室設置霧化噴頭，隔板右側容室為
第三回程脫水室，其內設有多道導流板，燃氣出口設於第三回程脫水室上方，噴霧淨化器底
部設有溢流口。 生物質焦油淨化器有5個腔室，第一級淨化室、第二級淨化室和第三級淨化室內
填充玉米芯填料，第四級淨化室填充玻璃纖維填料，第五級淨化室填充氧化鐵填料，各淨化
室底部具有排汙口 ，第一級淨化室具有燃氣進口 ，第五級淨化室具有燃氣出口 。 防回火器設有內膽和外膽，外膽下部連通燃氣進口 ，外膽底部設有排汙口 ，內膽底
部為網狀，膽內裝填木炭阻燃填料，與內膽頂部加料蓋連通的燃氣管穿過外膽至燃氣管出□。 儲氣櫃的氣罩扣置在水封槽中，氣罩的上下導輪置於導軌中，水封槽內外壁包覆 層為玻璃鋼層，氣罩外壁包覆有聚氨酯材料的保溫層，聚氨酯保溫層外包覆層為玻璃鋼層。 在可控氣化爐體內的乾燥層、裂解層、還原層、氧化層分別設置熱電偶溫度計，該 測點給出信號經PLC系統控制開閉送氣閥門；在可控氣化爐體燃氣出口裝有氣體檢測儀， 檢測出02、C02、C0、N2、H2、CH4的含量，經該測點數據傳輸給PLC發出指令，以控制給氧量、 薪柴加入量。 在噴霧淨化器的前後管路、生物質焦油淨化器、儲氣柜上設置有熱電偶溫度計的 檢測點。 本設備在使用過程中，可控氣化爐的進氣方式改為橫流與下流混合抽氣方式，使物料和供氧量得到控制，燃氣溫度變化幅度小，燃氣成分穩定，熱值高，氣化效率高。重力 式除塵器的燃氣從進口進入，經過彎管向下排出、此時燃氣緩慢向上，在其底部形成渦流、 使較大顆粒以及與粘附在灰塵上的焦油受重力作用落下，高溫燃氣繼續上升時被設置的三 層攔截網進一步阻擋降塵，經過在重力式除塵器設置的煙管式循環水換熱器，使燃氣溫度
由7oo°c -900°〇降至4001: -eo(rc排出去。此重力式除塵器內部結構設計的目的是使燃氣
在運行中避免管道和淨化器的堵塞，提高了淨化效果，減輕檢修的勞動強度，提高運行可靠 性。燃氣在噴霧淨化器內經降溫、噴霧淨化、除去焦油和水分後又經過生物質焦油淨化器的
5級淨化脫灰處理，使燃氣中焦油、氣味、水分均達到用氣標準。燃氣在經過防回火器的木炭
填料時，殘存氣味雜質又一次被吸附，最後得到高質量的成品燃氣，存在到儲氣櫃內，定壓 向用戶供氣。該設備實現高產氣量，低焦油含量，燃氣高熱值，使用安全可靠，運行經濟效果 好。

圖1為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣設備實際安裝布置示意圖； 圖2為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣設備可控氣化爐剖視圖； 圖3為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣設備可控氣化爐A-A視圖； 圖4為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣設備重力式除塵器剖視圖； 圖5為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣設備重力式除塵器左視圖； 圖6為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣設備重力式除塵器B-B視圖； 圖7為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣設備噴霧淨化器剖視圖； 圖8為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣設備噴霧淨化器左視圖； 圖9為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣設備噴霧淨化器C-C視圖； 圖10為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣設備生物質焦油淨化器剖視圖； 圖11為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣設備生物質焦油淨化器俯視圖； 圖12為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣的設備防回火器剖視圖； 圖13為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣的設備儲氣罐剖視圖； 圖14為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣的設備儲氣罐氣罩D局部剖視圖； 圖15為本實用新型生物質物料氣化製取燃氣的設備儲氣罐水封槽E局部剖視圖。
附圖中標號 1.可控氣化爐，101.進料口，102.噴淋管，103.外膽，104.內膽，105.燃燒室， 106.耐火層，107.燃氣上出口，108.水管爐排，109.燃氣下出口，IIO.出渣口，lll.進水 口，112.灰室，113.進風口，114.出水口，115.溫度計和壓力表。 2.重力式除塵器，201.燃氣出口，202.煙管式循環水換熱器，203.攔截網，204.外 膽，205.出渣口，206.降塵室，207.耐火層，208.燃氣入口，209.進水口，210.出水口，211.
溫度計和壓力表。 3.噴霧淨化器，301.燃氣出口，302.外膽，303.隔板，304.導流板，305.導流板， 306.第一回程除焦油室，307.燃氣入口，308.隔板，309.煙管式循環水換熱器，310.第二回 程霧化室，311.霧化噴頭，312.第三回程脫水室，313.排汙口，314.溢流口，315.出水口， 316.進水口，317.排汙口，318.溢流口，319.溫度表和壓力表。
5[0043] 4.生物質焦油淨化器，401.燃氣入口，402.第一級淨化室，403.第二級淨化室， 404.第三級淨化室，405.玉米芯填料，406.填料入口，407.玻璃纖維填料，408.填料出口， 409.填料入口，410.氧化鐵填料，411.填料出口，412.燃氣出口，413.第四淨化室，414.第 五淨化室，415.排汙口。 5.羅茨風機。 6.防回火器，601.彎管，602.燃氣出口，603.加料蓋，604.外膽，605.內膽，606. 木炭填料，607.網狀底部，608.排汙口，609.燃氣進口。 7.儲氣櫃，701.水封槽，702.氣罩，703.導軌，704.下導輪，705.上導輪，706.氣 罩立板，707.氣罩頂板，708.聚氨酯保溫層，709.玻璃鋼層，710.玻璃鋼層，711.聚氨酯保 溫層，712.水封槽底板，713.水封槽立板，714.玻璃鋼層。 8.循環水泵。 9.噴淋泵。
具體實施方式下面結合說明書附圖對本實用新型的具體結構進一步說明 圖1所示本實用新型設備根據工藝流程實際布置的示意圖。 由生物質物料氣化製取燃氣設備包括有上料機構、可控氣化爐1及循環水泵8、重 力式除塵器2、噴霧淨化器3及噴淋泵9、生物質焦油淨化器4、羅茨風機5、防回火器6、儲氣 櫃7。上料機構位於料倉至可控氣化爐1進料口 101上方。可控氣化爐1 (見附圖2、3)的 燃氣上出口 107和燃氣下出口 109通過管路連通重力式除塵器2(見附圖4、5、6)燃氣入口 208，循環水泵8管路連通可控氣化爐1外膽103下部的進水口 111和外膽103上部的出水 口 114 ;重力式除塵器2的燃氣出口 201通過管路連通噴霧淨化器3的燃氣入口 208 ;噴霧 淨化器3 (見附圖7 、 8 、 9)的噴淋泵9連通霧化室霧化噴頭311 ，燃氣出口通過管路連通生物 質焦油淨化器燃氣進口 ；羅茨風機5的進口連通生物質焦油淨化器4(見附圖10、11)燃氣 出口 412，羅茨風機5的出口連通防回火器6 (見附圖12)燃氣進口 609 ;防回火器6的燃氣 出口 602通過管路連通儲氣櫃7，儲氣櫃7通過管路將燃氣輸送到用戶家中；該設備實現了 農、林業的廢棄物、生物質材料轉化為清潔、高熱值的燃氣。 如圖2和圖3所示本實用新型生物質物料氣化製取燃氣的設備可控氣化爐的構 造。可控氣化爐1爐體結構由內膽104和外膽103組成水冷套。在外膽103下部設有進水 口 111，外膽103上部設有出水口 114，外置的水循環泵8將冷卻送入到水冷套內對爐體進 行冷卻，同時它吸收熱量後成為熱水被送到用戶使用。這種對冷卻水的利用，不僅是為了保 護爐體的壽命，而且也是對爐溫的控制。在爐體中部由水管爐排108將爐腔分為上部燃燒 室105和下部灰室112，燃燒室105內壁設有耐火層，燃燒室105頂部設有進料口 101供填 充生物物料等。在爐體頂部還設置有噴淋管102，用於控制生物物料的不充分燃燒或缺氧 燃燒的條件，同時還用於噴水控制爐溫。爐體側壁上部設有進風口 113，為爐內燃燒提供空 氣，側壁下部設有燃氣上出口 107，其位置位於燃燒室氧化層處，橫向從氧化層抽出燃氣，灰 室112側壁上部設有燃氣下出口 109，可從下部抽出燃氣，灰室112側壁下部有出渣口 110， 供人工清理殘存灰燼。在可控氣化爐爐體內為對燃燒室105內的乾燥層、氧化層以及灰室 112的三個位置分別設置有熱電偶溫度計和壓力表115，對其進行溫度和氣壓的監控。工作時，由於後流程的羅茨風機抽吸，空氣從進風口 113或者進料口 101進入爐內，從上向下流 動，穿過物料乾燥層和裂解層，進入氧化層使物料燃燒產生高溫燃氣，高溫使物料裂解氣化 生成可燃氣體並析出焦油、木醋液等雜質成分，並且高溫使焦油繼續分解成為氣態燃氣，氣 流從乾燥層帶來的水分和燃燒生成的二氧化碳下行經過還原層與高溫的炭進行吸熱還原 反應生成氫和一氧化碳的可燃氣體，從而進一步提高燃氣的熱值。由此分別從燃氣上出口 107和燃氣下出口 109抽出的不同溫度的燃氣在管路中混合輸出相對穩定的燃氣進行下一 步的工藝程序。 該可控氣化爐的燃氣輸出採用橫流+下流式的可控氣流，改變了現有技術的氣化 爐燃氣僅由一個出口輸出的缺陷，克服單一上流式或下流式，使得燃料及氧的供給量無法 控制，造成燃氣溫度變化大，焦油含量高，成分不穩定，燃氣熱值低，或者只能使用焦油低的 特定物料等缺陷。本可控氣化爐的上部為燃燒室、下部為灰室，中間為循環水水管爐排，通 過循環水對水管爐排和外膽、內膽冷卻控溫，空氣從氣化爐上部進料口、進風口進入氣化爐 內，物料形成乾燥層、裂解層、氧化層、還原層，物料經過溫度IO(TC _3001:的乾燥層、溫度
400°c -6001:的裂解層、溫度8001: -10001:的氧化層、溫度6001: -800°c的還原層進行氣化
反應。在燃燒過程中，控制空氣的進入量，空氣/物料比值為2-2. 5MVkg，進行缺氧燃燒，將 溫度控制在300-100(TC範圍。依據物料中焦油在溫度40(TC-7001:時大量析出；焦油在大 於70(TC時大部分發生裂解為可燃氣體；對於燃氣溫度高於70(TC時，溫度越高，反應時間 越短，產氣量越大的原理，採取在氣化爐中部高溫區氧化層橫向抽取大部分燃氣，並且在下 部低溫區抽取部分燃氣相混合，將燃氣溫度控制在700°C _9001:之間，使高溫燃氣中的焦
油可以在管道和除塵器內繼續進行裂解為可燃氣體，物料在乾燥層析出的水蒸汽以及在氧 化層生成的二氧化碳在經過還原層與高溫炭反應生成一氧化碳和氫，提高了燃氣的熱值， 使最終生產的燃氣焦油含量低、熱值高。 在實際操作中，生物質物料要進行預先處理，將其截短為與可控氣化爐內部直徑 尺寸相適應的長度，可以增加可控氣化爐的物料裝填量和密實度。通常將木質物料，如樹 枝、樹根等置於氣化爐下部；秸稈、枝葉、皮殼等輕質物料裝填在上部，使爐內氣化反應時間 較長，反應狀態穩定。 如圖4、圖5、圖6所示本實用新型生物質物料氣化製取燃氣的設備重力式除塵器 的構造。重力式除塵器2的外膽204內壁設有耐火層207，燃氣入口 208通入外膽204內降 塵室206，出口向下。燃氣從管路進入較大空間的降塵室206時，流速大幅下降，其中夾帶的 較大固體顆粒被重力作用落下到底部，高溫燃氣中的焦油繼續裂解成為可燃氣體，外膽204 中部設有三層攔截網203，攔截上升的燃氣中更小的固體顆粒，攔截網203上方設有煙管式 循環水換熱器202，外置的水循環泵連接進水口 209和出水口 210，燃氣穿過煙管式循環水 換熱器202管道使溫度從700°C -9001:降至400°C -600°0，通過外膽204上部的燃氣出口 201輸出。重力式除塵器2的沉降物可以由外膽204下部出渣口 205清出。在燃氣輸出部 位設置溫度計和壓力表211，以控制內部燃氣的溫度和流動速度，保證燃氣中焦油能夠充分 裂解，以及固體顆粒能夠儘可能落下分離。 如圖7、圖8、圖9所示本實用新型生物質物料氣化製取燃氣的設備噴霧淨化器的 構造。噴霧淨化器3設有一外膽302，外膽302內部被隔板303+隔板308隔離為左、右容 室，在左容室內設有煙管式循環水換熱器309連通，燃氣入口 307設置在左容室的隔板308一側下部的第一回程除焦油室306壁上，煙管式循環水換熱器309上方為第二回程霧化室 310，在其設置霧化噴頭311，隔板303另一側為第三回程脫水室312，其內設置有多道導流 板304、導流板305，燃氣出口 301設於第三回程脫水室312的上方，外膽302底部設有溢流 口 318。煙管式循環水換熱器309上設置有出水口 315和進水口 316，外膽302下部連通兩 個隔腔分別設置有排汙口 313、溢流口 314、排汙口 317、溢流口 318。外膽302內分別設置 溫度計和壓力表319，作為工藝控制測點。工作時，燃氣從燃氣入口 307進入噴霧淨化器3 的第一回程除焦油室306，向上穿過煙管式循環水換熱器309左側管道，受其降溫後進入第 二回程霧化室310，在煙管式循環水換熱器309上方又被霧化噴頭311噴出的鹼水噴淋脫 去燃氣中的焦油霧滴，並且中和燃氣中的酸性物質，燃氣又向下再次穿過煙管式循環水換 熱器309右側管道進入第三回程脫水室312，燃氣在上升過程中與導流板305和導流板304 反覆碰撞，其中的水滴、焦油霧滴和粘附灰塵凝聚為大液滴落下，並從溢流口 314和溢流口 318、排汙口313和排汙口317排出。處理後的燃氣從燃氣出口301輸入後程序。噴霧淨化 器3改變了現有技術單程噴淋的構造，更加有效地排出燃氣中的焦油和其他雜質。 如圖10、圖11所示本實用新型生物質物料氣化製取燃氣的設備生物質焦油淨化 器的構造。生物質焦油淨化器4設有5個腔室，在第一級淨化室402、第二級淨化室403和 第三級淨化室404內填充有玉米芯填料405，第四級淨化室填充有玻璃纖維填料407，第五 級淨化室內填充有氧化鐵填料410，各淨化室底部具有排汙口 415，第一級淨化室設有燃氣 入口 401，第五級淨化室設有燃氣出口 412。第四級淨化室413設有填料入口 406和填料出 口 408，第五淨化室414設有填料入口 409和填料出口 411，燃氣出口 412設在第五淨化室 414，由噴霧淨化器3輸出的燃氣經由燃氣入口 401進入生物質焦油淨化器4的第一淨化室 402，燃氣中包含的焦油、水分、灰塵和氣味被玉米芯填料405吸附得以淨化，並且順序經過 第二淨化室403、第三淨化室404被其中的玉米芯填料405進一步淨化，然後經過第四級淨 化室413的玻璃纖維填料407濾出微小灰塵，第四淨化室的玻璃纖維填料過濾粒度小於400 目的雜質，再經過第五級淨化室414的氧化鐵填料410吸收硫化物，從而得到清潔純淨的燃 氣從燃氣出口 412輸出。當生物質焦油淨化器4的玉米芯填料405趨近飽和失去淨化能力 時，從填料出口 411將此飽和玉米芯掏出去，再從上部填料入口重新裝填新的玉米芯填料 405，廢棄的玉米芯填料405可以作為燃燒物料裝填在可控氣化爐1中進行氣化生產燃氣， 此時飽和的玉米芯和吸附的焦油在燃燒中被裂解為燃氣。第四級淨化室413內的玻璃纖維 填料407可以通過填料入口 406和填料出口 407更換，第五級淨化室414內的氧化鐵填料 410可以通過填料入口 409和填料出口 411更換。各級淨化器分離出來的汙水從下部的排 汙口 415排出。該設備改變了現有技術中，焦油淨化器設置的前段多根斜管、後段加0. 5-1 立方米的玉米棒填料的方式，從而避免含量超標的焦油和硫化物直接進入用戶，克服焦油 和硫化物粘附在輸送管道及灶具上，避免硫化物對人身造成的不良後果。 如圖12所示本實用新型生物質物料氣化製取燃氣的設備防回火器的構造。防回 火器6設置有內膽605和外膽604，在外膽604下部連通有燃氣進口 609，外膽604接近底部 設有排汙口 608，內膽605的底部607設置為網狀結構，在內膽605內裝填有木炭填料606， 內膽605頂部的加料蓋603連通有燃氣管彎管601穿過外膽604至燃氣出口 602。工作時， 由羅茨風機5輸送來的淨化燃氣從燃氣進口 609進入防回火器6內，穿過內膽605的網狀 底部607通過木炭填料606由彎管601從燃氣出口 602輸出。防回火器6改變了現有技術使用金屬箔、石頭等填料的方式。本設備的防回火器使用木炭作為填料，不僅可以有效的防 止燃氣發生回火爆燃，而且利用木炭填料606的吸附性能，可能夠進一步吸附燃氣中殘存 的氣味和焦油，使燃氣更加清潔。 如圖13、圖14、圖15所示本實用新型生物質物料氣化製取燃氣的設備儲氣櫃的構 造。儲氣櫃7的設置有氣罩702和水封槽701，水封槽701設置在地面地基上。氣罩702 倒扣置在水封槽701中，氣罩702的上導輪705和下導輪704置於導軌703中，水封槽底板 712包覆有玻璃鋼層714，水封槽立板713兩麵包覆玻璃鋼層715，氣罩立板706外壁包覆有 聚氨酯保溫層711和玻璃鋼層710，氣罩頂板707外壁包覆有聚氨酯保溫層708和玻璃鋼層 709。由於氣罩702外部包覆聚氨酯保溫層，可以保證冬季燃氣櫃的保溫和供氣安全，水封 槽701和氣罩702包覆玻璃鋼層解決了鋼質儲氣櫃的防腐問題。 生物質物料氣化製取燃氣的工藝流程是；生物質物料上料_氣化_除塵_噴霧淨 化_脫焦油_氣體的抽取和輸送_防回火_儲氣罐儲存。在整個工藝流程氣體流動的動力 是由羅茨風機5提供的，羅茨風機5從進料口抽取空氣進入到可控氣化爐l，又穿過處在最 上層乾燥區的物料，進入裂解區，秸稈開始裂解，分解為分解出氣化物、炭及焦油等；炭、分 解的氣化物和焦油繼續下行到氧化層，在氧化層高溫之下繼續裂解釋放出可燃氣；其中的 炭下行至還原層，燃氣中的二氧化碳和水在高溫炭層中還原為一氧化碳和氫。由於本實用 新型的可控氣化爐是在中部高溫區的氧化層橫向抽取大部分燃氣，再由還原層下部抽取部 分燃氣與其混合，控制燃氣溫度在700°C _9001:之間，使燃氣能夠在管道和重力式除塵器 內處於高溫狀態，此時焦油進一步裂解為可燃氣體，形成焦油含量低、熱值高的燃氣。 從可控氣化爐1中抽出的燃氣含有固體和焦油雜質，且溫度高，不能直接輸送給 用戶使用，必須進行淨化、降溫工藝過程，以去除燃氣中的灰分、炭顆粒、水分、焦油，並且將 燃氣冷卻至適宜溫度。在淨化過程中，重力式除塵器2中使高溫燃氣中的焦油進一步裂解、 固體顆粒沉降、攔截網攔截灰分、水套降溫，使燃氣初步淨化；在噴霧淨化器3中，燃氣經逆 流式噴霧，用鹼液中和硫化物和去除焦油，水套降溫，經導流板去除水分，使燃氣進一步淨 化；在生物質焦油淨化器4中經三道玉米芯吸附焦油和大部分水蒸氣，又經過一道玻璃纖 維填料過濾淨化微塵，再經過一道氧化鐵填料過濾脫硫淨化，得到符合淨化標準和溫度標 準的燃氣，它克服了目前現有技術設備採用旋風除塵、塔式噴淋工藝的技術缺陷。經羅茨風 機輸送，燃氣經過防回火器木炭填料進一步吸附殘存的焦油和有害雜質以及氣味，使之成 為高質量的燃氣，輸入具有防腐保溫層儲氣罐，靠自重定壓輸送給用戶。 在可控氣化爐1內的乾燥層、裂解層、還原層、氧化層分別設置熱電偶溫度計。其 型號為TES-1300型數字式溫度計，溫度測量範圍為50-1300°C 。取其溫度值，設置有循環水 溫度控制檢測點，由測點給出信號，經PLC系統控制開閉送氣閥門，在燃氣出口裝有氣體檢 測儀(市售)，檢測出02、 C02、 CO、 N2、 H2、 CH4的含量，由測點讀取數據傳輸給PLC進行數 據處理後發出指令，控制給氧量，薪柴加入量，或者關閉主氣閥及打開放散閥安全排放，在 進氣口裝設空氣流量計和控制閥，控制氣化爐的工作過程在最佳狀態，在整個流程中對原 料的供給量、氧氣供給量、可燃氣體的抽出量、燃氣中的02、CH4、C0、C02、H2、N2的含量進行 控制，生產出高質量、高熱值的燃氣，並且在噴霧淨化器前後管路、生物質焦油淨化器、儲氣 柜上設置燃氣溫度測點，保障工藝流程。在可控氣化爐燃氣出口、防回火器前後、通往用戶 的管路上設置氧測點來控制生產工藝流程和保證燃氣中氧含量低於燃氣產生爆燃下限值，保證生產和使用安全c
權利要求一種生物質物料氣化製取燃氣設備，包括有上料機構、可控氣化爐及循環水泵、重力式除塵器、噴霧淨化器及噴淋泵、生物質焦油淨化器、羅茨風機、防回火器和儲氣櫃，其特徵在於上料機構位於料倉至可控氣化爐加料口上方；可控氣化爐的燃氣上出口和燃氣下出口通過管路連通重力式除塵器燃氣入口，循環水泵管路連通可控氣化爐外膽下部的進水口及外膽上部的出水口；重力式除塵器燃氣出口通過管路連通霧化淨化器燃氣入口；噴霧淨化器的噴淋泵連通霧化室霧化噴頭，燃氣出口通過管路連通生物質焦油淨化器燃氣進口；羅茨風機進口連通生物質焦油淨化器燃氣出口，羅茨風機出口連通防回火器燃氣進口；防回火器燃氣出口通過管路連通儲氣櫃。
2. 根據權利要求1所述的一種生物質物料氣化製取燃氣設備，其特徵在於可控氣化 爐爐體由內膽和外膽組成水冷套，外膽下部設有進水口 ，外膽上部設有出水口 ，爐體中部由 水管爐蓖將爐腔分為上部燃燒室和下部灰室，燃燒室內壁設有耐火層，氣化室頂部設有進 料口和噴淋管，側壁上部設有進風口 ，側壁下部設有燃氣上出口 ，灰室側壁上部設有燃氣下 出口 ，灰室側壁下部設有出渣口 。
3. 根據權利要求1所述的一種生物質物料氣化製取燃氣設備，其特徵在於重力式除 塵器的燃氣入口通入到殼體降塵室，出口向下，外膽內壁設有耐火層，外膽中部設有三層攔 截網，攔截網上方設有煙管式循環水換熱器，且燃氣出口在外膽上部。
4. 根據權利要求1所述的一種生物質物料氣化製取燃氣設備，其特徵在於噴霧淨化 器的外部設有一外膽，膽內設有一隔板被分隔左、右兩個容室，左側容室內設有上下連通的 煙管式循環水換熱器，燃氣進口設置在隔板左側容室下部的第一回程除焦油室壁上，煙管 式循環水換熱器上方的第二回程霧化室設置霧化噴頭，隔板右側容室為第三回程脫水室， 其內設有多道導流板，燃氣出口設於第三回程脫水室上方，噴霧淨化器底部設有溢流口。
5. 根據權利要求1所述的一種生物質物料氣化製取燃氣設備，其特徵在於生物質焦 油淨化器設有5個腔室，第一級淨化室、第二級淨化室和第三級淨化室內填充玉米芯填料， 第四級淨化室填充玻璃纖維填料，第五級淨化室填充氧化鐵填料，各淨化室底部具有排汙 口 ，第一級淨化室設有燃氣進口 ，第五級淨化室設有燃氣出口 。
6. 根據權利要求1所述的一種生物質物料氣化製取燃氣設備，其特徵在於防回火器 設有內膽和外膽，外膽下部連通燃氣進口 ，外膽底部設有排汙口 ，內膽底部為網狀，膽內裝 填木炭阻燃填料，與內膽頂部加料蓋連通的燃氣管穿過外膽至燃氣管出口 。
7. 根據權利要求1所述的一種生物質物料氣化製取燃氣設備，其特徵在於儲氣櫃的 氣罩扣置在水封槽中，氣罩上下導輪置於導軌中，水封槽內外壁包覆層為玻璃鋼層，氣罩外 壁包覆有聚氨酯材料的保溫層，聚氨酯保溫層外包覆層為玻璃鋼層。
8. 根據權利要求2所述的一種生物質物料氣化製取燃氣設備，其特徵在於所述的可 控氣化爐體內的乾燥層、裂解層、還原層、氧化層分別設置有熱電偶溫度計。
9. 根據權利要求1所述的一種生物質物料氣化製取燃氣設備，其特徵在於所述的噴 霧淨化器的前後管路、生物質焦油淨化器、儲氣櫃分別設置有熱電偶溫度計。
專利摘要一種生物質物料氣化製取燃氣設備，屬於生物質固態物料經過氣化工藝製取燃氣技術領域。包括有上料機構，可控氣化爐及循環水泵，重力式除塵器，噴霧淨化器及噴淋泵，生物質焦油淨化器，羅茨風機，防回火器和儲氣櫃。可控氣化爐採用橫流與下流混合抽氣方式，物料和供氧量可控制，燃氣成分穩定。重力式除塵器的燃氣由底部進氣形成渦流、較大固體顆粒以及與焦油粘附在一起的灰塵下落。燃氣經噴霧淨化器降溫，燃氣溫度由700℃-900℃降至400℃-600℃，又經噴霧淨化、除焦油和水分後脫淨灰塵，燃氣符合標準被儲存在儲氣櫃內，定壓向用戶供氣。該設備燃氣量高產，焦油含量低，燃氣高熱值，安全可靠，經濟效益高。
文檔編號C10J3/58GK201512511SQ200920216339
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月11日 優先權日2009年9月11日
發明者張大為, 李洪權, 王劍元 申請人:北京震宇成套電氣設備集團