套筒式等離子氣化爐的製作方法
2024-02-28 20:46:15
專利名稱：套筒式等離子氣化爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及適合於生物質原料的等離子氣化爐，具體地指一種套筒式等離子
氣化爐。
背景技術：
隨著社會對能源需求的日益增長，作為主要能源來源的化石燃料卻在迅速減少。 因此，尋找一種可再生的替代能源，已成為社會普遍關注的焦點。利用生物質氣化後進行蒸 汽、燃氣聯合循環發電是一種高效利用生物質的方法。目前，可利用的生物質原料主要有稻 殼、棉稈、稻稈、油菜稈和玉米稈等。這些原料有著共同的特點，即可燃基揮發份很高，大多 在80%以上，並且生物質本身的特性使得其在氣化過程中非常容易形成焦油，這一特性需 要在生物質氣化爐設計時給予足夠的重視。 常用的生物質氣化爐主要有等離子氣化爐，等離子氣化爐的給料方式可以分為爐 膛頂部給料和爐膛側牆給料兩種。由於生物質堆積密度較小，採用爐膛頂部給料時，為防止 原料直接被吹出氣化爐，給料風量一般較大，這樣加大了氣化爐內的擾動；而採用爐膛側牆 給料時，原料在爐膛內會分布不均勻，導致氣化負荷不均勻，形成爐內結焦現象，影響氣化 爐的正常運行。並且，在生物質氣化的過程中會形成較高含量的焦油，這是因為生物質揮發 份較高，析出溫度較低，原料在給入氣化爐後，還沒有落到原料床之前就已經有大量的氣體 析出，這些析出的氣體來不及在氣化區熱解就被合成氣帶出了氣化爐。而合成氣中所含的 焦油成份也給下遊的淨化技術造成了極大的不便。如果採用燃燒部分合成氣的簡單方法脫 除焦油，又會導致大量可燃物質的浪費，降低氣化爐的冷煤氣效率。 由此可見，目前所使用的等離子氣化爐就是因為氣化不均勻、冷煤氣效率低、經濟 性差、容易在氣化過程中形成大量的焦油，而大大制約了生物質氣化發電的發展。同時，焦 油容易導致下遊淨化裝置堵塞，脫除焦油的淨化裝置還會造成二次環境汙染。
發明內容本實用新型的目的就是要提供一種給料平穩均勻、可有效減少焦油產生、提高合 成氣熱值、且可大幅降低環境汙染的套筒式等離子氣化爐。 為實現上述目的，本實用新型所設計的套筒式等離子氣化爐，包括氣化爐殼體，所 述氣化爐殼體中設置有原料床，所述原料床的下方設置有等離子炬，所述等離子炬的下方 設置有氣化氣入口 ，所述氣化爐殼體的上部設置有粗合成氣出口 ，所述氣化爐殼體的底部 設置有排渣口。其特殊之處在於所述氣化爐殼體的頂部設置有延伸至氣化爐殼體中的爐 內給料筒，所述爐內給料筒將氣化爐殼體的上部分隔成內、外兩個腔室。其中，爐內給料筒 內的空間為內腔室，爐內給料筒與氣化爐殼體之間的環形空間為外腔室。 本實用新型的工作原理是這樣的用於氣化的原料由內腔室向下給入，落在原料 床上；氣化氣從氣化氣入口向上流入，被等離子炬加熱到極高的溫度；高溫氣化氣在穿過 原料床的同時將原料裂解氣化，所生成的粗合成氣通過外腔室由粗合成氣出口排出。[0008] 本實用新型的優點在於所設計的爐內給料筒將氣化爐殼體的上部空間分隔成套 筒式結構，原料的給入和粗合成氣的排出相對獨立。這樣，一方面可以提高生物質給料的均 勻性、減少給料送風量，從而減少氣化爐殼體內的擾動，保持氣化爐殼體內的壓力和溫度分 布均勻，確保氣化進程的平穩、高效運行。另一方面生物質裂解生成的焦油在氣化爐殼體的 高溫區停留較長時間，可以得到更為徹底的熱解，從而有效減少合成氣中焦油的含量，減少 生物質燃料的浪費，提高氣化爐的冷煤氣效率，並提高合成氣組成的穩定性。同時，也可以 有效減輕生物質氣化爐下遊淨化裝置的處理難度，防止二次汙染。
圖1為本實用新型的套筒式等離子氣化爐的主視結構示意圖； 圖2為圖1的A-A剖視結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述 圖中所示的套筒式等離子氣化爐，具有一個整體焊接而成的氣化爐殼體l，氣化爐 殼體1的截面可為矩形，也可為圓形。氣化爐殼體1的下部設置有原料床4，用以承接下落 的生物質原料。原料床4的下方均布有二至四個等離子炬3，用以加熱氣化氣。氣化氣入 口 7設置在等離子炬3的下方。原料床4具有一定的厚度，以防止給料時直接衝擊等離子 炬3。氣化爐殼體1的上部側面設置有粗合成氣出口5。氣化爐殼體1的最底部設置有排 渣口 6。 在氣化爐殼體l的頂部設置有延伸至氣化爐殼體l中的爐內給料筒2，爐內給料筒 2將氣化爐殼體1的上部分隔成內、外兩個腔室a、 b。其中，爐內給料筒2內的空間為內腔 室a，爐內給料筒2與氣化爐殼體1之間的環形空間為外腔室b。用於氣化的原料由內腔室 a給入，所生成的粗合成氣通過外腔室b由粗合成氣出口 5排出。 上述內腔室a的橫截面積與外腔室b的橫截面積之比優選為1 : 1 1 : 0.3的
範圍。這樣，爐內給料筒2的直徑可以設計得相對較大，能有效防止氣化爐內腔由於原料
揮發份析出而造成壓力過大、給料困難的問題；由於有重力的作用，也可以相應減少給料風
量，使氣化爐殼體1內的壓力分布更為均勻，保證均勻的溫度場和較小的壓阻。 上述爐內給料筒2的下端面與原料床4的表面層之間的距離為200 400mm。這
樣，可以保證氣化爐殼體1內具有足夠的氣流通道和均勻的溫度場。 上述爐內給料筒2的下端呈擴口或喇叭口結構。這樣，原料下落時向外均勻擴散， 可以保證落入原料床4上的原料分布得更加均勻，確保氣化效果。 本實用新型的運行過程如下生物質原料通過爐內給料筒2給入，在爐內給料筒2 中受重力作用緩慢下降，由於爐內給料筒2具有較大的直徑，受氣化區氣流的影響較小，可 保證其內腔的溫度、壓力十分均勻和穩定，原料在下落的同時，受氣化區高溫的影響而初步 熱解。氣化氣從氣化氣入口 7進入，被等離子炬3加熱到極高的溫度，具有高溫的氣化氣穿 過原料床4，在穿過的同時將原料氣化，在原料床4的表面氣化溫度高、接觸面大、氣化最劇 烈。原料熱解所生成的氣體中含有少量的焦油，在壓差的作用下被送往原料床4表面的氣 化區，由於爐內給料筒2的作用，播撒在原料床4上的原料十分均勻，可保證整個氣化區的溫度相等並具有較高的溫度，從而使焦油熱解成C0、C02和H2。由於氣化爐殼體1內的給料 風量較小、擾動少，可使氣化產物組成穩定。生物質熱解後所生成的粗合成氣通過粗合成氣 出口 5排出，氣化過程中所形成的爐渣則由排渣口 6放出。 為了使本實用新型達到最佳工作效果，可通過控制氣化氣上升的速度來防止在氣 化爐內腔中形成擾動，以使氣化爐內腔中有較均勻的壓力分布，保證氣化進程的流暢和效率。
權利要求一種套筒式等離子氣化爐，包括氣化爐殼體(1)，所述氣化爐殼體(1)中設置有原料床(4)，所述原料床(4)的下方設置有等離子炬(3)，所述等離子炬(3)的下方設置有氣化氣入口(7)，所述氣化爐殼體(1)的上部設置有粗合成氣出口(5)，所述氣化爐殼體(1)的底部設置有排渣口(6)，其特徵在於所述氣化爐殼體(1)的頂部設置有延伸至氣化爐殼體(1)中的爐內給料筒(2)，所述爐內給料筒(2)將氣化爐殼體(1)的上部分隔成內、外兩個腔室(a、b)；其中，爐內給料筒(2)內的空間為內腔室(a)，爐內給料筒(2)與氣化爐殼體(1)之間的環形空間為外腔室(b)；用於氣化的原料由內腔室(a)給入，所生成的粗合成氣通過外腔室(b)由粗合成氣出口(5)排出。
2. 根據權利要求l所述的套筒式等離子氣化爐，其特徵在於所述內腔室(a)的橫截 面積與外腔室(b)的橫截面積之比為1 : 1 1 : 0.3。
3. 根據權利要求1或2所述的套筒式等離子氣化爐，其特徵在於所述爐內給料筒(2) 的下端面與原料床(4)的表面層之間的距離為200 400mm。
4. 根據權利要求1或2所述的套筒式等離子氣化爐，其特徵在於所述爐內給料筒(2) 的下端呈擴口或喇叭口結構。
5. 根據權利要求3所述的套筒式等離子氣化爐，其特徵在於所述爐內給料筒(2)的 下端呈擴口或喇叭口結構。
專利摘要本實用新型公開了一種套筒式等離子氣化爐。它包括氣化爐殼體，所述氣化爐殼體中設置有原料床，所述原料床的下方設置有等離子炬，所述等離子炬的下方設置有氣化氣入口，所述氣化爐殼體的上部設置有粗合成氣出口，所述氣化爐殼體的底部設置有排渣口。其特殊之處在於所述氣化爐殼體的頂部設置有延伸至氣化爐殼體中的爐內給料筒，所述爐內給料筒將氣化爐殼體的上部分隔成內、外兩個腔室。其中，爐內給料筒內的空間為內腔室，爐內給料筒與氣化爐殼體之間的環形空間為外腔室。其給料平穩均勻、焦油熱解率高，在基本不增加製造成本和運行成本的基礎上，可有效減少焦油產生、提高合成氣熱值、且可減輕淨化裝置的處理難度，大幅降低對環境的汙染。
文檔編號C10J3/66GK201530805SQ20092022761
公開日2010年7月21日 申請日期2009年8月24日 優先權日2009年8月24日
發明者夏明貴, 張巖豐, 林文, 陳霈 申請人:武漢凱迪控股投資有限公司