[发明专利]规模化固定床生物质气化炉及低含氧燃气的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及规模化固定床生物质气化炉及低含氧燃气的生产工艺，属于生物质气化领域。

背景技术

目前能源和环境问题已成为全球关注的焦点。常规能源(如煤，石油和天然气)日益枯竭且严重污染环境，因此开发洁净可再生能源十分重要。生物质作为唯一的可储存运输的可再生能源，其高效转化和清洁利用日益受到全世界的重视。我国生物质资源丰富，理论年产量为50亿吨左右，仅农作物秸秆的年产量达7亿吨以上，约折合标准煤3亿吨。但目前我国对农村秸秆生物质的使用方式很不合理，大多数采用直接燃烧的方式加以利用，热效率很低(＜10％)，不仅浪费资源而且危害环保。利用高效转化技术，把生物质转化为洁净燃料或者电力将成为今后人们利用生物质能的必然趋势。

生物质气化是将一次能源转化为清洁的二次能源的重要途径之一，其产品主要为燃料气，也可经过深度处理为合成气和氢气等。生物质气化技术可用于在供热和电力方面有着广泛的应用，气化炉是生物质气化的关键设备，而燃气品质对后续净化和应用至关重要。为此，人们开发了各种类型的气化炉和生产工艺。固定床气化炉是目前生物质气化的主要炉型。目前国外生物质气化装置一般规模较大，自动化程度高，工艺较先进，气化效率可达60％以上。我国生物质气化技术起步较晚，但发展很快。如中国农业机械化科学研究院研制的ND系列生物质气化炉，其中ND-600型气化炉已进行较长时间的生产运行，并取得了一定的效益；江苏吴江县生产的稻壳气化炉，利用碾米厂的下脚料驱动发电机组，功率达到160千瓦，已达到实用阶段；中科院广州能源所，对上吸式生物质气化炉的气化原理、物料反应性能作了大量试验，并研制出GSQ型气化炉；山东能源研究所研制的XFL系列秸杆气化炉在农村集中供气的应用中也获得了一定的社会、经济效益；大连市环境科学设计研究院用研制的LZ系列生物质千馏热解气化装置建成了可供1000户农民生活用燃气的生物质热解加工厂；云南省研制的QL-50，60型户用生物质气化炉已通过技术鉴定并在农村进行试验示范。但目前这些固定床气化炉大都存在炉径较小(＜2m)、间歇加料，生产能力低，热效率和气化强度低的问题，不能实现规模化利用，只能就近供热，不能产生好的经济效益。且所得燃气含氧量高(＞1％)，燃气热值低(＜5MJ/m³)，不利于后续净化和应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述反应装置的缺陷，提供一种连续加料、热效率和气化强度高的大规模气化炉，且通过优化内部结构和操作条件，使所得燃气含氧量低，热值高，以满足后续深加工和利用的要求。

由于生物质气化效果的好坏，与生物质理化性质和气化炉结构及尺寸的匹配而形成的气固相接触条件有关。与煤相比，生物质(特别是秸秆)大都存在堆积密度小、自然堆积较大(在气化炉里容易产生架桥、穿孔现象)、木炭机械强度低(不能保持原有形状，容易在反应层中形成空洞，致使气流分布不均匀)和灰熔点低(＜1050℃，固态排渣困难)等缺点。再者，目前生物质固定床气化炉结构过于简单，只能间歇加料，且气流分布很难均匀。上述两种弊病相互影响，使得气固相接触不好，气化效率和热效率低，且空气会因“短路”现象的发生而使部分氧气未参与反应即离开气化炉，造成燃气中氧含量偏高。气化炉尺寸加大时，上述现象更加严重，这是造成生物质气化技术不能规模化的重要原因之一。此外，由于生物质碱金属含量偏高(通常灰中含30％以上)，如直接与金属壳体接触，将会腐蚀炉壁，缩短炉子使用寿命。必须采取相应措施才能得到解决这些问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种生物质(特别是成型秸秆)气化炉，尤其是大规模固定床生物质气化炉，其特征是：所述气化炉带有防腐蚀衬里(可有效预防碱金属对炉壁的腐蚀)，优选固定床气化炉。

根据本发明，所述的气化炉包括加料装置(1)、炉体(3)和炉篦(4)。

根据本发明，所述的气化炉还进一步包括燃气排出口(2)、排灰口(5)和和空气进口(6)。

所说的气化炉内径根据生产能力的需要确定，一般而言，可以设置为1-10m范围，优选2-8m；更优选3-6m，最优选3-3.5m，高度在1m以上，优选2m以上，更优选3m以上。

根据本发明的优选实施方案，气化炉炉体的高径比(即气化炉的高度与气化炉的直径比)设置为0.5-4，优选为1-3，更优选1.5-2。

根据本发明的另一优选实施方案，其中所述炉篦为耐热铸铁材质。炉篦设在进风管上，下部与可旋转托盘相连。本发明的炉篦既用于排灰，也作为气体分布板，使炉内气流均匀，利于气化反应顺利进行。