[实用新型]生物质和煤复合气化装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种生物质和煤复合气化装置，具体地说涉及一种生物质和煤共气化制备合成气的射流流化床气化装置。

背景技术

为了应对气候变化，减少温室气体CO₂的排放量已经成为国际社会所关注的焦点。生物质作为一种二氧化碳净排放为零和储量极其丰富的可再生能源，开发利用潜力巨大。随着化石能源的日趋减少，生物质气化技术对我国能源结构调整也具有非常重要的现实意义。生物质经气化制得的一氧化碳和氢气混合物(通常称为合成气)进一步催化合成液体、气体燃料或化工原料中间体受到了国内产业界和学术界前所未有的重视，并投入了大量的人力和物力进行相关的研究和开发，有的已经进入中试或半工业化生产规模。

生物质在气化时，由于颗粒的不规则性，导致在流化床中不能单独稳定流化，为了改善其流化性能，通常需要加入一定量的固体惰性助流介质，例如无催化性能的石英砂和具有催化作用的白云石等，增加了动力耗损。此外，生物质气化时会产生大量的焦油，容易造成管线或设备堵塞，影响装置的稳定运行，如果排出的焦油处理不当，还会对环境二次污染。生物质和煤复合气化可以很好的弥补生物质单独气化的缺陷。中国专利CN 1230498C公开了一个生物质和煤流化床供风燃烧和供蒸汽气化的间歇操作的气化装置，在供风燃烧阶段，供给煤和空气，使煤在流化状态下燃烧产生热量；在供蒸汽气化阶段，通入生物质和水蒸汽，在此过程中产生高热值煤气。该发明采用供风燃烧和供蒸汽气化的间歇操作，尽管避免了焦油的产生，但降低了生产效率，操作工艺复杂，增加了工业化应用的难度。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低、易操作的生物质和煤复合气化装置。

本发明的目的是这样实现的，它是由流化床、气体分布器、原料煤入口、水蒸汽入口、生物质射流进料管、旋风分离器、合成气出口和灰渣出口组成，其特征在于流化床上部床体和下部床体通过锥形过渡段连接，上部床体直径大于下部床体直径，上部床体内有一个旋风分离器，旋风分离器顶端是合成气出口，下部床体侧面有原料煤入口，流化床下部装有气体分布器，气体分布器与水蒸汽入口相通，流化床底部的中心处装有生物质射流进料管，流化床下部床体底部是灰渣出口。

生物质通过生物质射流进料管射流进入流化床，并与原料煤入口进入的原料煤混合，水蒸汽经水蒸汽入口和气体分布器进入床内，生物质和煤在水蒸汽的作用下发生热解和气化反应，合成气经旋风分离器进行分离后从合成气出口排出，灰渣由灰渣出口排出。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

①本实用新型对生物质和煤采用了不同的进料方式，生物质通过空气气力输送进入流化床，在生物质射流进料管上方形成连续射流，原料煤则由流化床侧面的原料煤入口进入，并与生物质形成逆流运动，在射流的扰动下，实现生物质与煤的完全混合，避免生物质和煤在流化床内出现分级现象；

②生物质射流进料管上方射流区内氧气浓度较高，主要发生生物质和煤的燃烧放热反应，而周边环隙区氧气浓度较低，主要发生生物质和煤的热解及其与水蒸汽的气化吸热反应，射流区燃烧反应释放的热量，通过颗粒的强内循环和中心区高温气体扩散传递至环隙区，为环隙区热解和气化吸热反应提供能量，实现能量的直接耦合；

③流化床上部床体内有一个旋风分离器，能够使合成气与灰高效分离，分离后的高温灰重新返回到流化床内，有效的减少了能量损失；

④流化床下部装有锥形气体分布器，保证了在流化床环隙区内形成鼓泡流态化，颗粒和气体的混合更加充分，有效的促进了生物质和煤的热解和气化反应，提高了装置的反应效率，同时也有利于灰渣的排放。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图

如图所示，1是灰渣出口，2是生物质射流进料管，3是水蒸汽入口，4是气体分布器，5是原料煤入口，6是流化床，7是旋风分离器，8是合成气出口。

具体实施方式

流化床6上部有一个旋风分离器7，旋风分离器7顶端是合成气出口8，流化床6下部侧面有原料煤入口5，流化床6下部装有气体分布器4，气体分布器4与水蒸汽入口3相通，流化床6底部的中心处装有生物质射流进料管2，流化床6下部床体底部是灰渣出口1。

生物质被空气气力输送通过生物质射流进料管2进入流化床6，在生物质射流进料管2上方形成连续射流，原料煤则由原料煤入口5进入，并与生物质形成逆流运动，在射流的扰动下，实现生物质与煤的完全混合，射流区内氧气浓度较高，主要发生生物质和煤的燃烧放热反应，水蒸汽经水蒸汽入口3和气体分布器4进入流化床6内，生物质和煤在水蒸汽的作用下发生热解和气化反应，夹带灰的合成气进入流化床6上部的旋风分离器7，经旋风分离器7分离后的合成气由旋风分离器7顶端的合成气出口8排出，灰渣由流化床6下部的灰渣出口1排出。