[发明专利]一种内循环外热式气化装置

说明书

技术领域

本发明属于生物质资源化技术，具体涉及一种内循环外热式气化装置，适用于生物质和煤等固体燃料裂解气化制取燃气。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭和环境问题的日趋严重，开发洁净可再生能源已成了紧迫的课题。生物质因具有可再生性、储存性、低污染性、广泛分布性等特点，其高效转换和洁净利用日益受到全世界的重视。

生物质是指一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质，是一种十分重要的可再生资源。但是，与化石能源相比，生物质的能源品质低，不能满足工业的适用性和经济性，因此要使得生物质在工业能源中发挥重要作用，关键就是要将低品位的生物质能转换成高品位的能源。而生物质气化正是将生物质能有效转换为高级能源的重要途径之一。

目前国内外常规的生物质气化装置主要包括固定床气化装置和流化床气化装置。固定床气化装置根据炉内气化剂的流动方向，可分为上吸式、下吸式、横吸式和开心式。该气化装置结构简单、投资少、运行可靠、操作比较容易，对原料的种类及粒度要求不高，一般适用于中小规模生产。流化床气化装置主要包括鼓泡流化床、循环流化床及双流化床三种类型。其主要特点是：温度稳定均匀；使用燃料颗粒很细小，传热面积大；气化效率高；适用于连续运转，适合大规模的商业应用。

但无论是哪种气化装置，均为内热式生物质气化方法。内热式生物质气化方法不需要额外的提供热源，但是，由于大量空气进入气化装置内，使得燃气中N₂和CO₂等不可燃气体的含量通常在50％左右，冲淡了燃气的浓度，不仅热值低(例如下吸式固定床气化气的燃气热值只有4.6-5.4MJ/Nm³；流化床气化燃气热值只有5-5.6MJ/Nm³)，而且难以对焦油实施催化分解、脱焦，工程上只有利用物理分离的方法去除焦油，通常利用水膜分离，导致与煤炼焦一样的焦化废水的污染处理的难题。

由于内热式生物质气化的局限性，展开对外热式生物质气化方法的研究是非常必要的。2006年，本专利申请人发明了一种裂解气化重整炉(专利号ZL 200620157570.2)，该气化装置采用生物质微米燃料作为外加热热源，为气化脱碳脱焦提供热能。生物质气化原料在裂解室进行裂解气化，产生的残留碳和焦油一起流出裂解室，通过除尘器将残留碳收集，再经外循环回到裂解室，与水蒸气进行反应。这种装置尽管有结构紧凑、造价低等优点。但它具有以下缺点：

(1)气化原料依靠自重在气化炉内的进出运动不能完全连续稳定。

(2)气化原料在炉内停留时间短，残留碳转化效率较低，最终导致气化效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种内循环外热式气化装置，该装置热利用率和传热效率高，产气效率高，燃气热值高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种内循环外热式气化装置，其特征在于，该装置包括中心气化室、环形加热室、外围气化室和残留碳回流室。

中心气化室设有垂直搅龙，上部设有燃气出口，下部设有气化原料入口，气化原料入口内设置有水平搅龙；外围气化室套在中心气化室外，它与中心气化室的上方连通；残留碳回流室位于外围气化室的下部，并位于中心气化室的外围；在残留碳回流室下部设置有至少一个水蒸气入口，并设有至少一个供残留碳回流进入中心气化室下部的通道；环形加热室位于中心气化室和外围气化室之间，并位于残留碳回流室上方，并且与中心气化室、外围气化室和残留碳回流室完全隔离，环形加热室下部或者上部设有与气化室隔离的流体燃料入口，同时设有点火口和清灰口，环形加热室上部或者下部设有与气化室隔离的燃烧烟气出口。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)该气化装置采用内循环方式运行，残留碳在循环气化过程中热损失小。

(2)该气化装置增加了残留碳炉内的高温区停留时间，使残留碳能够充分和水蒸气进行水煤气反应，提高气化效率。

(3)环形加热室位于中心气化室与外围气化室之间，环形加热室能够以最大的传热面积将高温能量传递给气化原料，使得热利用率高。

(4)气化原料有主动驱动机构，在炉内处于循环流动状态，原料不易在炉内堵塞，主动驱动机构对原料进行搅拌，并压向高温炉壁，提高了传热传质效率和气化率。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图。其中附图标记说明如下：