[发明专利]利用炉体夹层结构除焦的生物质气化炉

说明书

【技术领域】

本发明涉及生物质气化炉，特别涉及一种利用炉体夹层结构除焦的生物质气化炉。

【背景技术】

生物质气化是将生物质在缺氧条件下通过干馏、热化学反应而产生可燃气体的过程。常见的生物质气化过程包括干燥、热解(又称为裂解)、氧化、还原等过程或反应。生物质气化通常是在生物质气化炉中进行的，因此，生物质气化炉内结构按气化反应过程可分为干燥层(又称干燥区)、热解层(区)、氧化层(区)、还原层(区)。生物质原料进入气化炉后，在干燥层被加热而使原料中的水分蒸发，形成干原料和水蒸汽。生物质干原料向下移动进入热解层，挥发分从生物质中大量地析出，而剩下残余的木炭。在热解层中析出的挥发分主要包括水蒸气、氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油等。热解的剩余物木炭在氧化层与被引入的气化介质发生反应而产生气化气，并同时释放出大量的热，以支持其他各层反应的进行。氧化层的温度通常温度可达1000～1300摄氏度，挥发分在该层参与燃烧后进一步降解。还原层中没有氧气存在，氧化层中生成的燃烧产物(如二氧化碳)和水蒸气与还原层中的木炭发生还原反应，生成氢气和一氧化碳等。这些气体和挥发分便形成了可供生活生产用的可燃气体，完成了固体生物质向气体燃料转化的过程。还原层的温度通常较高，约900摄氏度。其中，气化反应主要在氧化层及还原层进行，因此氧化层和还原层总称气化区，而热解层和干燥层总称为燃料准备区。

现在常用的生物质气化炉按结构形式分可分为固定床和流化床两大类。固定床的气化炉结构形式主要包括上吸式气化炉、下吸式气化炉、横卧式气化炉、开心式气化炉等。其中，横卧式和开心式气化炉由于其固有缺陷在商用领域应用较少。而上吸式和下吸式气化炉是较为常用的两大类气化炉。

如图1所示，上吸式气化炉的物料自炉顶投入，气化介质从炉体底部进入氧化层参与气化反应，反应产生的气体自下而上流动，由上部的可燃气体出口排出，其排气方便，不需大功率的抽气设备进行抽气。且由于干燥层对可燃气体具有一定的过滤作用，这种方式出炉的可燃气体中灰分含量少。但是由于物料自上而下投入，可燃气体自下而上排出，而气化炉对炉体密封性要求严格，因此其添料较为不便，对投料口的结构设计要求更为严格。同时，由于热解层产生的焦油未经气化区的进一步热解，导致产出的可燃气体中焦油含量过高。

如图2所示，下吸式气化炉的物料自炉顶投入，反应产生的气体自上而下流动，由炉体下部的燃气出口排出。炉内自上而下分为干燥层、热解层、氧化层、还原层。由于投料方向与气体排出方向一致，因此可随时开盖添料，且热解层产生的焦油会经过气化区的进一步热解，因此可大大降低产出可燃气体中的焦油含量。但由于热流的自然方向是自下而上，而气体出炉的方向却是自上而下，因此抽出可燃气体需要耗费较大的功率，且出炉的可燃气体含有较多的灰分。此外，由于气化区温度较高，因此其出炉的可燃气体温度较高，需要用水对其进行冷却，并且对抽气设备的耐热性要求也较高，因此，其虽出炉的可燃气体焦油含量较低，但取气存在一定困难。

总而言之，现有的上吸式和下吸式气化炉各有优缺点，仍需进一步改善，尤其是上吸式气化炉出炉的焦油含量高，不仅造成焦油所含能量的损失，而且直接排放会造成严重的坏境污染。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种利用炉体夹层结构除焦的生物质气化炉。

为解决上述问题，本发明提供了一种利用炉体夹层结构除焦的生物质气化炉，其包括设有反应室的炉体，所述反应室分为干燥层、热解层、还原层和氧化层，在所述炉体上设有密封并可打开进行投料的投料口、气化介质入口及燃气出口，在炉体内设有炉排，其特征在于，所述炉体被构造成具有气化通道的夹层结构，所述气化通道包括供炉内可燃气体逸出的燃气通道，该燃气通道的一端与还原层贯通，另一端则与所述燃气出口贯通，所述燃气通道使得炉体内生成的可燃气体被迫流经还原层，使可燃气体中夹杂的焦油经还原层的高温而被热解掉。

当向炉体内投料时，所述燃气通道在物料的自然堆积之下与炉体内部间隔而形成可供可燃气体逸出的缝隙。

所述炉体包括内部相互贯通的第一炉体和第二炉体，所述第二炉体套设于第一炉体的中部或中下部，该第一炉体与第二炉体侧壁之间形成所述具有燃气通道的夹层结构。

所述干燥层和热解层依次设于第一炉体内，在该第一炉体的顶部设有所述投料口，所述还原层和氧化层依次设于所述第二炉体内，在该第二炉体的侧壁上分别设有所述燃气出口和气化介质入口。