自除焦油式生物質固定床氣化爐系統技術方案

本實用新型專利技術提供了一種自除焦油式生物質固定床氣化爐系統，其包括自除焦油式生物質固定床氣化爐，該自除焦油式生物質固定床氣化爐包括縱向設置的爐體，爐體自下至上依次為錐斗狀尾灰段、筒狀反應段、除焦油段；尾灰段和反應段之間設有爐排；除焦油段的頂部設有燃氣出口；尾灰段的底部設有出渣口，尾灰段的側部設有至少一個氣化介質入口；反應段的上部側面設有進料口；反應段和除焦油段之間設有隔板，隔板上設有用于與反應段相通的燃氣入口；除焦油段內設有除焦油裝置，除焦油裝置包括冷凝筒，冷凝筒包括兩端開口的筒狀殼體，筒狀殼體的下端開口連接于隔板上的燃氣入口；除焦油段的爐壁、隔板、除焦油裝置的外殼三者形成燃氣無法進入的空間；筒狀殼體內設有多條冷卻管形成的管束，該多條冷卻管豎直懸掛且間隔設置，筒狀殼體的上端開口連接燃氣管道，燃氣管道連接至燃氣出口。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種自除焦油式生物質固定床氣化爐系統。
技術介紹
生物質是十分重要的可再生能源，具有可再生性、低污染性和廣泛分布性等特點。利用生物質作為替代能源，對低碳減排，減少“溫室效應”和改善大氣酸雨環境具有十分重要的意義。生物質氣化系統就是利用生物質在氣化爐中密閉缺氧燃燒，通過干餾熱解及熱化學氧化后產生可燃氣體。固定床氣化爐是生物質氣化系統的重要類型。固定床氣化爐中，燃料在爐內以堆積的狀態存在，以層燃的方式完成氣化過程。固定床氣化爐因為燃料熱解時間較長，壓料較多，所以燃氣中焦油含量較高，加上所產燃氣溫度較低，導致焦油極易析出，從而堵塞燃氣管道。目前生物質氣 化爐系統多采用外部除焦油如水洗等，或者通過增加二、三次風來提高生物質燃氣溫度來解決或緩解焦油問題。例如，中國專利申請201010251310.2公開了一種規模化固定床生物質氣化發電生產工藝及成套設備，其由四個部分組成:(I)原料預處理部分，主要包括原料收集、烘干和成型系統；(2)生物質氣化部分，主要為大型生物質固定床氣化爐及其相關配套設施；(3)氣體凈化部分，主要包括除灰、除焦油、脫硫、脫氯等設備；(4)燃氣發電部分，深度凈化后的燃氣主要利用內燃機中燃燒發電。中國專利申請201110385439.7公開了一種焦油分級收集的固定床生物質氣化工藝及設備，設置與氣化爐相連的高溫過濾除塵器，在高溫過濾除塵器的出氣口串連多個焦油收集器，經氣化風入口管向氣化爐的頂部或底部通入氣化風流，將氣化爐中含有焦油的高溫混合氣體排出，在保持溫度的條件下，經第一導氣管進入高溫過濾除塵器進行高溫除塵，之后經第二導氣管進入串連的多個焦油收集器分段處理，得到不同成份的焦油。根據燃氣中焦油成分的餾段不同，利用冷卻方式分級收集燃氣中的焦油，再根據收集到的成分的不同進行有效的利用。上述技術方案中，采用外部除焦油，通過外部水洗析出的焦油與水一起排入環境中，造成對循環水的污染和工作環境的惡化，并且對外部環境造成嚴重的污染。而通過增加二、三次風提高燃氣溫度，實際上是以犧牲燃氣的熱值為代價的，并且提高燃氣溫度對燃氣管道及后續設備的要求也大大提高，成本也將隨之增加，并且伴隨管路延長，不可避免的出現燃氣降溫，一旦降溫，就會產生焦油。這兩種技術都是在犧牲環境、投資成本(設備的使用壽命)或產出效率的前提下解決焦油問題的，都有非常明顯的缺陷。因此，如何提供一種既能實現較好的除焦油效果、又能在不降低產出效率及設備使用壽命、且不對環境造成污染的生物質氣化系統，成為了業界需要解決的問題。
技術實現思路
針對現有技術的缺點，本技術的目的是提供一種自除焦油式生物質固定床氣化爐系統，其既能實現較好的除焦油效果，又能在不降低產出效率及設備使用壽命，且不對環境造成污染，還能滿足工業化應用的需要。為了實現上述目的，本技術提供了一種自除焦油式生物質固定床氣化爐系統，其包括自除焦油式生物質固定床氣化爐，該自除焦油式生物質固定床氣化爐包括縱向設置的爐體，爐體自下至上依次為錐斗狀尾灰段(含風室)、筒狀反應段、除焦油段；尾灰段和反應段之間設有爐排；除焦油段的頂部設有燃氣出口 ；尾灰段的底部設有出渣口，尾灰段的側部設有至少一個氣化介質入口 ；反應段的上部側面設有進料口 ；反應段和除焦油段之間設有隔板，隔板上設有用于與反應段相通的燃氣入口 ；除焦油段內設有除焦油裝置，除焦油裝置包括冷凝筒，冷凝筒包括兩端開口的筒狀殼體，筒狀殼體的下端開口連接于隔板上的燃氣入口 ；除焦油段的爐壁、隔板、除焦油裝置的外殼三者形成燃氣無法進入的空間；筒狀殼體內設有多條冷卻管形成的管束，該多條冷卻管豎直懸掛且間隔設置，筒狀殼體的上端開口連接燃氣管道，燃氣管道連接至燃氣出口。本技術中，反應段的上部側面設有進料口，生物質燃料通過該進料口從爐外輸送至爐內進行反應，該進料口設置于隔板的下方。本技術的自除焦油式生物質固定床氣化爐系統還包括進料裝置，該進料裝置可為各種合適的進料裝置，由于進料有可能被焦油黏住，因而其優選為連續進料裝置例如螺旋輸送機。本技術中，反應段內所產生的燃氣通過隔板上的燃氣入口進入冷凝筒的筒狀殼體內，穿過該筒狀殼體到達燃氣管道，然后穿過燃氣管道到達位于爐頂的燃氣出口并輸出。在燃氣穿過筒狀殼體的過程中，由于冷卻管的冷卻作用，燃氣的溫度降低，燃氣內所包含的焦油成分遇冷凝結在冷卻管的外管壁上以及筒狀殼體的內壁上，同時捕捉燃氣中攜帶的灰塵，積累到一定程度后，在自重的作用下，向下流動，最后滴落到爐內料堆。本技術主要通過在爐內設置冷卻空間、并使燃氣通過該冷卻空間來使燃氣與焦油分離。可采用多種制冷方案來實現在爐內設置冷卻空間，例如，可通過制冷壓縮機進行制冷，又如，可通過冷媒(例如水)進行制冷。關于通過冷媒(例如水)進行制冷的方案，將在下文進行詳細描述。本技術中，冷卻管的作用有兩個，一個是制造一定的冷卻空間，另一個是使焦油在冷卻管上附著且凝結。隨氣化爐的燃氣產量及焦油含量而定，冷卻管管束的數目可為幾十根甚至幾百根，例如，該數目可為50-100根。根據本技術另一具體實施方式，冷卻管包括細管和粗管，粗管套在細管之外，細管兩端開口，粗管底端封閉、頂端開口，粗管與細管在底端連通；除焦油裝置進一步包括位于爐體頂部的冷媒容器，冷媒容器的頂部設有冷媒入口，其底部設有多個與冷卻管的細管對應的小孔；筒狀殼體的頂部為上窄下寬的喇叭口，喇叭口的頂部開口連接所述燃氣管道；冷卻管位于燃氣管道的外圍，其細管的頂端連接與其對應的小孔，冷卻管的下部穿過喇叭口進入冷凝筒的筒狀殼體內 ，粗管的頂端開口連接于喇叭口上；爐體的除焦油段的爐壁上設有冷媒出口。本方案中，冷媒可為各種合適的流體材料，考慮到成本及便于實施的因素，其優選為水。本方案中，冷媒通過輸送冷媒的管道從冷媒入口進入冷媒容器，從冷媒容器底部的小孔進入冷卻管的細管向下流動，隨后在細管的底部進入粗管并向上流動，當冷媒到達粗管的頂端開口，其從粗管的頂端開口進入除焦油段的爐壁、隔板、除焦油裝置的外殼三者形成的密閉空間，最終從除焦油段爐壁上的冷媒出口流出爐體。冷媒(例如水)在冷卻管的細管中向下流動，后經粗管向上流動的時候，對燃氣進行冷卻以使焦油析出，同時自身也被加熱，如下文所述，加熱后的冷媒可以進入冷卻裝置進行冷卻，然后重新進入爐內，以實現循環利用，進而減少成本。根據本技術另一具體實施方式，除焦油裝置的數目為兩個或兩個以上，相應地，反應段和除焦油段之間的隔板上設有相同數目的燃氣入口，除焦油段的頂部設有相同數目的燃氣出口。通過這樣的設置，爐內的多個除焦油裝置可以輪流使用，當某一除焦油裝置的冷凝筒內被焦油堵塞，可關閉該除焦油裝置，而開啟另一除焦油裝置，被關閉的冷凝筒的冷媒不在循環，通過排空閥排除絕大部分冷媒，該冷凝筒在沒有冷媒冷卻的情況下，會被較高溫度的燃氣加熱，其壁上凝結的焦油在高溫下會融化，并在自重的作用下流下到料堆，這樣就完成了故障冷凝筒的自清理工作。根據本技術另一具體實施方式，除焦油裝置進一步包括用于加熱冷卻管的加熱裝置。通過這樣的設置，當某一除焦油裝置的冷凝筒內被焦油堵塞，可將其關閉，且將其加熱裝置打開，從而使凝結于冷卻管上的焦油受熱而變為流體流下，并從隔板上的燃氣入口返回反應段繼續參加反應，同本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自除焦油式生物質固定床氣化爐系統，其包括自除焦油式生物質固定床氣化爐，其特征在于，所述自除焦油式生物質固定床氣化爐包括縱向設置的爐體，所述爐體自下至上依次為錐斗狀尾灰段、筒狀反應段、除焦油段；所述尾灰段和所述反應段之間設有爐排；所述除焦油段的頂部設有燃氣出口；所述尾灰段的底部設有出渣口，所述尾灰段的側部設有至少一個氣化介質入口；所述反應段的上部側面設有進料口；所述反應段和所述除焦油段之間設有隔板，所述隔板上設有用于與所述反應段相通的燃氣入口；所述除焦油段內設有除焦油裝置，所述除焦油裝置包括冷凝筒，所述冷凝筒包括兩端開口的筒狀殼體，所述筒狀殼體的下端開口連接于所述隔板上的燃氣入口；所述除焦油段的爐壁、所述隔板、所述除焦油裝置的外殼三者形成燃氣無法進入的空間；所述筒狀殼體內設有多條冷卻管形成的管束，所述多條冷卻管豎直懸掛且間隔設置，所述筒狀殼體的上端開口連接燃氣管道，所述燃氣管道連接至所述燃氣出口。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙廣健，馬培碧，楊昌良，梁鴻超，
申請(專利權)人：廣州薪光合環保技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：